紅巖嘉陵江大橋左岸岸坡的穩(wěn)定性分析

任國(guó)峰 劉惠軍 李昭文 董 瑞 陳子龍

（成都理工大學(xué) 環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都610059）

滑坡是常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，常常會(huì)摧毀房屋、中斷交通、阻礙河流、破壞各種地下管線等，對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成極大的危害[1-3]。特別是在西南地區(qū)，其獨(dú)特的地形地貌、地層巖性、氣象水文等條件，都是孕育滑坡的溫床，造成的損失也是巨大的。某些人類工程活動(dòng)會(huì)為滑坡的產(chǎn)生提供有利的地形條件。

在嘉陵江大橋左岸岸坡，在橋址上下游幾百米范圍內(nèi)的人類工程活動(dòng)導(dǎo)致坡腳開挖、岸坡穩(wěn)定性變差、坡體上產(chǎn)生裂縫。在廣元發(fā)生多期強(qiáng)降雨的影響下，坡體發(fā)生滑動(dòng)的可能性較大，因此對(duì)坡體穩(wěn)定性做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)并進(jìn)行治理是十分必要的。

1 滑坡特征

1.1 滑坡基本特征

嘉陵江左岸岸坡斜向坡長(zhǎng)約110m，寬約170m，面積約為1.7×104m2，厚約25m左右，體積約40×104m3，其主滑方向?yàn)?80°，為中型巖質(zhì)牽引式滑坡。滑坡體右以橋址上游120m地面陡緩交界處為界，左以紅巖嘉陵江大橋橋址下游50m處為界，前緣以岸坡坡腳與河床交界地帶為界，后緣以鄉(xiāng)村道路前方40m處為界。滑坡整體平面呈圈椅狀，橋址處呈山嘴斜坡伸入河床，滑坡整體坡度為30°～40°，坡體后緣為平臺(tái)，上部由于堆砂，對(duì)坡體形成加載。坡體上植被茂盛，滑坡前緣受采砂采金活動(dòng)影響，坡腳開挖嚴(yán)重（見圖1、照片1）。

圖1 滑坡平面圖

照片1滑坡全貌圖

該滑坡滑體物質(zhì)組成為第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土夾塊石和下部破碎的砂泥巖地層，滑坡體基巖中上部的砂巖與泥巖的破碎部位為滑面所在的位置，砂巖、泥巖產(chǎn)狀90°∠25°。

1.2 滑坡區(qū)概況

1.2.1 地質(zhì)條件

勘查區(qū)位于川東北低山、丘陵地帶，屬于多向?qū)捁葓A頂?shù)蜕降孛?，平均坡度約15～25°，存在多個(gè)高陡坎，有臨空面條件，存在有利于滑坡形成的地形地貌條件。

1.2.2 物質(zhì)組成

該滑坡表層主要為粉質(zhì)粘土夾塊石，結(jié)構(gòu)松散，粘聚力小，孔隙度大，有利于雨水透過地表，形成地下水；下伏基巖主要為侏羅系上統(tǒng)蓮花口組（J3l）泥巖夾薄層砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。在外界因素的觸發(fā)下，坡體易沿強(qiáng)風(fēng)化的砂泥巖軟弱結(jié)構(gòu)面向下滑動(dòng)。

1.2.3 地震

紅巖嘉陵江大橋滑坡受“5.12”地震影響，斜坡表層巖土體松動(dòng)，基巖巖體裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，坡體穩(wěn)定性下降。

1.2.4 降水

長(zhǎng)期的降雨使雨水滲入地下的水量大為增加，一方面使巖土體由于吸水而導(dǎo)致自身重量增加，另一方面又使巖土體的抗剪強(qiáng)度降低，從而誘發(fā)坡體沿著潛在的滑移面發(fā)生蠕滑，導(dǎo)致了滑面的產(chǎn)生[4]。

1.2.5 人類工程活動(dòng)

施工單位在橋址上下游挖金，同時(shí)修建進(jìn)場(chǎng)道路，在坡頂堆載，對(duì)紅巖嘉陵江大橋上下游巖坡的破壞產(chǎn)生了根本性的影響。

1.3 滑坡變形特征

據(jù)訪問，嘉陵江大橋橋址下游50～500m范圍內(nèi)于2011年、2012年在岸坡坡腳進(jìn)行嚴(yán)重的取土作業(yè)，導(dǎo)致岸坡坡頂開裂嚴(yán)重，且隨時(shí)間逐漸垮塌。在2013年，橋址上游300m范圍內(nèi)，由于坡腳開挖嚴(yán)重，滑坡后緣在降雨的作用下出現(xiàn)多條裂縫。其中滑坡體中部有2條小裂縫，拉開距離0.1～5cm，后緣出現(xiàn)13條平行裂縫，滑坡后緣滑坡臺(tái)坎高0.20～0.6m，裂縫寬約30～70cm，發(fā)育長(zhǎng)度約20～40m，拉裂縫一直延伸到滑坡體右側(cè)坡腳。

2 滑坡形成機(jī)制

該滑坡的形成機(jī)制為塑流--拉裂式[4]。由于人類工程活動(dòng)，坡腳形成臨空面，在降雨的作用下，上部土體及巖石擠壓下部軟巖，使下部軟巖產(chǎn)生塑性流動(dòng)并向臨空方向擠出，進(jìn)而導(dǎo)致上覆較堅(jiān)硬的巖層發(fā)生拉裂、解體和不均勻沉降。在雨季期間，雨水不斷滲入土體，既增加了坡體重量，又促進(jìn)了塑流變形的發(fā)展，軟化滑動(dòng)面，降低了抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而導(dǎo)致坡體變形失穩(wěn)，產(chǎn)生滑移。因此嘉陵江大橋左岸岸坡的形成與特定的地質(zhì)條件、物質(zhì)組成、地震、降水、人類工程活動(dòng)有關(guān)。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 定性分析

根據(jù)目前滑坡體上裂縫的發(fā)生、發(fā)展來看，該滑坡已經(jīng)處于不穩(wěn)定階段，且坡體上的裂縫仍處于相繼發(fā)展的階段，變形會(huì)進(jìn)一步加劇。尤其在持續(xù)降雨后，滑坡整體的穩(wěn)定將大幅度降低。

3.2 定量分析

3.2.1 滑面的搜索

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的方法有很多，根據(jù)滑坡滑動(dòng)面的形態(tài)及滑坡的特征，這里采用Rocscience公司的Slide6.009先搜索出滑坡典型剖面的最危險(xiǎn)滑面，然后采用傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)及滑坡推力進(jìn)行計(jì)算。

根據(jù)地質(zhì)剖面對(duì)其進(jìn)行了簡(jiǎn)化分析，整個(gè)地層分為了四部分，上部土層、中部基巖分砂巖和泥巖，下部為卵礫石層。對(duì)岸坡1-1′剖面進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算模型見圖2，滑面搜索結(jié)果見圖3。

圖2 滑坡地質(zhì)剖面圖

圖3 剖面滑面搜索結(jié)果

3.2.2 計(jì)算方法及參數(shù)的選取

根據(jù)Slide軟件搜索出的最危險(xiǎn)滑面，筆者采用最危險(xiǎn)滑面對(duì)滑坡的穩(wěn)定系數(shù)及推力進(jìn)行了計(jì)算，穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式如下：

φj—第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i），

φj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tgφi+1；

Wi—第i條塊的重量（kN/m）；

Ci—第i條塊內(nèi)聚力（kPa）；

φi—第i條塊內(nèi)摩擦角（°）；

Li—第i條塊滑面長(zhǎng)度（m）；

αi—第i條塊滑面傾角（°）；

βi—第i條塊地下水流向（°）；

A—地震加速度（單位：重力加速度g）；

Kf—穩(wěn)定系數(shù)。

嘉陵江左岸岸坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)的確定主要是根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)以及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)值見表1。

表1 嘉陵江左岸岸坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值表

3.2.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)

按上述公式及計(jì)算參數(shù)，對(duì)滑坡典型剖面進(jìn)行2種工況的計(jì)算，計(jì)算工況及計(jì)算成果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

計(jì)算結(jié)果表明：天然狀態(tài)下，滑體穩(wěn)定系數(shù)Fs=1.511-1.762，處于穩(wěn)定狀態(tài)。暴雨?duì)顟B(tài)下，滑體穩(wěn)定系數(shù)Fs=1.364-1.588，處于穩(wěn)定狀態(tài)。結(jié)果表明嘉陵江左岸岸坡不論是處于天然或暴雨?duì)顟B(tài)均處于穩(wěn)定，但暴雨或嘉陵江水位漲落對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)的影響較大。

4 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過分析，嘉陵江左岸岸坡為巖質(zhì)滑坡，其形成機(jī)制為塑流-拉裂式，穩(wěn)定性分析結(jié)果表明滑坡在天然及暴雨?duì)顟B(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

鑒于滑坡對(duì)嘉陵江大橋正常施工及安全運(yùn)行影響較大，建議采取如下措施：（1）加強(qiáng)滑坡監(jiān)測(cè)，及時(shí)了解滑坡動(dòng)態(tài)，為下一步采取措施提供科學(xué)的依據(jù)；（2）植入抗滑樁工程；（3）削坡。

[1]李秀珍，孔紀(jì)名，鄧紅艷，等.“5.12”汶川地震滑坡特征及失穩(wěn)破壞模式分析[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2009，5（3）.

[2]吳亞子，傅榮華，王健，等.大渡河松坪滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析[J].水土保持研究，2011，4（2）.