貴州沿河至榕江高速公路合興滑坡穩(wěn)定性分析

孟晉杰 楊建強(qiáng)

【摘要】：本文在野外工程地質(zhì)調(diào)查與巖土工程勘察的基礎(chǔ)上，對"合興滑坡"采用定性數(shù)值模擬分析方法，分析了滑坡產(chǎn)生的機(jī)理、類型及特征，表明該滑坡的類型屬強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾土中厚層滑坡?；抡w在自然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，后期由于路基開挖施工，破壞了原地面臨界穩(wěn)定狀態(tài)，在坡體自重及地下水及巖層順層間潤滑泥作用下，出現(xiàn)了滑坡。通過采取清方、抗滑樁、排水、坡面防護(hù)對滑坡進(jìn)行了綜合治理，并對滑坡體進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測。

【關(guān)鍵詞】：滑坡；穩(wěn)定性分析；數(shù)值模擬；抗滑樁

1引言

"合興滑坡（路線樁號K104+060～K104+287）"深挖路塹位于德江縣合興鎮(zhèn)中寨村東南側(cè)，沿軸線地面高程858.95～887.44m。該段長約227m，線路設(shè)計路面高程859.29～862.83m，長236m，坡度2.0%，按設(shè)計高程開挖后，軸線左側(cè)最大挖方深度約34.48m。單幅路基設(shè)計寬度為10.75m，設(shè)計挖方邊坡坡比為1：0.75～1：1.0。

2地質(zhì)環(huán)境條件

2.1區(qū)域地質(zhì)概況及地層巖性[1]

路塹區(qū)出露地層巖性主要有殘坡積層粉質(zhì)粘土、志留系下統(tǒng)龍馬溪群頁巖及奧陶系中上統(tǒng)泥質(zhì)灰?guī)r。

2.2地質(zhì)構(gòu)造[1]

路塹區(qū)位于寬平正斷層?xùn)|側(cè)上盤，該段線路走向與寬平正斷層走向平行，路塹區(qū)距離斷層面約150m，巖體受斷層影響，擠壓破碎嚴(yán)重，層面撓曲，節(jié)理裂隙發(fā)育，局部充填有粘性土。受斷層影響路塹區(qū)節(jié)理裂隙發(fā)育，均以高陡傾裂隙為主。

3滑坡基本特征及穩(wěn)定分析評價

3.1滑坡基本特征

滑坡變形區(qū)平面形態(tài)呈半圓形，前緣以開挖邊坡坡腳線為界，后緣以最后一道張拉裂縫為界，兩側(cè)以微地貌沖溝為界，縱長約145m，寬約215m，平面面積約2.44×104m2，平均厚度約為10m，體積約24.4×104m3。

3.2邊坡變形宏觀分析評價

（1）變形特征

據(jù)當(dāng)?shù)卮迕穹磻?yīng)邊坡上部出現(xiàn)裂縫后，施工單位立即對整個邊坡進(jìn)行排查并布置了監(jiān)測工作量，邊坡頂部距離坡頂開挖線100m范圍內(nèi)呈現(xiàn)多條裂縫，后緣線裂縫寬約2～3cm。根據(jù)監(jiān)測資料及常規(guī)排查，坡頂裂縫不斷增加，并逐步向后源擴(kuò)散，已有裂縫寬度逐步加寬，并向兩側(cè)延伸，表明該路塹邊坡已處于蠕滑變形階段。半個月后邊坡體后緣裂縫較之前延伸了5～10m，新后緣裂縫寬3～5cm。山體后緣上方民房出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，但周圍未發(fā)現(xiàn)裂縫痕跡。

（2）變形破壞的模式

線路位于斜坡前緣，其走向與邊坡延伸方向及寬平正斷層走向一致，線路施工開挖斜坡前緣，并在其左右兩側(cè)形成路塹邊坡，尤其在線路左側(cè)形成高達(dá)30m的巖質(zhì)邊坡。

邊坡開挖坡體前緣（前緣減載），破壞了巖土體原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，在邊坡臨空面及坡腳一帶因應(yīng)力釋放產(chǎn)生卸荷，破壞了邊坡巖體的完整性，降低了坡體的抗滑力。路塹左側(cè)開挖邊坡坡向為291°22'，形成的邊坡主要為順向坡，傾角約為10～15°。邊坡巖體為頁巖，薄層狀構(gòu)造，性脆，為軟質(zhì)巖，易崩解開裂，且?guī)r體受構(gòu)造影響，局部撓曲，陡傾裂隙發(fā)育，巖體被切割呈塊狀。經(jīng)鉆孔揭露，強(qiáng)風(fēng)化層中多見泥化夾層，個別中風(fēng)化鉆孔見泥化夾層。

（3）穩(wěn)定性宏觀判斷及發(fā)展趨勢

經(jīng)工程地質(zhì)調(diào)繪及調(diào)查訪問知，天然斜坡未見明顯變形跡象，處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)?，F(xiàn)坡頂上方產(chǎn)生多條張拉裂縫，僅在兩側(cè)邊緣見微量剪切裂縫，在停止施工后，坡體上已有裂縫緩慢張開向兩側(cè)延伸貫通外，后緣未繼續(xù)向后發(fā)展，表明開挖邊坡現(xiàn)狀處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。但邊坡在風(fēng)化卸荷等內(nèi)營力作用下，在降雨入滲、震動等外營力作用下，其物理力學(xué)性質(zhì)將進(jìn)一步降低，其穩(wěn)定性將進(jìn)一步降低，邊坡可能產(chǎn)生失穩(wěn)破壞。

4滑坡穩(wěn)定性分析

本文采用數(shù)值模擬軟件ANSYS分析"合興滑坡"的穩(wěn)定性。目前南方大部分滑坡都是在多雨季節(jié)連續(xù)強(qiáng)降雨導(dǎo)致的，本次通過計算對滑坡在自然狀態(tài)和開挖施做抗滑樁后的兩種狀態(tài)的邊坡穩(wěn)定性都進(jìn)行了計算分析其穩(wěn)定性。

4.1數(shù)值模擬分析滑坡穩(wěn)定性

（1）模型建立

邊坡模型左右邊界采用法向約束，底部采用固定端約束，共同構(gòu)成模型的邊界條件，上部滑坡體和下部基巖的接觸面采用Targe169和Conta172進(jìn)行模擬。

（2）結(jié)果分析

①Y方向應(yīng)力

通過從分析可知滑坡體在抗滑樁施做前Y方向最大應(yīng)力位于邊坡中部坡率最大處，滑坡體從上層到下層逐漸增加，抗滑樁施做后在Y方向應(yīng)力減少約47%，這表明滑坡體下滑力大大減少，抗滑樁起到的巖土體下滑的作用。

②XY方向剪應(yīng)力

通過分析可知滑坡體XY方向最大剪應(yīng)力位于滑坡體中上部和中下部坡率發(fā)生陡變處，這表明滑坡體將在這兩個位置開始發(fā)生剪切破壞進(jìn)而發(fā)生滑坡剪出，本次滑坡體就是在路基邊坡開完后未及時支護(hù)導(dǎo)致剪應(yīng)力集中并在坡面連通后發(fā)生滑坡。施做抗滑樁后剪應(yīng)力發(fā)生了重新分布，最大剪應(yīng)力發(fā)生在兩排抗滑樁的底部，滑坡體的剪應(yīng)力大大減少。保證了滑坡體不發(fā)生剪切破壞，保證了滑坡體的穩(wěn)定。

③總位移

通過分析可知滑坡體最大位移位于滑坡體中部，并往坡腳處逐漸減小，在施做抗滑樁前，滑坡體將從邊坡中部開始產(chǎn)生蠕變滑移并逐漸產(chǎn)生滑坡，在施做抗滑樁后由抗滑樁抵抗下滑力，使其位移減少將近50%，保證邊坡的穩(wěn)定安全性。

5滑坡治理方案

上述數(shù)值模擬表明該天然斜坡在自然狀態(tài)下是穩(wěn)定的，在邊坡開挖后飽和狀態(tài)下是不穩(wěn)定的，因此該路基邊坡在開挖發(fā)生滑坡后采取了進(jìn)行"滑坡清方+放緩坡率+兩排抗滑樁+治水+坡面防護(hù)"的綜合治理方法。

5.1清方、放緩坡率及防護(hù)方案

變更后設(shè)計邊坡坡率第1、2級1：1采用錨索框架梁防護(hù)，第3級1：1.5采用錨桿框架梁防護(hù)，第4級1：1.75，第五級1：2，第四、五級采用人字形骨架植草防護(hù)。邊坡應(yīng)嚴(yán)格按照開挖一級、防護(hù)一級的順序施工，結(jié)合永久性排水設(shè)施做好施工期間的臨時排水工作。若雨季施工，開挖后須采用臨時遮蓋或其他措施；對坡面進(jìn)行及時防護(hù)；同時按設(shè)計要求加強(qiáng)邊坡施工開挖過程中監(jiān)測工作。

5.2抗滑樁方案

從滑坡區(qū)的地形地質(zhì)條件、滑坡的性質(zhì)、推力及安全等因素綜合考慮，本滑坡治理時采用兩級排抗滑樁進(jìn)行支護(hù)，分別阻抗現(xiàn)狀邊坡滑移面和開挖至設(shè)計路面潛在滑移面。

5.3治水

水是導(dǎo)致山體滑動的關(guān)鍵，必須將供給滑動帶的水源予以切斷?；潞缶壛芽p地表水入滲是危害滑坡的主要因素，宜在滑坡后緣以外設(shè)置環(huán)形截水溝，以攔截和旁引滑坡范圍外的地表水，使之不進(jìn)人滑坡區(qū)；在滑坡體表面上修建樹枝狀排水系統(tǒng)，在邊坡下部采用仰斜式排水孔系統(tǒng)，盡快將地下水排出，以達(dá)到排水疏干的效果，增加滑坡巖土體的抗滑力。

6結(jié)論與建議

本文通過針對路塹開挖后滑坡的成因機(jī)理、穩(wěn)定性分析、治理方案等定性、定量研究，得到以下結(jié)論：

（1）本滑坡屬強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾泥的牽引式滑坡；

（2）在天然狀態(tài)下，該滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但穩(wěn)定安全儲備不高，在路塹開挖后未及時進(jìn)行支護(hù)，再遇上在連續(xù)降雨很容易導(dǎo)致其發(fā)生滑坡，因此對于強(qiáng)風(fēng)化頁巖、泥巖等軟質(zhì)巖高邊坡在設(shè)計時要加強(qiáng)勘察、設(shè)計防護(hù)、施工的規(guī)范性，以防滑坡事故的發(fā)生；

（3）采用"滑坡清方+放緩坡率+抗滑樁+治水+坡面防護(hù)"的綜合治理方法治理，采用人工挖孔灌注樁作為該工程支擋措施；坡頂上部截流堵源，坡體內(nèi)排水疏干；夯實坡面，并采用骨架植草護(hù)坡；

（4）目前沿河至榕江高速公路項目部已對該滑坡進(jìn)行了變形監(jiān)測，建議在下一步施工時開挖后及時支護(hù)，加強(qiáng)對滑坡的動態(tài)監(jiān)測。

參考文獻(xiàn)

[1]沿河至榕江高速公路工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報告.北京.中交一公局公路勘察設(shè)計院有限公司.2013

[2]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范

[3]候運(yùn)秋，劉代全.某高速公路傾斜基底高路堤滑坡機(jī)理分析與治理[J].公路