邊坡滑坡穩(wěn)定性分析及治理措施

張 敏

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院)

1 工程概況

滑坡區(qū)原始地貌為單斜緩斜坡地形，自然坡度14°～25°?；路植挤秶鸀镵55+110～K55+460段，其主滑方向約306°，滑坡沿線路長(zhǎng)約350m，主滑方向長(zhǎng)約140m。面積約31 600m2，據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，滑面一般埋深15～18m，最大埋深約20m，滑體總體積約53萬(wàn)m3，滑體平均厚度約16m，屬大型中層滑坡?；麦w由含碎石粉質(zhì)粘土及全、強(qiáng)、中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖夾泥巖組成。

2 滑坡形成機(jī)理

2.1 地質(zhì)情況差

該路段右側(cè)坡體覆蓋層由坡積成因的含碎石粉質(zhì)粘土組成，多為可塑狀，自然狀態(tài)下穩(wěn)定性較差;同時(shí)下伏基巖為粉砂質(zhì)泥巖夾泥巖，受構(gòu)造影響強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙很發(fā)育，巖體極破碎，巖石極軟，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水極易軟化。

2.2 地下水富集

場(chǎng)區(qū)整體為一單斜坡地形，地下水及地表水補(bǔ)給范圍廣，含水層厚度大，隔水層埋藏深，受季節(jié)影響小，雨水下滲長(zhǎng)期富集，坡體內(nèi)地下水極為豐富，土體及巖體長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度降低，為潛在不穩(wěn)定斜坡。

2.3 誘發(fā)因素

坡體本身處于極限平衡狀態(tài)，路基拉槽開(kāi)挖卸荷臨空，使坡體前部失去約束，減小了坡體的抗滑力，破壞了坡體的自然平衡條件，穩(wěn)定性降低，坡體在自重作用下向臨空面蠕動(dòng)開(kāi)裂變形。地下水沿裂縫不斷向深部滲透，進(jìn)一步軟化深部巖體，巖體抗剪強(qiáng)度降低。

3 滑坡穩(wěn)定性極限平衡法分析

3.1 計(jì)算模型及計(jì)算方法

根據(jù)對(duì)滑坡的地質(zhì)災(zāi)害勘察成果表明，滑坡為土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)由人工填土和含砂粉質(zhì)粘土組成，局部夾卵礫石層，滑帶以土巖界面為主，滑面呈折線型。相應(yīng)的計(jì)算方法選取折線滑動(dòng)法(傳遞系數(shù)法，見(jiàn)圖1)，計(jì)算公式如下

圖1 傳遞系數(shù)法計(jì)算說(shuō)明圖

式中:Fs為滑坡穩(wěn)定性系數(shù);ψi為傳遞系數(shù)。Ri為第i計(jì)算條塊滑體抗滑力，kN/m;Ti為第i計(jì)算條塊滑體下滑力，kN/m;Ni為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力，kN/m;ci為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，kPa;φi為第i計(jì)算條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，°;li為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度，m;αi為第i計(jì)算條塊地下水流線平均傾角，一般情況下取浸潤(rùn)線傾角與滑面傾角平均值，°，反傾時(shí)取負(fù)值;Wi為第i計(jì)算條塊自重與建筑等地面荷載之和，kN/m;θi為第i計(jì)算條塊底面傾角，°，反傾時(shí)取負(fù)值;Pwi為第i計(jì)算條塊單位寬度的滲透壓力，作用方向傾角為αi，kN/m;i為地下水滲透坡降;γw為水的重度，kN/m3;Viu為第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體的浸潤(rùn)線以上體積，m3/m;Vid為第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體的浸潤(rùn)線以下體積，m3/m;γ為巖土體的天然重度，kN/m3;γ'為巖土體的浮重度，kN/m3;γsat為巖土體的飽和重度，kN/m3;Fi為第i計(jì)算條塊所受地面荷載，kN。

3.2 計(jì)算工況的確定

滑坡為不涉水滑坡，屬地震烈度Ⅵ度區(qū)，計(jì)算工況包括:天然工況和暴雨工況。

3.3 計(jì)算參數(shù)分析與選取

(1)重度

天然工況下地下水位以上取天然重度，地下水位以下取飽和重度，飽和工況下取考慮滑體全飽和，取飽和重度。

(2)抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、φ值

該滑坡屬?gòu)?fù)活型滑坡，強(qiáng)度指標(biāo)取值介于直接快剪值與殘余值之間。

按上述原則，滑坡在天然工況下穩(wěn)定系數(shù)Fs取值宜在0.95～1.05之間，選?、瘛?、Ⅱ—Ⅱ'兩條剖面聯(lián)合反演求參，(給定粘聚力C或內(nèi)摩擦角φ，再反求另一值)，反分析計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 反分析計(jì)算成果表

根據(jù)反算結(jié)果，結(jié)合試驗(yàn)值綜合取值。

(3)地下水

根據(jù)滑坡區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件，Ⅰ—Ⅰ'剖面由于滑床平緩，易積存在滑體內(nèi)形成統(tǒng)一地下水位。Ⅱ—Ⅱ'剖面滑床坡度陡，難以在滑體內(nèi)形成穩(wěn)定水位，但因滑床位置低，通常為地下水徑流區(qū)，滑帶土呈飽和狀。Ⅲ—Ⅲ'剖面滑床坡度大，也無(wú)穩(wěn)定水位。

計(jì)算穩(wěn)定時(shí)，Ⅰ—Ⅰ'剖面在天然及暴雨工況下宜考慮地下水作用，抗剪強(qiáng)度參數(shù)均取飽和值;Ⅱ—Ⅱ'剖面在天然工況下不考慮地下水作用，暴雨工況下宜考慮地下水作用，抗剪強(qiáng)度參數(shù)均取飽和值(天然狀態(tài)下，作為地下水徑流區(qū)，滑帶土飽和)，Ⅲ—Ⅲ'剖面在天然工況及暴雨工況均不考慮地下水作用，但抗剪強(qiáng)度參數(shù)分別取天然及飽和值，暴雨工況下考慮土體飽和影響。

(4)地表荷載

Ⅰ—Ⅰ'剖面條石堆載高度普遍為3.50m，考慮條石間空隙，按22kN/m3計(jì)，荷載3.5×22=77(按 75kN/m2取值)，Ⅱ—Ⅱ'、Ⅲ—Ⅲ'剖面基本無(wú)堆載，不考慮地表荷載。計(jì)算參數(shù)綜合取值見(jiàn)表2。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值表

3.4 穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

在天然工況下，滑坡穩(wěn)定系數(shù)0.95～1.14，即滑坡大部分仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，局部停止滑動(dòng)，而在暴雨工況下，滑坡處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.5 滑坡發(fā)展變化趨勢(shì)及危害性預(yù)測(cè)

滑坡部分穩(wěn)定性低，目前仍處于強(qiáng)變形階段，隨著滑坡的變形破壞，逐步牽引后部邊坡的變形，在暴雨條件下，還可能產(chǎn)生大規(guī)?；瑒?dòng)。

4 滑坡治理措施

4.1 排水工程

為了防止水對(duì)邊坡的沖刷，在第三級(jí)平臺(tái)設(shè)置排水溝，共長(zhǎng)230.0m;坡口線外的裂縫必須采用粘土進(jìn)行封閉，防止地表水從裂縫中侵入滑體內(nèi)，工作量由現(xiàn)場(chǎng)有關(guān)方面據(jù)實(shí)計(jì)量。

4.2 工程措施

(1)支擋

在路基中線右側(cè)48.85m處，即第三級(jí)平臺(tái)設(shè)置全埋式抗滑樁?？够瑯对O(shè)計(jì)。

A型抗滑樁長(zhǎng)21m，共8根，截面尺寸3m×4m，樁間距7m;

B型抗滑樁長(zhǎng)20m，共6根，截面尺寸2m×3m，樁間距6m;

C型抗滑樁長(zhǎng)18m，共12根，截面尺寸1.8m×2.4m，樁間距6m。

(2)清方及坡面防護(hù)

對(duì)邊坡進(jìn)行局部清方減載，并且在第三級(jí)平臺(tái)設(shè)計(jì)一個(gè)6m的平臺(tái)，便于抗滑樁的施工。邊坡防護(hù)第一級(jí)坡率為1∶1，采用框架錨桿護(hù)坡，第二、三級(jí)坡率為1∶1.25采用噴播植草灌護(hù)坡，第四級(jí)坡率為1∶1.5，采用植香根防護(hù)綠化。

(3)回填反壓

為了防止邊坡滑坡進(jìn)一步的發(fā)展和施工抗滑樁過(guò)程中安全，在已經(jīng)開(kāi)挖的路基中采用回填反壓。此方案已經(jīng)在緊急會(huì)議中形成了紀(jì)要，并且要求立即進(jìn)行施工。

4.3 滑坡監(jiān)測(cè)

滑坡治理工程應(yīng)有機(jī)地結(jié)合滑坡監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行，在滑坡治理過(guò)程中及實(shí)施治理工程后一定時(shí)間內(nèi)，均需加強(qiáng)對(duì)滑坡體的變形監(jiān)測(cè)，在滑坡周界及滑坡體內(nèi)建立有效的監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，在指派專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員開(kāi)展滑坡變形監(jiān)測(cè)，做有效預(yù)警預(yù)報(bào)，確保運(yùn)灰路工程的施工安全及運(yùn)行安全。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，邊坡的邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加固是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其關(guān)系著工程的建設(shè)與安全運(yùn)行，是影響工程進(jìn)度和投資的關(guān)鍵因素，因此必須結(jié)合工程特點(diǎn)，提出相應(yīng)的邊坡穩(wěn)定性分析與防護(hù)加固方案，最后綜合考慮施工方法和經(jīng)濟(jì)條件，選擇便于實(shí)施的加固治理方案。

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