谷竹高速青峰滑坡成因分析及治理措施

劉 軍 錢 盈

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計院 武漢 430051）

青峰挖方路基滑坡位于K73＋595～K73＋750段左側(cè)，原邊坡開挖設(shè)計最大高度為41 m，由六級邊坡組成：第一、二級坡高3 m，第三、四、五級坡高8 m，每級坡頂設(shè)2 m寬平臺，共5個平臺。其中，一級和二級邊坡設(shè)計坡率為1∶0.75，三至五級坡坡率為1∶1，六級坡坡率為1∶1.25。邊坡頂監(jiān)測位移量由3 c m突變?yōu)?0 c m，并且坡面上出現(xiàn)大量細(xì)小裂縫；坡體上裂縫出現(xiàn)數(shù)量越來越多，規(guī)模逐漸變大，并且發(fā)現(xiàn)路基出現(xiàn)橫向裂縫并起拱。針對滑坡段工程建設(shè)的特點，以滑坡段路基工程安全為核心，查明了滑坡形成的機(jī)理、類型、破壞模式及其對建設(shè)工程構(gòu)成的危害，同時進(jìn)行了危險性評估，提出了防治措施建議。

1 地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

谷竹高速公路位于鄂西北中山～低山區(qū)，處于武當(dāng)山脈西南坡與大巴山脈東段東北坡的連接地帶，山脈呈北西向橫列路線區(qū)北、南兩側(cè)，沿線山體海拔高度一般在400～1 240 m，路線經(jīng)過區(qū)域山體海拔高度多在500～800 m。

根據(jù)地貌成因、形態(tài)及組合特征，滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕低山區(qū)?；聟^(qū)地表高程330～450 m，相對高差為120 m，山體呈渾圓狀，地形坡度一般為20°～40°，局部陡峭。山體平緩坡段及溝谷低洼地帶和河流兩岸多由第四系殘坡積、沖洪積層所覆蓋

。

1.2 地層巖性

工作區(qū)出露的主要巖性為古生界志留系片巖、千枚巖及第四系河流沖洪積相和殘坡積相松散堆積層等。此外，在構(gòu)造破碎帶內(nèi)見有構(gòu)造角礫巖。

2 滑坡特征及成因機(jī)制分析

2.1 滑坡范圍

該滑坡前緣高程約359 m、后緣高程約395 m，高差36 m，縱向長約65 m、前緣區(qū)寬約130 m，滑坡區(qū)面積約0.85×104 m2。

2.2 滑面分析

滑面出露情況：沿滑坡周界，在滑坡的后部、中部及前部，多處揭示滑面。

2.3 滑坡總體規(guī)模

滑坡總體為順片理面的推移式基巖滑坡，前部順節(jié)理裂隙面剪出，滑動方向為0°，滑坡前緣高程約359 m、后緣高程約395 m，高差36 m，縱向長約65 m、前緣區(qū)寬約130 m，滑坡區(qū)面積約0.85×104 m2；滑體平均厚度約為6 m，初步計算滑坡體積為4.1×104 m3。

2.4 滑坡成因機(jī)制分析

滑坡的形成具有明顯的內(nèi)在原因——地質(zhì)因素，以及外在原因——引水隧道中水對邊坡長期的滲流和對巖土體的軟化作用。

滑坡形成的內(nèi)在原因主要為滑坡所在斜坡區(qū)的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件。

（1）地形地貌?；聟^(qū)屬構(gòu)造剝蝕侵蝕低山區(qū)。滑坡區(qū)地表高程為330～450 m，相對高程為120 m，山體呈渾圓狀，地形坡度一般30°～40°，局部陡峭。在滑坡后緣附近山體相對較緩，自然坡度5°～15°，前部為施工開挖坡度約45°的路基邊坡。后緣緩坡地形為地表水匯集下滲及徑流提供有利的條件，特別是引水隧道垮塌后，在邊坡后緣南側(cè)形成一明顯“凹”地形，后緣匯集的地表水在滑坡后緣附近流速降低，有利于雨水下滲進(jìn)入坡體；前緣開挖后地勢較低，開挖坡面形成一較為陡峭的臨空面，也為滑坡變形提供了較好的空間條件，有利于滑坡的形成。

（2）地層巖性。邊坡巖土體主要為早志留系梅子埡組（S1m）片巖、千枚巖，具變余砂狀結(jié)構(gòu)，變余層理構(gòu)造，變質(zhì)程度較高。巖體結(jié)構(gòu)松散，有利于雨水的入滲，屬軟質(zhì)巖——較軟巖組，斷層、節(jié)理裂隙、片理面等結(jié)構(gòu)面發(fā)育，巖體完整性較差，力學(xué)強度較差。巖體節(jié)理面發(fā)育，部分節(jié)理面被地下水長期浸泡后形成軟弱填充物，為滑坡提供了天然滑面。

（3）地質(zhì)構(gòu)造。受構(gòu)造影響，滑坡區(qū)地層總體上呈單斜層狀產(chǎn)出，片巖巖層層面產(chǎn)狀：傾向340°～0°、傾角34°～50°。即滑坡方向與巖層傾向一致。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，將巖體切割呈塊狀。發(fā)育4組節(jié)理：①185°∠55°，間距1條／m，可見長度大于2 m，可見深度大于1 m，可見寬度大于1 c m，節(jié)理裂隙內(nèi)充填碎石土，隙面粗糙；②90°∠85°，間距1條／m，可見長度大于1 m，可見深度大于1 m，可見寬度大于5 mm，節(jié)理裂隙內(nèi)充填碎石土，隙面粗糙；③44°∠63°，間距小于1條／m，可見寬度大于5 mm，節(jié)理裂隙內(nèi)充填碎石土，隙面粗糙；④265°∠56°，間距小于1條／m，可見寬度大于5 mm，節(jié)理裂隙內(nèi)充填碎石土，隙面粗糙。

（4）水文地質(zhì)條件。本區(qū)域內(nèi)地形縱坡降大，為地下水補給、徑流區(qū)，地下水類型主要為基巖裂隙水，在區(qū)內(nèi)不均勻分布。含水層為裂隙發(fā)育的片巖、千枚巖，地下水主要受大氣降水的季節(jié)性補給。持續(xù)降雨及強降雨增加邊坡巖土體自重的同時，致使邊坡巖土體力學(xué)強度降低，邊坡巖土體自穩(wěn)能力下降［1－2］。

滑坡形成的外在原因主要是引水隧道中水滲流和入滲對邊坡坡腳 （主要是對巖土體結(jié)構(gòu)面）的軟化作用。引水隧道塌陷后，引水隧道襯砌結(jié)構(gòu)完全坡壞，引水隧道的水不斷順巖土體節(jié)理裂隙向邊坡側(cè)滲流，致使邊坡下部巖土體和路基長期處于飽水狀態(tài)，致使巖土體力學(xué)作用輕度急劇降低，且增加邊坡巖土體的自重。

3 滑坡穩(wěn)定性評價

3.1 定性分析

根據(jù)滑坡成因機(jī)制分析中地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查內(nèi)容，同時在開挖路基中線附近發(fā)現(xiàn)的前緣剪出口，滑面擦痕明顯，在邊坡的周圍發(fā)現(xiàn)擦痕明顯的界面，因此可以較為清晰地判斷滑坡的周界。

根據(jù)前述地表位移監(jiān)測成果可知滑坡位移有如下特點：中后部位移量大、前緣區(qū)位移量小，這表明該滑坡處于蠕滑階段，表現(xiàn)為滑坡中前部滑體處于擠壓變形狀態(tài)。若繼續(xù)開挖至路基設(shè)計高程，極可能加劇滑坡變形，從而導(dǎo)致路塹邊坡大規(guī)模整體性滑動。

3.2 定量計算

（1）計算剖面及工況?；潞缶壩挥诟叱?94.17 m處的拉張裂縫L6，前緣剪出口位于目前路基（高程359.24 m）中線附近，可以將這2個位置的連線方向作為滑坡的主滑方向，即正北向。對滑坡主剖面進(jìn)行滑面參數(shù)反演，計算深層滑動的穩(wěn)定性及剩余下滑力［3－5］?；瑤?shù)反演剖面見圖1。

圖1 滑帶參數(shù)反演剖面圖（滑坡主滑方向）

根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30－2004）中路塹邊坡設(shè)計要求，滑坡擬考慮以下3種工況條件進(jìn)行邊坡穩(wěn)定計算：①正常工況，邊坡處于天然狀態(tài)下的工況；②非正常工況I，邊坡處于暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)下的工況；③非正常工況II，邊坡處于地震等荷載作用狀態(tài)下的工況。

（2）計算參數(shù)的確定。為了盡可能比較準(zhǔn)確地選取滑帶土（結(jié)構(gòu)面）的抗剪強度參數(shù)，采用以參數(shù)反演為主，同時參考土工試驗成果、工程地質(zhì)類比分析成果的方案來綜合確定滑帶土（結(jié)構(gòu)面）的強度參數(shù)。見表1。

表1 滑坡滑帶土（結(jié)構(gòu)面）反演參數(shù)表

（3）穩(wěn)定性計算分析

①計算模型?；路€(wěn)定性計算剖面條分圖，見圖2。

圖2 滑動剖面穩(wěn)定性計算模型

②穩(wěn)定性計算結(jié)果。經(jīng)計算得知，滑坡剖面在天然狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)大于1.12，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或持續(xù)降雨狀態(tài)下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)小于1.0，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震荷載狀態(tài)下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)近于1.05，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。綜合考慮可知，需要對該邊坡進(jìn)行工程治理。

③滑坡剩余下滑力計算。剩余下滑力計算采用傳遞系數(shù)法計算公式。根據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30－2004）中路塹邊坡設(shè)計要求，本次計算正常工況條件下采用1.3的設(shè)計安全系數(shù)，非正常工況I下采用1.20的設(shè)計安全系數(shù)，非正常工況II下采用1.10的設(shè)計安全系數(shù)。剩余下滑力計算結(jié)果見圖3～5。

圖3 正常工況滑坡剩余下滑力曲線

圖4 非正常工況I滑坡剩余下滑力曲線

圖5 非正常工況II滑坡剩余下滑力曲線

根據(jù)計算結(jié)果及滑坡地形條件，初步考慮采用卸載作為主要的處理方式。

4 防治工程建議

根據(jù)上述計算結(jié)果，確定該滑坡的防治方案為削坡＋片石擋墻修復(fù)＋立體排水＋反壓回填的綜合治理方案，其具體治理措施如下。

（1）自滑坡段片石擋墻頂部起，對開挖邊坡及山體上出現(xiàn)裂縫區(qū)域（引水隧道塌陷牽引區(qū)）進(jìn)行削坡減載，設(shè)計放坡坡比為1∶2.5。剖面削坡示意圖見圖6。

圖6 削坡示意圖

（2）對滑坡段的片石擋墻進(jìn)行修復(fù)，即修復(fù)坡腳抗滑擋土墻。

（3）立體截排水，分為坡體內(nèi)和地表截排水2類。坡體內(nèi)排水主要在坡腳增設(shè)碎石盲溝，防止引水隧道內(nèi)的滲水積滯在坡體；地表截排水工程的主要作用是攔截滑坡區(qū)外的地表水，并盡可能地將坡面徑流排出滑坡體外，根據(jù)開挖和削坡后的地形，在滑坡周邊布置截水溝，在開挖后坡體表面布置排水溝，排水溝按Y字形布置，將所有的滑坡排水系統(tǒng)與公路排水系統(tǒng)相連，從而形成一套完整的地表排水系統(tǒng)，以提高滑坡穩(wěn)定性。

（4）右側(cè)路基的反壓處理。利用開挖棄方右側(cè)路基擋土墻外側(cè)進(jìn)行反壓回填。其目的一方面是增強外側(cè)路基的整體穩(wěn)定性，防止路基在左側(cè)滑坡的推移下發(fā)生整體滑動；另一方面回填土石方對已有路肩墻的主動土壓力可部分抵消路基填土壓力，起到補強效應(yīng)；而且反壓的土方可利用左側(cè)山體刷坡產(chǎn)生的棄方，減少遠(yuǎn)運成本，體現(xiàn)環(huán)保理念。

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