多期次山區(qū)公路古滑坡的穩(wěn)定性研究

厲成武

(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院)

1 引 言

某滑坡為一多期次古滑坡，地貌上屬高山峽谷區(qū)?；碌乇沓嗜σ螤睿缶壱娯?fù)地形，呈凹槽狀;中前部較陡峻，后部較平緩，后緣和上游側(cè)基巖裸露。地表上部植被稀疏。

該滑坡在“5.12”汶川大地震后，淺表層尤其坡體中下部崩滑嚴(yán)重，時(shí)有飛石滾落，嚴(yán)重影響公路行車安全。川汶公路從滑坡前緣通過，公路路面未見明顯變形跡象。岷江從滑坡坡腳流過，滑坡相對(duì)高差約258 m?；w平均厚度約40 m，面積約12 ×105 m2，滑坡體積約460 ×105m3，見圖1。

圖1 某滑坡工程地質(zhì)平面圖

2 滑坡物質(zhì)組成及變形特征

2.1 滑坡的物質(zhì)組成

根據(jù)地表工程地質(zhì)測(cè)繪及鉆探成果表明:滑坡地表為第四系滑坡堆積層Q4del、Qpdel的角礫土、碎石土;沖洪積層(Q4al+pl)礫石土，下伏基巖為古生界志留系茂縣群第三組(Smx3)的千枚巖。現(xiàn)將各巖土層工程地質(zhì)基本特征由上至下(從新到老)分述如下。

(1)滑坡堆積層

角礫土、碎石土:灰黑色，灰黃色，稍濕，稍密為主，塊碎石成分以炭質(zhì)千枚巖為主，塊石粒徑20 ～40 cm，含量約25% ～30%，碎石粒徑6 ～20 cm，含量20% ～25%，角礫粒徑2 ～6 cm，含量15% ～20%，呈次棱角狀～棱角狀。巖屑及粉土充填，依其結(jié)構(gòu)特征可以分為兩層。

①(Qpdel):該層在K157 +820 ～K157 +960 段裸露于地表，膠結(jié)較密實(shí)，自穩(wěn)能力較好。在K157 +960 ～K158 +025段隱伏于Q4del下部。

②(Q4del):該層主要分布在K157 +960 ～K158 +025段，結(jié)構(gòu)松散，主要為碎石土，自穩(wěn)能力較差。

(2)沖洪積層(Q4al+pl)

礫石土:灰白色，稍濕～濕，稍密～中密，石質(zhì)成分為變質(zhì)砂巖，卵石直徑6 ～20 cm，含量30% ～35%;礫石直徑2 ～6 cm，含量30% ～35%，呈次圓狀～扁圓狀，充填中粗砂及粉土等。該層僅見于K158 棚洞SK04 下部，鉆孔未揭穿該層。

(3)志留系茂縣群第三組(Smx3)

千枚巖、碳質(zhì)千枚巖:灰黃色、灰黑色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，千枚狀中薄層構(gòu)造，礦物成分以粘土礦物為主，巖質(zhì)較軟。層面裂隙傾角40° ～45°，裂面光滑。強(qiáng)風(fēng)化巖體較破碎，巖芯多呈碎塊狀，遇水易軟化，手捏易碎。中風(fēng)化巖體完整性較好，巖芯多呈柱狀，長(zhǎng)度一般10 ～20 cm，最長(zhǎng)可達(dá)60 cm。裂縫較發(fā)育，局部切割巖體呈碎塊狀。

2.2 滑坡的變形特征

(1)整體變形特征

樁號(hào)K157 +820 ～K158 +160 段為一古滑坡體，“5.12”汶川大地震前該坡體較穩(wěn)定?！?.12”汶川大地震后，滑坡后緣未見明顯開裂及變形，但中前部塌滑嚴(yán)重。坡體組成物質(zhì)為角礫土和碎石土。在公路內(nèi)側(cè)及公路外側(cè)至河床均未發(fā)現(xiàn)明顯的剪出口，滑坡體整體穩(wěn)定性較好。

(2)淺層變形特征

根據(jù)前期研究成果結(jié)合滑坡現(xiàn)狀，對(duì)滑坡體分段進(jìn)行分析研究。

①樁號(hào)K157 +820 ～K157 +955 段受“5.12”汶川大地震影響，坡體中前部淺表層巖土體大部分已經(jīng)崩滑，現(xiàn)裸露的巖土體膠結(jié)較密實(shí)，自穩(wěn)能力較好;中后部淺表層殘留大量松散堆積體，現(xiàn)已出現(xiàn)多條弧形拉張裂縫，在暴雨及余震影響下，淺表層的松散堆積體易失穩(wěn)塌滑滾落，危害公路行車安全。

②樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段坡體淺表層松散堆積土較厚。坡體前緣(公路內(nèi)側(cè))原有一漿砌擋墻，“5.12”汶川大地震發(fā)生后，擋墻未見明顯變形破壞，墻體保存較完整。

為保障公路的行車安全，原先對(duì)該路段設(shè)計(jì)了抗滑棚洞。施工單位施工棚洞時(shí)，在對(duì)內(nèi)側(cè)坡體進(jìn)行開挖后，內(nèi)側(cè)坡體淺層的松散堆積體出現(xiàn)蠕滑變形，坡體后緣剪切滑移，后緣及下游側(cè)滑面清晰可見，下挫明顯，新修棚洞的Z8、Z7擋墻墻體連接處出現(xiàn)開裂，墻體頂部錯(cuò)開寬度約9 cm，觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，變形正繼續(xù)發(fā)展。

③樁號(hào)K158 +025 ～K158 +110 段坡體受地震影響較小，坡體基本保持原貌?，F(xiàn)坡體上集中發(fā)育6 條橫張拉裂縫，一般張開5 ～15 cm，最大約25 cm;延伸3 ～15 m，最長(zhǎng)約26 m;下挫10 ～20 cm，最大約35 cm。拉裂縫主要為“5.12”汶川大地震造成，現(xiàn)在其繼續(xù)變形跡象不明顯。坡體前緣較陡峻，原老路內(nèi)側(cè)修筑有擋墻，保存較好，未見變形跡象。

3 滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 定性分析

該滑坡整體未見明顯變形跡象，整體穩(wěn)定性較好。目前變形跡象主要集中在樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段。

該段原設(shè)計(jì)方案為抗滑棚洞，施工單位在坡體前緣挖除老擋墻后，原坡體前緣的抗滑段被削弱，且導(dǎo)致坡體前緣臨空，臨空面為后部坡體表層的松散坡體(Q4del)牽引式滑動(dòng)提供了有利條件。加之施工期為雨季，雨水較多，降水量較大，雨水滲入坡體，導(dǎo)致坡體的物理力學(xué)性質(zhì)降低，對(duì)坡體的穩(wěn)定性形成不利影響，最終淺層的松散坡體(Q4del)沿膠結(jié)較密實(shí)的坡體(Qpdel)向臨空方向滑移、剪出，導(dǎo)致淺表層的松散滑體滑動(dòng)變形，擠壓已經(jīng)施工的棚洞內(nèi)側(cè)擋墻。

3.2 定量計(jì)算

(1)整體穩(wěn)定性計(jì)算

該古滑坡體經(jīng)歷“5.12”汶川大地震，未見整體變形，目前主要為淺表層的松散堆積層的崩滑。計(jì)算剖面選?、瘢?剖面。見圖2 所示。

圖2 滑坡Ⅰ－Ⅰ'計(jì)算剖面

結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo)。碎石土:天然粘聚力C=55 kPa，飽和粘聚力C=50 kPa;天然內(nèi)摩擦角φ =34°，飽和內(nèi)摩擦角φ =32°;天然容重γ =21 kN/m3，飽和容重γ=23 kN/m3，計(jì)算結(jié)果見表1。

表1 滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算成果表

(2)淺層穩(wěn)定性計(jì)算

樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段的淺表層目前穩(wěn)定性較差。計(jì)算剖面選?、簦?剖面。見圖3。

圖3 滑坡Ⅳ－Ⅳ'計(jì)算剖面

淺層滑坡坡體處于初滑狀態(tài)，即穩(wěn)定系數(shù)K =1，反算出綜合C=8 kPa ，綜合φ=30.2°。結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo)，綜合C=8 kPa 、綜合φ =31°，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 淺層滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表.

3.3 綜合評(píng)價(jià)

滑坡定性分析和定量計(jì)算表明:經(jīng)歷“5.12”汶川大地震，該古滑坡未見整體變形，現(xiàn)其整體穩(wěn)定性較好，在天然、天然+暴雨、暴雨、暴雨+地震四種工況下，穩(wěn)定系數(shù)較高，均高于其相應(yīng)安全系數(shù)。淺表層坡體受阿壩州余震頻發(fā)影響，土質(zhì)邊坡趨于松散，降雨易于滲入坡體，使滑坡土體處于飽水狀態(tài)，降低了土體的物理力學(xué)性質(zhì)，對(duì)淺層坡體的穩(wěn)定性形成不利影響，淺表層的土體存在失穩(wěn)、崩解塌滑的可能。

4 防護(hù)措施研究

(1)建議在滑坡區(qū)范圍設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

(2)建議對(duì)滑坡采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行整治，保證川汶公路的行車安全。

(3)該古滑坡整體穩(wěn)定性較好，但淺表層的飛石和崩落較嚴(yán)重，目前變形跡象主要集中在樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段淺層。

因此建議:

①防止飛石和崩落危害行車安全，針對(duì)該滑坡采用抗滑棚洞整體方案;

②對(duì)樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段淺層的松散坡體(Q4del)削方減載或在該段坡體內(nèi)側(cè)設(shè)置抗滑樁等擋防措施，避免其沿(Qpdel)層在臨空部位產(chǎn)生坍塌，導(dǎo)致新的牽引式塌滑發(fā)生;

③對(duì)坡體上的拉裂縫進(jìn)行封閉處置并設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè);

④坡體上設(shè)置截排水溝等措施，防止地表水滲入坡體;

⑤外側(cè)臨河段進(jìn)行抗沖刷處理，防止岷江江水淘蝕坡體前緣和路基。

5 結(jié) 論

(1)某滑坡一古滑坡體，“5.12”汶川大地震前該坡體較穩(wěn)定，地震后，滑坡后緣未見明顯開裂及變形，中前部塌滑嚴(yán)重，目前的變形主要為樁號(hào)K157 +955 ～K158 +025 段。

(2)通過對(duì)其整體和淺層的滑坡體分別進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算，目前滑坡整體穩(wěn)定性較好，潛在的危險(xiǎn)因素主要為淺表層的松散土體的溜滑、崩塌、掉塊等。

(3)建議對(duì)滑坡體采取設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，坡體上采取截排水措施，保留針對(duì)古滑坡體的抗滑棚洞方案，并對(duì)樁號(hào)K157+955 ～K158 +025 段淺層坡體采取清方或者抗滑樁等支擋措施。

［1］中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院等.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD30－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］中國建設(shè)部委員會(huì)等.巖土工程勘察規(guī)范(GB50021－2001)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001.

［3］中華人民共和國建設(shè)部等.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50660－2002)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］中華人民共和國國土資源部.中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ T0218－2006)［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.

［5］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1994:327－331.

［6］工程地質(zhì)手冊(cè)編委會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2006.