某高速公路龍頭村滑坡穩(wěn)定性及形成機理

李鵬宇

(中鐵濟南工程技術有限公司，山東濟南　250022)

A Highway Leading Village Landslide Stability and the Formation Mechanism

LI Pengyu

某高速公路龍頭村滑坡穩(wěn)定性及形成機理

李鵬宇

(中鐵濟南工程技術有限公司，山東濟南250022)

A Highway Leading Village Landslide Stability and the Formation Mechanism

LI Pengyu

摘要龍頭村滑坡所處地區(qū)為構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，上部第四系覆蓋層厚度較大，最厚可達22.5 m，下伏基巖為白云巖。前期河流改道和高速公路路塹施工在坡腳形成了20多米高的臨空面，加之雨季連續(xù)降雨，很快發(fā)展形成了滑坡。通過鉆探及取樣試驗，查明了該段滑坡的規(guī)模及分布范圍并對該工程的滑坡機理進行分析，可為類似工程治理提供借鑒。

關鍵詞高速公路滑坡形成機理穩(wěn)定性

鄖十高速公路K18+680～K18+900段以大橋及路塹方式通過。根據(jù)調(diào)查，該段線路左側(cè)坡體于2012年5月發(fā)現(xiàn)有細微的裂縫，但不明顯；高速公路路塹及橋涵基礎于2012年8月開始施工，2012年11月位于坡體上的房屋廚房墻體開裂；2012年12月，發(fā)現(xiàn)山體出現(xiàn)一定數(shù)量的裂縫；2013年5月，發(fā)現(xiàn)山體出現(xiàn)較多斷續(xù)的裂縫；2013年6月，該區(qū)連續(xù)幾天降雨，雨水下滲；2013年7月裂縫發(fā)展迅速，并連通，開始發(fā)生蠕滑變形，最終形成了滑坡。

1工程地質(zhì)特征

1.1　地形地貌

滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌區(qū)，地勢起伏較大，總體地勢東高西低，上陡下緩。高速公路穿過地段地表為農(nóng)田 ，并以橋梁及路塹形式通過。線路左側(cè)為山體，自然坡度約18°。龍頭村滑坡近南北走向，形似“凸”字，頂端及左右兩側(cè)與山體相連，底端緊鄰高速公路K18+680～K18+900段，前沿迎河，河內(nèi)常年流水。

滑坡體上為分布有較多臺階，滑坡體左右兩側(cè)高，中間低，呈不對稱“V”字形。

1.2　地層巖性

滑坡地區(qū)山體表層覆蓋第四系全新統(tǒng)殘坡積粉質(zhì)黏土、碎石，一般厚4.2～22.5 m，底部沖溝分布第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質(zhì)黏土、卵石，下伏震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖，呈灰白色，局部條帶狀分布全風化層，呈砂土狀；強—中風化層節(jié)理發(fā)育，巖體破碎。

1.3　地質(zhì)構(gòu)造

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)繪結(jié)果，滑坡區(qū)地質(zhì)條件較為簡單，斷層與褶皺不發(fā)育。

滑坡區(qū)出露基巖巖性為震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖，從高速公路路塹巖石露頭處量測巖層產(chǎn)狀為270°∠32°，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，主要為原生節(jié)理，貫通性好，呈閉合—微張開狀，其面不光滑。滑坡區(qū)裂隙很發(fā)育，主要由滑坡體拉張和剪切作用形成。

1.4　水文地質(zhì)

滑坡區(qū)前沿為河流，河內(nèi)常年流水。地下水主要為第四系孔隙水及少量基巖裂隙水，孔隙水包括上層滯水及孔隙潛水，孔隙潛水主要賦存于河溝中部及兩側(cè)沖洪積形成第四系全新統(tǒng)碎石層，上層滯水主要分布于山坡兩側(cè)殘坡積碎石層?？紫稘撍控汃?，主要接受河溝溪流及降水補給，上層滯水水量較微弱，分布不均勻；基巖裂隙水賦存于基巖節(jié)理裂隙中，水量較貧乏。

2滑坡主要特征

2.1　滑坡體空間特征

滑坡周界以外為震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖地層，上部覆蓋薄層第四系地層，表層樹木茂密；滑坡周界以內(nèi)為厚度較大的第四系坡殘積黏性土、碎石土地層，種植農(nóng)作物，幾乎無樹木，滑坡區(qū)坡腳在高速公路施工前修建了長60 m、寬4 m、深3.5 m的河道，與高速公路開挖的路塹以及路塹上方凌空面形成了上、中、下三級邊坡，上、中、下三級坡度分別為48°，14°和51°左右，坡高分別為13.7 m、5.8 m、和8.5 m。頂部與底部高差最大可達28 m，土體松散，易崩塌。

滑坡體平面形態(tài)呈“凸”字形，主滑方向與線路近于垂直相交，滑坡后緣高程約458.00 m，前緣高程約362.00 m，相對高差96.00 m?；麦w左右兩側(cè)高，中間低，斜坡坡度約18°。

滑坡體沿主滑方向最大長度為380.0 m，垂直于主滑方向最大寬度為210.0 m，滑坡體范圍53980 m2，滑坡體最大厚度約22.5 m，平均厚度約10.2 m，滑坡體體積約5.5×105m3(如圖1)。

圖1　龍頭村滑坡平面示意

2.2　滑坡體變形特征

下部改建河道于2013年3月施工，5月竣工；該段高速公路路塹及橋涵基礎于2012年8月開始施工， 2013年5月，發(fā)現(xiàn)山體出現(xiàn)斷續(xù)的裂縫；2013年6月，該區(qū)連續(xù)幾天降雨，雨水下滲，2013年7月裂縫發(fā)展迅速，并連通，滑坡周界已封閉成環(huán)?；卤阱e臺裂縫最大高度可達0.5 m；滑坡體沿著既有開挖河道的臨空面向前發(fā)生了蠕滑。

勘察期間對滑坡體水平、豎向位移進行了觀測，根據(jù)龍頭村滑坡部分測點水平位移及沉降統(tǒng)計，滑坡體自2013年8月9日至8月28日發(fā)生的最大水平位移為221.8 mm，最大沉降值為88 mm。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查和觀測點位移情況，確定該滑坡主滑方向為310°。

2.3　滑坡體滑動面及滑床特征

(1)滑坡體

滑體土屬第四系殘坡積堆積物，物質(zhì)成分包括黏土、粉質(zhì)黏土、碎石及少量的強風化白云巖等，其中黏土、粉質(zhì)黏土分布厚度小，為可塑—硬塑；碎石分布較普遍，層厚變化大。潮濕程度一般為稍濕，局部地段由于存在上層滯水再加上近期雨量較大潮濕程度為潮濕或飽和；密實程度為中密—密實；碎石含量50%～70%，白云巖質(zhì)。

圖2　滑坡體2-2′剖面

根據(jù)勘察揭示，滑坡體最大厚度約22.5 m，厚度變化大，并表現(xiàn)出后緣稍薄、中部前部厚的特點，見圖2。鉆探及監(jiān)測揭示的滑動面多位于碎石與強風化巖交界面部位，局部位于強風化巖及碎石中間，強風化白云巖厚度一般不超過3.0 m。

(2)滑床

滑床物質(zhì)成分為震旦系上統(tǒng)燈影組白云巖，灰白色，強—中風化，強風化層巖芯一般呈碎塊狀，屬較軟巖；中風化層巖芯呈碎塊狀，少量短柱狀，屬較硬巖。

(3)滑帶土

勘察及監(jiān)測數(shù)據(jù)揭示，滑動帶跡象較明顯，以第四系堆積層與基巖接觸面相對軟弱的全風化白云巖和碎石為主，一般呈軟塑狀?；瑤猎诓糠帚@孔和探井中均有揭示，局部可見擦滑痕跡，尤以探井揭示滑帶土跡象更為明顯。根據(jù)滑動特征推測，滑坡體基本沿第四系堆積層與基巖接觸軟弱結(jié)構(gòu)面滑動。

監(jiān)測數(shù)據(jù)揭示，除現(xiàn)滑動面(帶)以外，還存在潛在滑動面(帶)，潛在滑動面(帶)有較小的錯動變形。

3滑坡形成機理

龍頭村滑坡的形成是內(nèi)因和外因綜合作用的結(jié)果。內(nèi)因方面：滑坡處受區(qū)域地質(zhì)作用影響，附近巖體較破碎，強風化巖石強度較低；滑坡體中前部殘坡積堆積物厚度較大，土體較松散；第四系松散土體與下伏基巖間存在軟弱夾層。外因方面：該高速公路穿過滑坡體前緣抗滑地段，并以路塹或橋梁的形式通過，路塹邊坡開挖加之之前形成的改河邊坡在局部形成高達近30 m左右的高陡臨空面，實際上相當于對滑坡前緣土體形成卸荷。由于滑坡體前緣抗滑力減小，滑坡體原有的穩(wěn)定平衡被打破，導致龍頭村滑坡的產(chǎn)生，成因上劃分屬牽引式滑坡。

3.1　定性分析

從滑坡體物質(zhì)組成方面分析：滑體土物質(zhì)成分包括殘坡積堆積物、局部分布的破碎巖體和溝內(nèi)存在的少量沖洪積黏性土，因結(jié)構(gòu)被擾動，大部分巖土體膠結(jié)性差、孔隙率大、滲水性好，局部土體呈軟塑狀，巖體松散、破碎，坡體表部裂縫普遍分布，周界剪切裂縫和后緣拉張裂縫明顯。因此，滑坡體整體性不強，易于拉裂，邊坡自穩(wěn)能力差。從監(jiān)測結(jié)果看，該滑坡已處于蠕動下滑階段。

從影響滑坡因素分析：主要因素為降雨及人為施工活動。持續(xù)降雨使雨水滲入滑體土內(nèi)部，使滑坡體重度增大，抬高了地下水位，使得滑帶土抗剪強度等力學性質(zhì)下降，進而增加了下滑力，促進了滑坡失穩(wěn)?？够伍_挖卸載誘發(fā)了滑坡的產(chǎn)生，滑坡體經(jīng)過滑動即將重新建立起平衡狀態(tài)，整治前不宜受到新的施工擾動。高速公路建成并投入運營后，地震及振動荷載對滑坡穩(wěn)定性也會產(chǎn)生不良影響。

3.2　定量分析

滑體土物理力學指標選取如表1。

表1　穩(wěn)定性計算參數(shù)建議值

(1)穩(wěn)定性計算

依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)中基于極限平衡理論的折線形滑動面條分法和傳遞系數(shù)法來計算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)及剩余下滑推力。當滑動面為折線時，按下列公式計算

Ri=Nitanφi+ciLi

Rn=Nntanφn+cnLn

式中Wi——第i塊滑坡體的重力/kN；

Ri——第i塊滑動面上的抗滑力/kN；

Rn——最末塊滑動面上的抗滑力/kN；

Ni——第i塊滑動面上的法向分力/kN；

Ti——第i塊滑動面上的切向分力/kN；

ψi——第i塊滑動面的內(nèi)摩擦角/(°)；

ci——第i塊滑動面的黏聚力/kPa；

Li——第i塊滑動面的長度/m；

ψi——第i塊剩余下滑力傳遞至i+1塊時的傳遞系數(shù)(j=i)；

θi——第i塊滑動面與水平面的夾角/(°)。

根據(jù)上式計算求得飽水狀況下，三個剖面穩(wěn)定系數(shù)分別為0.960、0.828、0.852；由此判明該滑坡處于整體滑動破壞階段。

(2)滑坡穩(wěn)定性綜合評價及發(fā)展變化趨勢預測

通過對龍頭村滑坡的定性和定量分析可知：整個滑坡體結(jié)構(gòu)已受到破壞，坡體表部裂縫普遍分布，周界剪切裂縫和后緣拉張裂縫明顯，現(xiàn)狀穩(wěn)定性差，尤其是在持續(xù)降雨條件下，隨雨水滲入，可能導致滑坡整體下滑再次加速。該滑坡嚴重影響高速公路的施工安全及將來的安全運營，并影響到山體上及山體下居住百姓的正常生活，應盡快采取措施加以整治。

4滑坡整治方案建議

建議根據(jù)影響滑坡穩(wěn)定因素、地形地貌以及工程施工情況，選擇技術可行、經(jīng)濟合理的削方減載方案。

為了徹底根治滑坡地質(zhì)災害，考慮到目前邊坡已經(jīng)下滑，施工抗滑樁在一定范圍內(nèi)會加劇坡體下滑速度，可不考慮抗滑樁方案，直接對滑坡體中上部主滑段土體進行削方減載，使得坡面不存在下滑力，同時恢復利用原有河道，部分多余土方可棄至前緣坡腳進行填土反壓。

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中圖分類號：P642

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2015)03-0050-04

作者簡介：李鵬宇(1981—)，男，2004年畢業(yè)于吉林大學勘查技術與工程專業(yè)，工程學士，工程師。

收稿日期：2015-02-04