K66+620～K66+845段滑坡誘發(fā)因素及穩(wěn)定性分析評價

王 建 偉

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030000)

0 引言

由于黃土具有結(jié)構(gòu)疏松多孔、節(jié)理發(fā)育、高濕陷性、工程力學(xué)強度弱的特點，導(dǎo)致黃土地區(qū)滑坡災(zāi)害頻繁發(fā)生，尤其是近年來在高速公路的建設(shè)中，滑坡災(zāi)害呈上升趨勢，不僅給路線的選線造成困難，有時甚至?xí)黾庸こ淘靸r，因而滑坡的誘因及穩(wěn)定性分析評價就顯得尤為重要。關(guān)于滑坡誘發(fā)因素、穩(wěn)定性分析評價以及形成機(jī)理，國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)取得了許多重要的研究成果。自1967年Lambe首次提出應(yīng)力路徑的試驗方法以來[1]，從應(yīng)力路徑的角度分析邊坡土體變形而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的研究已越來越受重視。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，我國開始引入剛體極限平衡法分析邊坡穩(wěn)定性，從而開始了定量分析邊坡的階段；隨著80年代后技術(shù)的發(fā)展，我國開始利用數(shù)值模擬(或物理模擬)手段，定量或半定量再現(xiàn)了滑坡變形破壞過程，全面理性的認(rèn)識了滑坡變形破壞機(jī)制和邊坡穩(wěn)定性的發(fā)展變化[2]。通過減壓三軸壓縮試驗?zāi)M路塹邊坡不同深度與含水量土體的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，黃強兵等[3]合理解釋了路塹邊坡開挖卸荷的變形破壞過程。目前對開挖型滑坡的研究，在對道路工程巖質(zhì)邊坡開挖及大型水電站建設(shè)巖石高邊坡開挖的研究方面開展的工作比較多[4,5]，而針對于開挖誘發(fā)土質(zhì)滑坡的研究則相對較少，主要集中在對開挖型邊坡失穩(wěn)的變形和破壞過程分析上，相對缺少一些基于力學(xué)理論的定量分析。本文通過對高沁高速公路K66+620～K66+845段滑坡的調(diào)查及鉆孔勘探，分析了該滑坡形成的三個主要因素：地層結(jié)構(gòu)、大氣降水、人類工程活動，從理論和力學(xué)基礎(chǔ)上定性和定量分析了其穩(wěn)定性，以為滑坡的防治提供合理的依據(jù)。

1 滑坡的基本特征

1.1 滑坡區(qū)的地質(zhì)環(huán)境概括

滑坡區(qū)屬黃土覆蓋低山區(qū)，整體地勢南高北低，地形起伏較大；有一近南北走向的沖溝，切割深度約5 m～10 m，呈“U”溝谷。區(qū)內(nèi)構(gòu)造相對簡單，整體上無大規(guī)模的構(gòu)造斷裂帶，巖層產(chǎn)狀平緩，以單斜構(gòu)造為主，局部發(fā)育有微褶曲。地表水、地下水不發(fā)育，其中地下水埋藏較深，主要以基巖裂隙水為主，主要接受大氣降水的補給。

1.2 滑坡基本特征

高平至沁水高速公路屬于山西省高速公路網(wǎng)的重要組成部分。該滑坡位于高沁高速公路K66+530～K66+845段龍崗鎮(zhèn)尚莊村西南側(cè)約130 m處，該段為挖方路段，受開挖、降雨等因素的影響，坡體于2013年10月陸續(xù)發(fā)生變形破壞，并逐步形成滑坡。

該滑坡平面形態(tài)呈“簸箕”形(見圖1)，主滑方向為351°，主軸長約278 m，寬約270 m，厚約12 m，體積約6×105m3，為中型滑坡。該滑坡于2013年10月發(fā)生初次變形破壞，主要表現(xiàn)為在開挖過程中的坡口開裂；由于降雨的影響，2016年6月在擋墻基礎(chǔ)的施工過程中前緣發(fā)生了滑塌，并伴隨有坡體局部坍塌、開裂及錯臺等次生災(zāi)害，坡體整體發(fā)生前移；2016年8月在清理前緣滑塌體的過程中，路床發(fā)生隆起，隆起高度約為60 cm～80 cm，在坡體西側(cè)出現(xiàn)了多條新的拉張裂縫，裂縫總體呈東西走向，距離前緣最遠(yuǎn)端的裂縫也由起初的微張裂縫逐漸擴(kuò)張至寬度達(dá)40 cm的寬大裂縫，說明滑坡再次發(fā)生了前移。

2 滑坡誘發(fā)因素及穩(wěn)定性分析

2.1 誘發(fā)因素

1)地層結(jié)構(gòu)。

2)降水條件。

大氣降水在該滑坡的發(fā)展過程中的作用是不容忽視的?；聟^(qū)降雨較為集中，多發(fā)生于6月份～8月份。大氣降水沿節(jié)理裂隙下滲，在此過程中，在雨水的溶蝕作用下，黃土及泥巖層內(nèi)節(jié)理裂隙擴(kuò)大加深，進(jìn)一步破壞了巖土體結(jié)構(gòu)，致使泥巖軟化，結(jié)構(gòu)松散，強度降低；另外一方面，雨水進(jìn)入坡體后，坡體自重增加，下滑力增加，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定性降低。

3)人類工程。

人類工程活動在滑坡的形成過程中起主導(dǎo)作用。路塹邊坡的開挖，為滑坡的形成創(chuàng)造了臨空條件。邊坡在開挖過程中，斜坡體內(nèi)原有的應(yīng)力平衡條件遭到破壞，前緣坡口開裂，坡面裂縫擴(kuò)張，使大氣降水和地表水的滲流通道更為暢通；而另一方面，開挖導(dǎo)致前緣抗滑段減少，抗滑力不斷降低，為滑坡滑面的形成提供了可能。

2.2 滑坡的穩(wěn)定性評價

2.2.1 定性分析

根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測及勘察可知，該滑坡在發(fā)展過程中經(jīng)歷三次變形破壞。在現(xiàn)階段，高滑坡前緣路床已發(fā)生了隆起，高度約60 cm～80 cm，并處于發(fā)展變化中；已施工完成的部分擋墻也由于坡體的蠕動而發(fā)生了變形開裂。后緣裂縫明顯擴(kuò)張，由原來的微裂縫發(fā)展變化為深大裂縫?；缕麦w上也產(chǎn)生了新的拉張裂。以上現(xiàn)象表明，該滑坡當(dāng)前處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)，若不對其處治，在降雨或坡腳開挖因素的影響下，會產(chǎn)生滑動。

2.2.2 定量分析

定量分析在滑坡的分析過程中起著重要的作用。根據(jù)勘察資料，分析認(rèn)為該滑坡潛在滑動面為折線形，并結(jié)合巖土體參數(shù)，在天然狀態(tài)和暴雨飽和狀態(tài)下對該滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，依據(jù)GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規(guī)范，得到如下結(jié)果(如表1所示)。

表1 穩(wěn)定性系數(shù)結(jié)果統(tǒng)計表

由表1可知，在天然狀態(tài)下，1—1′及2—2′斷面處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，3—3′斷面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，因此，在該狀態(tài)下，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨飽和狀態(tài)下，1—1′及2—2′斷面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，3—3′斷面處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，因此，在該狀態(tài)下，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上所述，無論是定性分析，還是定量分析，在不同條件下，滑坡均處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)，兩者分析評價的結(jié)果是一致的。

3 結(jié)語

滑坡病害是高速公路建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害，其防治對策極其重要，不僅會影響高速公路的選線，若處治措施不合理，也會增加工程造價，因而對滑坡的穩(wěn)定性評價就顯得非常重要。本文通過對滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件的調(diào)查，結(jié)合滑坡變形破壞的過程，揭示了誘發(fā)該滑坡的3個主要因素包括有：地層結(jié)構(gòu)、降水條件、人類工程，其中地層結(jié)構(gòu)為滑坡的發(fā)生提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，降水條件降低了邊坡的穩(wěn)定性，而人類工程活動為滑坡的形成提供了可能。根據(jù)勘查資料，對滑坡進(jìn)行了定性與定量分析，兩者的結(jié)果基本一致；定量分析的結(jié)果表明，天然狀態(tài)下該滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，而暴雨飽和狀態(tài)下其處于不穩(wěn)定狀態(tài)。