李勤光

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京　100055)

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某鐵路工程滑坡成因分析與治理

李勤光

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京100055)

Cause Analysis and Treatment ofAnEngineering Landslide Along Railway

LI Qinguang

摘要介紹該滑坡區(qū)的工程概況，闡述滑坡的性質(zhì)和特征；從地形因素、巖性因素、降雨因素、工程因素等方面詳細(xì)分析工程滑坡產(chǎn)生的原因，并結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算分析，反算出滑帶土參數(shù)，計(jì)算出控制推力。結(jié)合滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算的結(jié)果，堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”的原則，合理選用綜合治理措施。

關(guān)鍵詞滑坡成因穩(wěn)定性治理

1工程概況

1.1滑坡概況

該滑坡位于某在建鐵路線路左側(cè)，路基工點(diǎn)類型為膨脹巖土深路塹，路塹最大邊坡高約為27 m。該滑坡平行路線長(zhǎng)275 m，沿滑動(dòng)方向縱向最大長(zhǎng)度185 m，與線路正交。滑坡區(qū)原地形比較平緩，坡度5～8°，右側(cè)溝谷較發(fā)育，谷坡狹窄?；聟^(qū)地勢(shì)相對(duì)兩側(cè)較高，地表以農(nóng)田為主。

1.2地層巖性

滑坡區(qū)地層主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積(Q4dl+el)碎石土、黏性土，白堊系上統(tǒng)龍井組(K2l)全—強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥質(zhì)砂巖等。泥巖暴露于空氣中后很快崩裂分解，失水后即為散土狀。

1.3氣象特征

滑坡區(qū)屬中溫帶半濕潤(rùn)區(qū)，年平均降雨量528 mm，最大年降水量852 mm，最小年降水量399 mm。累年最大積雪深度為61 cm，最大凍結(jié)深度為1.68 m。

1.4水文特征

地表水主要為山間泉流，多分布于溝間，受大氣降水補(bǔ)給，水位及水量隨季節(jié)變化大；地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水，地下水位埋深為14.4 m，地下水對(duì)混凝土無(wú)侵蝕性。

1.5特殊巖土

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，該段路塹出露的泥巖自由膨脹率為60%～70%，蒙脫石含量36%～45%，陽(yáng)離子交換量280～320 mmol/kg，為中-強(qiáng)膨脹性巖層。由于其含有大量親水礦物，親水性異常強(qiáng)烈，濕度變化時(shí)有較大體積變化，變形受約束時(shí)產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力。

1.6地震動(dòng)參數(shù)

滑坡區(qū)地震動(dòng)峰值加速度0.05g，相當(dāng)于地震基本烈度Ⅵ度，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35 s。

2滑坡的性質(zhì)和特征

根據(jù)滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評(píng)判，滑坡為中—強(qiáng)膨脹破碎巖質(zhì)滑坡，滑體為全—強(qiáng)風(fēng)化的白堊系泥巖和泥質(zhì)砂巖，為中-強(qiáng)膨脹巖，表層為殘坡積的碎石土及黏性土，滑坡為牽引性質(zhì)的逐級(jí)下滑。隨著開(kāi)挖深度不斷加大，滑坡的范圍和厚度越來(lái)越大。

該滑坡橫向最大長(zhǎng)度約275 m，縱向最大長(zhǎng)度185 m，滑體厚度6～15.9 m，平均厚度10 m，體積約為50.9×104m3，屬于中型滑坡?；伦冃蚊黠@，裂縫貫通，呈弧狀展布?；碌匦屋^平緩，地形總體為北高南低，滑坡坡面自然坡度約2°～5°。該滑坡左右側(cè)界拉裂貫通，由于滑坡滑動(dòng)，可明顯看出前、中、后三級(jí)后緣，后緣裂縫貫通下錯(cuò)?；嫘螒B(tài)均為前緩后陡，滑坡基本沿泥巖中分界面(上部為紅色泥巖，下部為黃褐色、灰綠色泥巖)產(chǎn)生滑動(dòng)，滑體組成物質(zhì)主要為第四系殘坡積碎石土、黏性土及紅色泥巖。該層含水量較高，主滑段滑動(dòng)面傾角6°左右。

3滑坡形成原因分析

3.1地形因素

滑坡位于山前緩坡地帶，坡度5°～8°，總體地形北高南低，表層殘坡積層較厚；區(qū)內(nèi)沖溝較發(fā)育，溝深壁陡，受沖溝的切割影響，場(chǎng)地地形較為破碎。

3.2巖性因素

該段地層為全—強(qiáng)風(fēng)化的白堊系泥巖，局部夾有泥質(zhì)粉砂巖，呈近水平層狀產(chǎn)出，且?guī)r石具有膨脹性，開(kāi)挖暴露后很快風(fēng)化呈土狀，尤其是飽水后，巖石強(qiáng)度降低很快，屬于典型的特殊巖土、易滑地層。

3.3降雨因素

滑坡發(fā)生前場(chǎng)區(qū)內(nèi)曾發(fā)生多次大規(guī)模的降雨。坡體以強(qiáng)—全風(fēng)化泥巖為主，黏粒含量較高，雨水滲入后不易排出，大氣降雨滲入坡體，聚集于泥巖頂面一帶，加速了泥巖的風(fēng)化，土體處于飽水狀態(tài)。該滑坡體物理力學(xué)參數(shù)較低，對(duì)滑坡的穩(wěn)定極為不利。坡面開(kāi)裂后入滲的降雨進(jìn)一步增大下滑力，滑坡變形更加嚴(yán)重。

3.4工程因素

路塹邊坡開(kāi)挖后，邊坡未及時(shí)采取防護(hù)及防排水措施，使邊坡巖土體長(zhǎng)期暴露于大氣中，巖土體風(fēng)化加重，加之坡腳卸荷，削弱了前部支撐的邊坡在巖性不良、降雨等作用下形成了牽引性質(zhì)的滑坡。

4滑坡治理措施

4.1滑坡穩(wěn)定性分析

通過(guò)對(duì)滑坡性質(zhì)、特征，以及其地形地貌、地層巖性、降雨、工程因素等成因的分析，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)相關(guān)要求，采用基于極限平衡理論的推力傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行分析。計(jì)算公式如下

Nitanφi+ciLi

式中Fs——穩(wěn)定系數(shù)；

θi——第i塊段滑動(dòng)面與水平面的夾角/(°)；

Ri——作用于第i塊段的抗滑力/(kN/m)；

Ni——第i塊段滑動(dòng)面的法向分力/(kN/m)；

φi——第i塊段士的內(nèi)摩擦角/(°)；

ci——第i塊段士的黏聚力/kPa；

Li——第I塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度/m；

Ti——作用于i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力/(kN/m)；

ψj——第i塊段的制余下滑動(dòng)力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)。

計(jì)算分析得出，該滑坡目前整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，自然狀態(tài)下滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.00～1.04，在暴雨?duì)顟B(tài)下的穩(wěn)定系數(shù)為0.91～0.95。

根據(jù)勘察資料及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)論，對(duì)控制滑坡3個(gè)剖面的滑帶土參數(shù)進(jìn)行反算，并采用工程地質(zhì)比擬法，進(jìn)一步綜合確定剖面滑帶土參數(shù)。通過(guò)確定的滑帶土參數(shù)進(jìn)行該滑坡的推力計(jì)算。推力計(jì)算考慮自然及暴雨兩種工況，對(duì)應(yīng)安全系數(shù)分別取1.25、1.20各工況下推力大值、參數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　滑帶土參數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果

4.2工程治理措施

通過(guò)對(duì)該滑坡性質(zhì)、成因的分析，結(jié)合滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算的結(jié)果，堅(jiān)持“以防為主，防治結(jié)合”的原則，合理選用綜合治理措施，采取主要工程措施有支擋工程、防排水工程。

(1)支擋工程

路塹坡腳設(shè)樁板墻，Ⅰ型樁，共247根，樁截面2.25 m×2.5 m，樁間距5 m(中-中)，樁長(zhǎng)12 m，懸臂段長(zhǎng)4 m，樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。二、三級(jí)邊坡平臺(tái)根據(jù)場(chǎng)地情況設(shè)置抗滑樁，共56根，樁截面2.25 m×3.0 m，樁間距5 m(中-中)，樁長(zhǎng)20～26 m，懸臂段長(zhǎng)8～11 m，樁身采用C30鋼筋混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑。路塹邊坡采用C30錨索框架內(nèi)空心磚客土植草及栽種灌木，錨索由5根φ=15.24 mm鋼鉸線組成，長(zhǎng)21.0 m，傾角20°，錨固段長(zhǎng)10.0 m，錨孔直徑130 mm，單孔設(shè)計(jì)錨固力500 kN，預(yù)張拉力50 kN。

(2)防排水工程

地表水：通過(guò)增設(shè)路塹側(cè)溝、天溝及滑坡周界外新設(shè)梯形截水溝等多項(xiàng)措施保證有效截排地表水系。

地下水：邊坡設(shè)支撐滲溝、盲溝，并通過(guò)檢查井將水引入自然溝渠中。根據(jù)地形情況，邊坡上增設(shè)7處集水井，井深12～17 m，內(nèi)徑4 m；集水井采用C35鋼筋混凝土現(xiàn)澆，并做好井水的引排。

5結(jié)論

根據(jù)滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評(píng)判，認(rèn)為滑坡為中—強(qiáng)膨脹破碎巖質(zhì)滑坡，其破壞機(jī)制為牽引式逐級(jí)下滑。

該滑坡目前整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨情況下將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。最終，采取支擋、防排水相結(jié)合的方法對(duì)滑坡進(jìn)行治理。后期的監(jiān)測(cè)成果表明，經(jīng)過(guò)防治處理，滑坡變形已得到有效控制。

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中圖分類號(hào)：P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-7479(2016)01-0062-03

作者簡(jiǎn)介：李勤光(1985—)，男，2010年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)巖土工程專業(yè)，工學(xué)碩士，工程師。

收稿日期：2015-11-26