云南保騰高速龍江特大橋邊坡穩(wěn)定性分析研究

薄強(qiáng)　范柱國　白清霖

摘要： 龍江特大橋橫跨龍川江，龍江岸坡為大橋的主邊坡。本文采用了YCW和EMU計(jì)算程序進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算；并與工程地質(zhì)類比法、CSRM判別法等定性分析方法結(jié)合，對(duì)大橋的邊坡穩(wěn)定性分析，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出：邊坡在弱風(fēng)化以下巖層穩(wěn)定；在地震、暴雨極端情況下，邊坡殘積層和全～強(qiáng)風(fēng)化層易產(chǎn)生中、厚層滑坡。

Abstract： Longjiang bridge stretches across the Longchuan River， and Longjiang bank slope is the main slope of the bridge. The YCW and EMU program are used for stability calculation combined with the engineering geological analogy method and CSRM discriminant method. Through comprehensive evaluation， it is concluded that： the slope is steady below the moderate weathered rock； in extreme cases like earthquake and storm rainfall， the slope eluvium and full～strongly weathered layer is easy to produce medium and thick layer landslide.

關(guān)鍵詞： 穩(wěn)定性；地質(zhì)災(zāi)害；節(jié)理；滑坡

Key words： stability；geological hazard；joint；landslide

中圖分類號(hào)：U213.1+3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）07-0126-05

0 引言

龍江特大橋，為云南保山至緬甸密支那公路跨越龍川江設(shè)計(jì)，地理坐標(biāo)：東經(jīng)98°40′20″、北緯 24°50′21″。大橋徑逾千米，邊坡高達(dá)280m，邊坡的穩(wěn)定性對(duì)大橋建設(shè)至關(guān)重要。大橋處于高黎貢山西側(cè)，芒棒盆地南部，為一山間盆地地貌。大橋地處高黎貢山陸內(nèi)造山帶和新生代火山活動(dòng)區(qū)，經(jīng)歷過多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地質(zhì)條件復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育。邊坡穩(wěn)定性對(duì)大橋建設(shè)至關(guān)重要。因此，對(duì)龍江特大橋巖質(zhì)橋基邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性研究，詳細(xì)認(rèn)識(shí)其工程區(qū)地質(zhì)特征、巖體質(zhì)量及穩(wěn)定性特征，對(duì)工程的設(shè)計(jì)及施工建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值，對(duì)提高和發(fā)展西南大開發(fā)公路工程建設(shè)水平及科研水平都具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和社會(huì)意義。

1 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地層巖石組合、巖土體結(jié)構(gòu)特征及其力學(xué)強(qiáng)度等，將研究區(qū)巖土體類型劃可分為7類，詳見表1[1][3]。

2 工程地質(zhì)分析

龍江特大橋?yàn)閱慰玟撹鞈宜鳂?，兩岸橋墩及錨墩位于龍江 Ⅲ 級(jí)階地之上，跨越地域較寬，龍江岸坡為大橋的主邊坡，主要包括：騰沖岸龍江邊坡（Ⅰ）、保山岸龍江邊坡（Ⅱ）。

2.1 Ⅰ號(hào)邊坡

Ⅰ號(hào)邊坡，坡向與橋軸線基本同向，為127°。坡高300m，總體坡度30°，屬巖質(zhì)高邊坡。邊坡上地層屬新生代地層區(qū)，又是火山巖與沉積巖交替的相變復(fù)雜區(qū)，硬質(zhì)火山巖中軟弱夾層多，巖體破碎，巖體質(zhì)量差。同時(shí)玄武巖屬抗風(fēng)化能力弱的巖類，加之氣候、巖體結(jié)構(gòu)等因素對(duì)巖石風(fēng)化作用有利，橋位區(qū)巖體全～強(qiáng)風(fēng)化層巨厚，風(fēng)化層順坡形成軟弱易滑巖層。弱風(fēng)化巖整體為碎裂結(jié)構(gòu)，邊坡巖體中、下部存在緩傾軟巖夾層，垂直或斜坡向方向存在橫切斜坡的縱深結(jié)構(gòu)面，邊坡弱風(fēng)化層深部內(nèi)存在變形破壞必須具備軟弱結(jié)構(gòu)面。但Ⅰ號(hào)邊坡邊坡夾持于兩滑坡（H1、H2）、溝谷之間，地形上為一孤立山脊，坡面地形陡，排水條件好，水文地質(zhì)條件對(duì)邊坡穩(wěn)定有利。

2.2 Ⅱ號(hào)邊坡

Ⅱ號(hào)邊坡，坡向與橋軸線基本同向，為307°。坡高285m，總體坡度31°，屬巖質(zhì)高邊坡。邊坡巖體破碎，巖體質(zhì)量差，橋位區(qū)巖體全～強(qiáng)風(fēng)化層巨厚。橋位區(qū)全～強(qiáng)風(fēng)化層結(jié)構(gòu)類型屬散體結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化層整體屬碎裂結(jié)構(gòu)。邊坡巖體中、下部存在緩傾軟巖夾層，垂直或斜坡向方向存在橫切斜坡的縱深結(jié)構(gòu)面，邊坡弱風(fēng)化層深部內(nèi)存在變形破壞必須具備軟弱結(jié)構(gòu)面。Ⅱ號(hào)邊坡邊坡夾持于兩溝谷之間，地形上為一孤立山脊，坡面地形陡，排水條件好。邊坡上局部存在土體淺層滑坡，穩(wěn)定性較差。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

Ⅰ號(hào)邊坡和Ⅱ號(hào)邊坡，巖體內(nèi)都客觀上存在沿結(jié)構(gòu)面形成折線型或于水平碎裂、散體（指全～強(qiáng)風(fēng)化層）巖體形成孤形滑裂面的條件，巖體內(nèi)的砂礫巖、凝灰?guī)r軟弱夾層在上部巖體強(qiáng)大的豎向重荷作用下可能產(chǎn)生塑變（或流變）而導(dǎo)致邊坡破壞。因此我們需要利用：根據(jù)節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)結(jié)果，利用YCW程序分析，再利用EMU計(jì)算程序（陳祖煜等編）進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算[2]；并與工程地質(zhì)類比法、CSRM判別法等定性分析方法結(jié)合，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

3.1 Ⅰ號(hào)邊坡穩(wěn)定性分析

3.1.1 YCW和EMU計(jì)算程序分析法（見表2、圖1）

3.1.2 工程地質(zhì)類比法

工程地質(zhì)類比法采用周邊工程地質(zhì)條件與邊坡的既有滑坡進(jìn)行對(duì)比定性分析Ⅰ號(hào)邊坡的穩(wěn)定性，類比分析因子重點(diǎn)選取對(duì)滑坡形成起控制決定作用的地形特征、巖土層結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)面發(fā)育情況、邊界條件、水文地質(zhì)條件等，野外調(diào)查期間進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查的滑坡與Ⅰ號(hào)邊坡進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比結(jié)果詳見表3。

表3所列對(duì)比條件中，滑坡產(chǎn)生的3個(gè)必要條件如下：

①后部存在獨(dú)立匯水區(qū)，地表水向坡內(nèi)匯集并通過巖體裂隙長期滲入坡本內(nèi)，除增加坡體內(nèi)水壓力外，尚造成巖體、結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低。

②滑坡產(chǎn)生前，前緣為凹岸，受河水側(cè)蝕作用形成了高陡臨空面。

③為結(jié)構(gòu)面條件，H6號(hào)滑坡直接由近南北向和近東西兩組大型節(jié)理控制，產(chǎn)生楔形滑動(dòng)破壞。H1滑坡后壁節(jié)理統(tǒng)計(jì)分析顯示，近南北向和近東西向結(jié)構(gòu)面主要形成后部和兩側(cè)切割邊界。除此外巖體內(nèi)存在一組傾向、傾角與滑坡滑相同的優(yōu)勢(shì)節(jié)理面，是結(jié)構(gòu)面決定了H1滑坡滑動(dòng)面形成還是滑坡牽引拉張于后壁上形成該組優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面，因無巖體結(jié)構(gòu)面統(tǒng)計(jì)資料，無法對(duì)比分析，但可以肯定滑坡滑動(dòng)前滑動(dòng)面已沿此組節(jié)理面貫通。

此三個(gè)必要條件，在Ⅰ號(hào)邊坡內(nèi)均不存在，因此判斷，Ⅰ號(hào)邊坡不存在產(chǎn)生弱風(fēng)化層以下巖體滑動(dòng)的條件，弱風(fēng)化以下巖體基本穩(wěn)定。

3.1.3 CSMR評(píng)價(jià)

3.2 Ⅱ號(hào)邊坡穩(wěn)定性分析

3.2.1 YCW和EMU計(jì)算程序分析法（見表8、圖2）

3.2.2 工程地質(zhì)類比法

類比方法和對(duì)比對(duì)象與Ⅰ號(hào)邊坡相同。對(duì)比結(jié)果詳見表9，所列對(duì)比條件中，H1、H6滑坡產(chǎn)生的3個(gè)必要條件：①后部存在獨(dú)立匯水區(qū)，地表水向坡內(nèi)匯集并通過巖體裂隙長期滲入坡本內(nèi)；②滑坡受河水側(cè)蝕作用形成了高陡臨空面；③貫通的坡頂至坡腳的滑動(dòng)面或節(jié)理面。

此三個(gè)必要條件，在Ⅱ號(hào)邊坡內(nèi)均不存在，因此判斷，Ⅱ號(hào)邊坡不存在產(chǎn)生弱風(fēng)化層以下巖體滑動(dòng)的條件，弱風(fēng)化以下巖體基本穩(wěn)定。

3.2.3 CSMR評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)方法見“3.1.3”的介紹，評(píng)價(jià)結(jié)果見表10。

4 結(jié)論

①龍江特大橋位于新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活躍區(qū)，周邊坡活動(dòng)斷裂眾多，強(qiáng)降雨、地震頻繁。橋位區(qū)地形陡，地表水侵蝕強(qiáng)烈，巖體質(zhì)量差，地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)。但通過對(duì)大橋主邊坡—龍江岸坡，采用YCW結(jié)合EMU程序分析、工程地質(zhì)類比法、CSRM判別法的綜合研究，得出：騰沖岸龍江邊坡（Ⅰ）和保山岸龍江邊坡（Ⅱ），在弱風(fēng)化以下巖層穩(wěn)定，淺部殘積層和全～強(qiáng)風(fēng)化層天然狀下都基本穩(wěn)定，在“坡體飽水+地震”工況下安全儲(chǔ)不夠，在遇強(qiáng)地震或強(qiáng)降雨+地震等極端條件下，邊坡殘積層和全～強(qiáng)風(fēng)化層都易產(chǎn)生中、厚層滑坡。

②根據(jù)滑坡現(xiàn)象特征，經(jīng)各種方案比選，本次勘察及防治工程可研推薦方案為：在兩側(cè)布置一排抗滑樁，樁間設(shè)置鋼筋砼擋墻封閉；在坡面整坡清方后，采用錨桿框架梁進(jìn)行護(hù)坡；采用菱形護(hù)坡，結(jié)合排水、綠化工程進(jìn)行綜合治理。

③建議為減小滑坡產(chǎn)生危害，在滑坡治理前應(yīng)對(duì)滑坡進(jìn)行長期觀測(cè)，以保證施工安全以及治理后的效果分析。若發(fā)現(xiàn)問題，必須采取應(yīng)急措施，減少災(zāi)害損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn).工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn).1993.

[2]陳祖煜，等.巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定分析 原理·方法·程序.[M]5-37.

[3]谷德振.巖體工程地質(zhì)力學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：科學(xué)出版社，1979：253-260.

[4]楊志法，尚彥軍，劉英.工程地質(zhì).第5卷，第4期.