玉磨鐵路秀柏雙線大橋滑坡工程特性及穩(wěn)定性分析

鄧 睿 王 朋 張 瑩 于振濤

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司， 成都 610031)

玉磨鐵路秀柏雙線大橋滑坡工程特性及穩(wěn)定性分析

鄧 睿 王 朋 張 瑩 于振濤

(中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司， 成都 610031)

玉磨鐵路秀柏雙線大橋橋址附近滑坡密集發(fā)育，本文通過對滑坡進(jìn)行地質(zhì)調(diào)繪并結(jié)合勘探成果，在掌握地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和水文地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，重點分析了秀柏1號滑坡的地質(zhì)特征、成因機理，并對其穩(wěn)定性進(jìn)行計算分析。研究表明：(1)1號滑坡為牽引式厚層大型土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)以粉質(zhì)黏土為主。(2)滑坡密集發(fā)育主要受到土體具有弱膨脹性、測區(qū)發(fā)育斷層以及雨季強降雨的影響。(3)1號滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨、地震或施工擾動的情況下可能會復(fù)活，對秀柏雙線大橋造成危害，2號～5號滑坡穩(wěn)定性情況類似。(4)密集發(fā)育的滑坡影響了線路的走向，大橋選擇從1號滑坡左部通過，其余工程應(yīng)盡量避繞滑坡，并對滑坡進(jìn)行必要的整治加固。

玉磨鐵路； 滑坡； 工程特性； 穩(wěn)定性

新建玉磨鐵路北起昆玉鐵路玉溪西站，途經(jīng)玉溪、普洱、西雙版納等市州，南至中(國)老(撾)邊境口岸磨憨，全長約509 km。區(qū)內(nèi)地形錯綜復(fù)雜，地震烈度高，新構(gòu)造運動強烈，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育，工程地質(zhì)條件極為復(fù)雜。

滑坡是斜坡巖土體在重力作用下失去原有穩(wěn)定狀態(tài)，沿著斜坡內(nèi)某些滑動面(或滑動帶)作整體向下滑動的現(xiàn)象，常常對工程建設(shè)帶來巨大危害[1]。玉磨鐵路沿線滑坡十分發(fā)育，本文以秀柏雙線大橋滑坡為例，對其工程地質(zhì)特征及穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

1 滑坡區(qū)域地質(zhì)概況

秀柏雙線大橋位于寧洱縣把邊江水庫附近秀柏村，全長395.4 m，最大橋高約45 m，大橋兩端均與隧道相接。橋址區(qū)發(fā)育有5處滑坡，區(qū)域地質(zhì)概況如下所述。

1.1 地貌特征

測區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低中山地貌，地形起伏較大，地面高程750～1 200 m，相對高差450 m，自然橫坡30°～50°，局部較陡。地表植被較發(fā)育，附近僅有鄉(xiāng)村便道通往，交通條件差。測區(qū)滑坡地貌及分布情況如圖1所示。

圖1 秀柏雙線大橋滑坡地貌及分布示意圖

1.2 地層巖性

1.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù)

測區(qū)地處普洱(思茅)構(gòu)造帶，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖體較破碎，局部地段產(chǎn)狀較紊亂。大橋跨越把邊煤礦斷層，斷層走向N37°W，傾向NE，傾角80°，為逆斷層，破碎帶寬約10～15 m。斷層附近巖層產(chǎn)狀紊亂，牽引褶曲發(fā)育，上盤產(chǎn)狀為N23°W/52°NE，下盤主要產(chǎn)狀為N21°E/47°NW。區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度為0.10 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，地震烈度為Ⅶ度。

1.4 水文地質(zhì)條件及氣象特征

測區(qū)地表水主要為把邊江水及其支流水，主要接受大氣降雨補給。地下水主要有第四系松散孔隙潛水和基巖裂隙水，鉆探揭示地下水位起伏較大，埋深1～18 m。僅小里程坡面DK 202+488.3右29 m處因泥巖隔水作用或局部裂隙不貫通出露一泉點，流量約0.001 L/s。

測區(qū)年平均氣溫18.3°，每年5～10月為雨季，年平均降雨量為1 449 mm，年最大降雨量為2 057 mm，月最大降雨量為620 mm。

2 滑坡特征分析

區(qū)內(nèi)發(fā)育秀柏1號～5號滑坡，分布較為密集，滑坡特征亦較為相似，其中對工程影響最大的為秀柏1號滑坡，故本文重點對該滑坡進(jìn)行分析。

2.1 滑坡平面特征

秀柏1號滑坡界線清晰，平面地貌近似簸箕形，中前部滑坡平臺較明顯，左右兩側(cè)分別為秀柏2號和3號滑坡。線路DK 201+420～DK 201+690段于滑坡左部通過，滑坡主軸方向約279°，軸向與線路走向近平行，主軸長約340 m，寬約130 m，厚2～28 m，屬深層大型滑坡[2]?；w表面較順直，植被較發(fā)育，后緣較陡，前緣較平緩及開闊，坡體上未見裂隙。

2.2 滑坡物質(zhì)成分及滑面、滑床

滑體物質(zhì)以硬塑狀粉質(zhì)黏土為主，夾20%～30%強風(fēng)化砂泥巖質(zhì)粗角礫及碎石，粒徑多為2～8 cm，局部為稍濕、稍密狀角礫土及碎石土。根據(jù)滑坡鉆探揭示，碎石類土主要分布于滑坡中后部，滑帶土層不明顯，分析滑坡中后部滑動面為巖土分界面，滑坡中下部滑面為巖土界面及粉質(zhì)黏土中的軟弱面?；矠榘讏紫迪陆y(tǒng)景星組下段(K1j1)泥巖、砂巖全～強風(fēng)化層，巖層傾向坡內(nèi)，視傾角48°。鉆探揭示滑動帶坡度為10～25°，滑坡結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 秀柏1號滑坡D-D′主軸剖面示意圖

2.3 滑坡成因分析

滑坡的形成常常受到較多因素的影響，成因較為復(fù)雜[3-6]。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪及結(jié)合勘探成果，秀柏雙線大橋滑坡成因分析如下：

(1)弱膨脹性

根據(jù)測區(qū)土工試驗成果，上覆粉質(zhì)黏土及泥巖全風(fēng)化層局部具有弱膨脹性。膨脹土體具有脹縮特性、裂隙性、超固結(jié)等特點。膨脹土中常常存在利于滑動的緩傾角裂隙密集帶、長大裂隙、沉積界面和巖性界面[7]，降水沿地表裂隙面下滲后軟化結(jié)構(gòu)面，土體易沿緩傾角結(jié)構(gòu)面發(fā)生蠕變，從而使土體失穩(wěn)形成滑坡。秀柏雙線大橋橋址附近滑坡密集發(fā)育，很大程度上是受土體膨脹性的影響。

(2)構(gòu)造

測區(qū)發(fā)育把邊煤礦斷層(逆斷層)，受構(gòu)造影響斷層附近巖土體破碎，完整性較差，有利于地表水的滲入，加速了滑坡的形成。

(3)降雨影響

降雨是滑坡誘發(fā)的關(guān)鍵因素。降雨后土體容重增大，加大下滑力，降雨滲入坡體，改變坡體地下水分布形態(tài)，形成靜水壓力和動水壓力，可急劇改變巖土體的受力情況；雨水入滲后弱化巖土體，降低抗剪強度，形成軟弱面(帶)，促進(jìn)滑坡發(fā)生。測區(qū)雨季降雨量大，為滑坡發(fā)生提供了必要的條件，通往測區(qū)的道路在每年雨季都會新發(fā)生多處滑坡也證明了這一點。

因此，在以上主要因素的綜合作用下斜坡體發(fā)生滑動，結(jié)合上述滑坡特征分析，該滑坡為牽引式滑坡[2]。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)滑坡體形態(tài)特征和物質(zhì)組成，同時考慮其結(jié)構(gòu)和邊界特征，按不利條件選擇滑體厚度相對較大的C-C′軸剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

3.1 參數(shù)選取

滑坡土體物理力學(xué)參數(shù)的選取主要根據(jù)現(xiàn)場試驗成果，并結(jié)合附近相關(guān)工程試驗資料進(jìn)行綜合取值，暴雨工況對參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)折減，如表1所示。

表1 秀柏1號滑坡土體參數(shù)表

3.2 計算結(jié)果及分析

由于滑坡土體具有膨脹性，使其形態(tài)有別于均質(zhì)黏性土中的圓弧滑動，通常為折線型[8]，故秀柏1號滑坡穩(wěn)定性計算滑動面按折線考慮?；掠嬎隳Ｐ腿鐖D3所示。

圖3 秀柏1號滑坡C-C′軸剖面計算模型

圖4 秀柏雙線大橋1號滑坡防治工程設(shè)計平面示意圖

由計算結(jié)果可知，天然情況下斜坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下，坡體容重增大，抗滑能力下降，穩(wěn)定性降低，斜坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下邊坡的應(yīng)力應(yīng)變受地震影響較大，斜坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨加地震的極端條件下，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性計算成果如表2所示。

表2 秀柏1號滑坡穩(wěn)定性計算成果表

3.3 滑坡對工程影響分析

秀柏雙線大橋1號～5號滑坡在天然條件下均處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，其對工程的影響主要為以下兩方面：

(1)測區(qū)密集發(fā)育的滑坡影響了線路方案。大橋小里程端選擇從1號滑坡左部處通過，大里程端及隧道進(jìn)口選擇從4號、5號滑坡中間通過，以盡量減小滑坡對工程的影響。

(2)滑坡目前雖然處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但是在降雨或地震等自然條件的影響下，以及在施工開挖擾動后，滑坡可能再次失穩(wěn)復(fù)活。1號滑坡將會影響秀柏雙線大橋工程安全，2號～5號滑坡則可能會影響大臨工程和輔助工程的安全，相關(guān)工程應(yīng)盡量避繞，滑坡應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)加固處理。

3.4 滑坡防治措施建議

通過上述對秀柏1號滑坡的地質(zhì)分析，結(jié)合工程特征，建議采取以下工程措施：

(1)加強坡面截排水措施

在橋墩兩側(cè)坡面設(shè)置截水溝，于秀柏雙線大橋4號橋墩后匯合并向左側(cè)把邊江支溝1進(jìn)行排泄，避免雨水下滲。

(2)加強抗滑樁設(shè)計

施工前應(yīng)采用抗滑樁對滑坡體進(jìn)行防護，樁間可采用噴錨網(wǎng)防護。由于秀柏雙線大橋走向與滑坡主軸方向近似平行，大橋0～4號墩臺位于1號滑坡體內(nèi)(靠近左側(cè)邊緣)，抗滑樁可考慮設(shè)計于墩臺邊，如圖4所示。

(3)秀柏2號～5號滑坡需根據(jù)附屬工程實際情況進(jìn)行抗滑加固設(shè)計。

4 結(jié)論

秀柏雙線大橋附近發(fā)育秀柏1號～5號滑坡，大橋從1號滑坡左部通過，滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，但對工程影響明顯。本文在地質(zhì)調(diào)繪和勘探的基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡區(qū)域工程地質(zhì)條件，重點對1號滑坡的類型、成因、穩(wěn)定性及工程影響進(jìn)行分析評價，為線路方案選擇及滑坡防治提供重要的參考依據(jù)。

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Characteristics and Stability Analysis of Landslides near Xiubo double-line bridge on Yuxi-Mohan Railway

DENG Rui WANG Peng ZHANG Ying YU Zhentao

(China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031， China)

Landslides nearby Xiubo double-line bridge of Yuxi-Mohan railway are developed and intensive. Through the geological investigation and exploration result, the geologic feature and formation mechanism of 1# landslide is analyzed based on the formation lithology, geological structure and hydrogeological characteristics and then the stability of the landslide is calculated and analyzed. The result of the analysis shows that: (1) 1# landslide is a large-scale traction-type thick soil landslide. Most of the sliding body materials are silty clay.. (2) The intensive development of landslides is mainly caused by the weak expansion of soil, developed fault in the measurement area and heavy rainfall in the rainy season. (3) 1# landslide is in a stable state now, and may be revived to cause damage to the bridge in the case of rainfall, earthquake or construction disturbance. And the stability conditions of 2#～5# landslides are similar to that of 1# landslide . (4) The intensive development of Landslides affects the choice of route scheme, and the bridge passes through the left part of 1# landslide. The rest works should avoid the landslides as far as possible, and the necessary treatment and reinforcement measures shall be taken for the landslide.

Yuxi-Mohan railway; landslide; engineering characteristics; stability

2016-06-07

鄧睿(1983-)，男，工程師。

1674—8247(2016)05—0066—05

P642.22

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