山區(qū)高速公路板巖地質(zhì)滑坡治理分析

劉 品，胡興堯，袁 奇

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

山區(qū)高速公路板巖地質(zhì)滑坡治理分析

劉 品，胡興堯，袁 奇

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

針對(duì)山區(qū)高速公路板巖地區(qū)某邊坡滑坡特性，分析了高邊坡的地質(zhì)特征、結(jié)構(gòu)特征和破壞機(jī)理，根據(jù)破壞模式進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，為安全、經(jīng)濟(jì)、合理的治理滑坡提供專業(yè)的方案。

板巖地質(zhì)；滑坡；破壞特征；穩(wěn)定分析；治理建議

1 滑坡特征

1.1 滑體特征

滑坡滑體物質(zhì)主要是全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化板巖及含碎石粉質(zhì)粘土，厚度約15～20 m，結(jié)構(gòu)松散，干燥～稍濕。

1.2 滑動(dòng)帶特征

滑帶為軟化強(qiáng)風(fēng)化板巖泥化夾層，地下水富集，含水量高，軟塑、可塑狀，結(jié)構(gòu)松散，物理力學(xué)性質(zhì)低?；虑熬壯貥蚺_(tái)側(cè)墻路面下1.7 m位置剪出，坡體后緣裂縫出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，滑面平整。

1.3 滑床特征

滑床巖體為強(qiáng)、中風(fēng)化灰綠色、灰色、深灰色板巖，薄、中厚層狀，產(chǎn)狀為135°∠26°，巖體結(jié)構(gòu)連續(xù)、穩(wěn)定。

2 變形特征

K1 177+677～K1 177+762段路基左側(cè)坡體后緣出現(xiàn)多條裂縫，最遠(yuǎn)一條裂縫距離路中線115，距坡口后緣約80 m。裂縫15～30 m，張開約10～20 cm，下錯(cuò)10～20 cm,可見10～40 cm。此外，加厚護(hù)面墻、截水溝均出現(xiàn)橫向裂縫，張拉裂縫最寬約0.15 m；左側(cè)加厚護(hù)面墻、左側(cè)排水溝蓋板出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象，均向路基臨空側(cè)偏移，某大橋7號(hào)臺(tái)側(cè)墻距路面1.7 m處范圍內(nèi)路基發(fā)生整體右側(cè)偏移，最大偏移量達(dá)到6 cm。

3 破壞機(jī)理分析

3.1 邊坡巖土體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是病害形成的內(nèi)在因素

(1)黔東南板巖地區(qū)由于地層古老，受多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂、節(jié)理、裂隙發(fā)育的影響，巖體的完整性較差；板巖中的鱗片狀云母易受氣候、溫度影響發(fā)生物理變化；以及板巖地區(qū)氣候溫?zé)岫嘤?，植被發(fā)育等因素，導(dǎo)致該地區(qū)河流兩岸覆蓋層級(jí)風(fēng)化層厚度一般有較厚的現(xiàn)象。

(2)本段滑坡出露巖性為前震旦系板溪群清水江組板巖，巖性軟弱，泥質(zhì)含量較高，遇水后易軟化崩解，強(qiáng)度較低，該套地層為易滑軟弱地層，容易產(chǎn)生滑坡變形，不良的地質(zhì)條件是滑坡發(fā)育的基礎(chǔ)。

(3)該區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，場區(qū)位于邦土至流架區(qū)域斷裂東南側(cè)，距滑坡區(qū)域150 m，斷層破碎帶寬30～50 m，受其影響，區(qū)內(nèi)局部巖體破碎。場地出露巖體為前震旦系地層，時(shí)代較為古老，經(jīng)受多期地質(zhì)構(gòu)造，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎，特別是分布有傾向凌空測貫穿結(jié)構(gòu)面，該結(jié)構(gòu)面基本平行于山坡，為主控潛在滑面。

3.2 豐富的地下水和人類活動(dòng)是病害形成的誘發(fā)原因

(1)本區(qū)降雨量大，地表土體松散，大氣降水大量滲入滑坡體，受構(gòu)造面或風(fēng)化界面阻水影響，滑動(dòng)帶附近地下水富集，在地下水作用下，板巖泥化崩解，形成泥化夾層，強(qiáng)度更低。地下水的作用一方面降低土體強(qiáng)度，致使抗滑力減?。涣硪环矫媸軇?dòng)水壓力、靜水壓力作用，增加下滑力，同時(shí)地下水還使滑體重量增加，誘發(fā)滑體產(chǎn)生。

(2)該段邊坡由于高速路切角凌空，某大橋7號(hào)臺(tái)左側(cè)缺少防護(hù)，首先產(chǎn)生沿結(jié)構(gòu)面的松弛變形，變形后坡體進(jìn)一步松弛，隨淺層滑塌；由于巖土體松弛，地下水更易下滲，增加滑動(dòng)的可能性。

4 邊坡穩(wěn)定性分析

4.1 巖土參數(shù)

巖土參數(shù)取值由地質(zhì)勘察報(bào)告、區(qū)域經(jīng)驗(yàn)和反演分析情況綜合確定，見表1。

表1 邊坡巖土參數(shù)

4.2 理論計(jì)算

剩余下滑力Ei的計(jì)算公式：

Ei=[KWisinθi+Ei-1cos(θi-1-θi)]-[Wicosθi+Ei-1sin(θi-1-θi)]tgφ-cili

(1)

式中:Ei為第i滑塊的剩余下滑力，kN，方向平行于滑動(dòng)面；K為整個(gè)滑體剩余下滑力計(jì)算的安全系數(shù)；Wi為第i滑塊的自重重力，kN，自重重力的計(jì)算；Ei-1為第i-1滑塊的剩余下滑力，kN，方向平行于第i-1滑塊的滑動(dòng)面；θi為第i滑塊滑面與水平面的夾角(度)，從水平面開始，順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正；θi-1為第i-1滑塊滑面與水平面的夾角(度)，從水平面開始，順時(shí)針為負(fù)，逆時(shí)針為正；φi為第i滑塊滑面處的內(nèi)摩擦角(度)；ci為第i滑塊滑面處的粘聚力，kPa；li為第i滑塊滑面處的滑面長度，m。

4.3 穩(wěn)定分析

當(dāng)前滑坡經(jīng)歷了蠕動(dòng)、擠壓、滑動(dòng)階段，根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJD30-2015)選擇路塹邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)，選擇變形最為嚴(yán)重的典型橫斷面進(jìn)行分析。

4.4 治理措施

(1)方案1：矩形抗滑樁+框架錨索方案。

在加厚護(hù)面墻后緣增設(shè)1個(gè)5 m寬平臺(tái)，坡體后緣按1∶1.25放坡，在第一級(jí)平臺(tái)上根據(jù)下滑力的大小，設(shè)置截面為2 m×3 m或2.5 m×3.5 m的矩形抗滑樁；在第二級(jí)、第三級(jí)坡面增設(shè)框架錨索。

表2 穩(wěn)定分析

(2)方案2：雙排圓樁+框架錨索+錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)。

在加厚護(hù)面墻后緣增設(shè)1個(gè)7 m寬平臺(tái)，坡體后緣按1∶1.25放坡，在第一級(jí)平臺(tái)上根據(jù)下滑力的大小，設(shè)置1～2排直徑為2.6 m圓形抗滑樁，抗滑樁樁頂采用系梁連接；在第二級(jí)坡面采用框架錨索防護(hù)；在第三級(jí)坡面采用錨桿掛網(wǎng)噴射混凝土防護(hù)。

(3)方案3：雙排抗滑樁+窗式護(hù)面墻。

在加厚護(hù)面墻后緣增設(shè)1個(gè)5 m寬平臺(tái)，坡體后緣按1∶1.25放坡，在第一級(jí)平臺(tái)和坡體開挖線后緣各設(shè)置一排截面為2 m×3 m抗滑樁；第二、第三級(jí)坡面采用窗式護(hù)面墻防護(hù)。

(4)附屬治理措施.

①排水措施

截水溝設(shè)計(jì)：在清方坡體后緣5 m、滑坡線后緣裂縫5 m以外的區(qū)域設(shè)置兩排截水溝。

坡面排水：在坡面、較厚護(hù)面墻上增設(shè)泄水孔。

②封閉裂縫：將坡面所有的裂縫、裂隙全部封閉，阻絕地表水體滲入巖體內(nèi)，降低層間抗剪強(qiáng)度。

方案1、方案2、方案3均是可行的方案，從經(jīng)濟(jì)出發(fā)，推薦方案1治理。

5 結(jié) 論

(1)滲入分析滑坡的破壞機(jī)理、變形特征是有效治理滑坡的前提條件。

(2)滑坡治理方案不唯一，應(yīng)選擇安全、經(jīng)濟(jì)、合理的治理方案。

(3)由于貴州交通建設(shè)步伐的加大，在黔東南板巖地區(qū)工程邊坡越來越多，由于對(duì)黔東南板巖邊坡的認(rèn)識(shí)不足(巖體強(qiáng)風(fēng)化層較厚)，易產(chǎn)生大量變更及滑坡，應(yīng)重視這一特殊的地質(zhì)情況，加強(qiáng)勘察，做到“一次根治，不留后患”。

(4)由于貴州陡斜坡地形較為普遍，在路基接橋臺(tái)區(qū)域，應(yīng)減少橋臺(tái)開挖，加強(qiáng)橋臺(tái)邊坡的防護(hù)，避免發(fā)生由于漏防導(dǎo)致邊坡的失穩(wěn)。

[1] 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，1981.

[2] 肖樹芳，楊淑碧.巖體力學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1987.[3] 蘭光裕.黔東南板巖的物理力學(xué)特征[J].地下空間，1999，10(5)：581-584.

2016-11-04

劉品(1982-)，男，貴州惠水人，高級(jí)工程師，主要從事路基、邊坡、隧道及相關(guān)巖土工程的設(shè)計(jì)與科研工作。

U416.1+63

：B

：1008-3383(2017)06-0033-02