高邊坡滑坡機(jī)理分析及處治

胡鳳鑫

（福建路橋建設(shè)有限公司， 福建 福州 350000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)逐漸發(fā)展，公路建設(shè)步伐逐漸加快，公路建設(shè)時(shí)對(duì)應(yīng)邊坡的實(shí)際滑塌情況越來(lái)越得到有關(guān)施工方的重視，滑坡現(xiàn)象在現(xiàn)代公路建設(shè)中實(shí)際上非常的常見(jiàn)。其中一方面是受到對(duì)應(yīng)邊坡的土質(zhì)以及降水、施工、地下水等因素的干擾，另一方面是受到對(duì)應(yīng)公路所在環(huán)境的復(fù)雜情況影響，對(duì)應(yīng)的路基填方的實(shí)際高度不斷增大，從而逐漸形成高坡，以至于高坡的穩(wěn)定性逐漸下降，所以依據(jù)對(duì)應(yīng)邊坡的滑動(dòng)現(xiàn)象采取防治管理，這實(shí)際上對(duì)于相關(guān)的公路安全保障道路施工安全的意義十分重大。

1 公路邊坡的滑塌工程概況

以河池至百色高速公路№1合同段K1+600～K1+810段高填方為例進(jìn)行介紹，該段填方高度最高約25.0-36.0m，左側(cè)臨山坡，右側(cè)位于山體坡腳。根據(jù)自熱地形條件，其左右均屬高填路基。 在設(shè)計(jì)勘察時(shí)候路段發(fā)現(xiàn)滑坡，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪和鉆探發(fā)現(xiàn)該處滑坡為古滑坡?；轮骰较?yàn)楸睎|偏北，縱向長(zhǎng)度約130橫向，寬約70m，面積約91002m2,滑體厚度約2.0～4.0m,體積約2.7*104m ,主要由含碎石粘土組成。2017年5月已填筑完成約30m高,6月以來(lái)河池市進(jìn)入雨季時(shí)期，長(zhǎng)時(shí)間降雨，不斷浸水導(dǎo)致地基強(qiáng)度急劇降低失穩(wěn)從而引起滑移，填筑面開(kāi)裂向外最大13cm并產(chǎn)生下沉，邊坡防護(hù)開(kāi)裂。

2 高邊坡滑坡機(jī)理

2.1 土體物理力學(xué)指標(biāo)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得出的結(jié)果表明，填筑土體中粉質(zhì)黏土，其自由膨脹率為 41%到 48%，之間，具有膨脹性，表現(xiàn)為吸水后體積膨脹，同樣的，具有干裂性，失水后體積收縮，粉質(zhì)黏土做為路基表面的填筑土體，其本身所具有的特性是導(dǎo)致道路表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象的主要原因，表面的龜裂使得降水向下滲透。綜上所述，填土自身所具有的膨脹性及收縮性為邊坡滑坡隨時(shí)性提供了一定的物理基礎(chǔ)。

2.2 滑坡分析

該滑坡所在區(qū)域降水量非常集中，同時(shí)降水量非常豐富。在當(dāng)?shù)氐挠昙緯r(shí)，水體會(huì)由雨水聚集形成表面徑流，然后沿著海拔由高向低進(jìn)行排水，所以該邊坡的土地表面會(huì)不斷地經(jīng)受雨水的侵蝕，從而迫使邊坡加寬裂縫，使得侵蝕快速擴(kuò)大。在這個(gè)過(guò)程中，隨著雨水的不斷侵蝕逐漸對(duì)坡體產(chǎn)生一定的坡腳軟化，當(dāng)然在多方面的因素共同作用下就會(huì)迫使抗剪強(qiáng)度隨侵蝕不斷降低。同時(shí)填土的本身結(jié)構(gòu)并不緊實(shí)多為疏松質(zhì)地而且含有較多的空隙，其本身還存在一定的裂縫，所以大量雨水不斷地沖刷侵蝕下滲之后，就會(huì)在地表發(fā)生一定的轉(zhuǎn)化，然后最終成為該區(qū)域下滲的地下水。當(dāng)然其中的一部分填土原本存在一定的孔隙，實(shí)質(zhì)上是該部分土體增重的關(guān)鍵因素；同時(shí)另一部分邊坡填土則在雨水的侵蝕作用下不斷使間隙擴(kuò)大，水體將沿間隙不斷的向下滲透，從而在侵蝕作用下使得間隙之間產(chǎn)生相互貫通，深層土體在侵蝕作用下不斷地被軟化，牽一發(fā)而動(dòng)全身，抗剪強(qiáng)度也在共同作用下被削弱。但是，原始地層所具有的緊密的特性，形成隔水層，起到一定的隔水作用。這樣的情況下，雨水在滲透后無(wú)法繼續(xù)完成排泄，因此原地面排泄成為其為以的排泄口。周?chē)馏w軟化及抗剪強(qiáng)度下降功能共同作用產(chǎn)生了軟弱層，為邊坡可滑動(dòng)創(chuàng)造了條件。綜上所述，本區(qū)高邊坡長(zhǎng)期處于極限穩(wěn)定的狀態(tài)下，在受到多重因素共同作用的過(guò)程中，上部土體沿原地面發(fā)生多種程度的滑動(dòng)。推移為其滑動(dòng)的主要形式。因此，人類(lèi)活動(dòng)、降水和土體自身性質(zhì)都是成為影響邊坡穩(wěn)定性的重要因素。

3 高邊坡的實(shí)際穩(wěn)定性計(jì)算探究

為了使得計(jì)算結(jié)果明確，同時(shí)計(jì)算簡(jiǎn)潔便于分析計(jì)算，將選取現(xiàn)有的三處斷面進(jìn)行代表性分析處理。

3.1 計(jì)算選定參數(shù)—滑體的對(duì)應(yīng)土重

依據(jù)當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)研究資料表明，對(duì)應(yīng)土體在飽和的天然狀態(tài)下實(shí)際選取重度為19.8kN/m3以及18.8kN/m3。以公路的路基填土作為滑體的主體進(jìn)行研究。

3.2 對(duì)應(yīng)抗剪的強(qiáng)度

抗剪的實(shí)際強(qiáng)度是公路對(duì)應(yīng)高邊坡滑坡實(shí)際治理施過(guò)程中的重要參數(shù)，該參數(shù)決定著邊坡的實(shí)際穩(wěn)定性的預(yù)測(cè)以及相關(guān)推力的研究計(jì)算結(jié)果，對(duì)應(yīng)的根據(jù)公路邊坡實(shí)際的土體類(lèi)型，結(jié)合實(shí)際采用一定的反演法進(jìn)行抗剪強(qiáng)度的初步測(cè)定分析。

對(duì)應(yīng)的高邊坡穩(wěn)定性依據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算，采取系數(shù)的傳遞形式進(jìn)行計(jì)算

Pi = Pi - 1□ψ + Ks□Ti - Ri （1）用于計(jì)算剩余的推力

Ti = Wi(sin αi + A cos αi) + rwhrw Li cos αi sin βi cos( αi - βi)（2）

Ri = Wi( cos αi - A sin αi) - Nwi cos αi -rwhrw Li cos αi sin βi sin( αi -βi)tan φi + CiLi（3）用于計(jì)算抗滑力

ψ = cos( αi - 1 - α ) - sin( αi - 1 - αi)tan φi 用于計(jì)算傳遞系數(shù)ψ

Nwi = rwhrw Li （5）用于計(jì)算孔隙水壓力Nwi

通過(guò)公式 ﹝Ⅰ ﹞ 到公式 ﹝ Ⅴ﹞ 表明：Pi 表示的是第 i條塊的推力，單位為﹝ kN/m﹞；Pi 1則表示的是第i - 1 條塊的滑力，單位為﹝ kN/m﹞；Wi 表示的是第i 塊滑體的重量，單位為﹝ kN/m﹞；Ci 則表示的是第i塊滑體的是內(nèi)聚力，單位為 ﹝kPa﹞；φi 表示的是第i塊滑體的是內(nèi)摩擦角，單位為 ﹝ °﹞ ； Li表示的是第i塊滑體的表面長(zhǎng)度，單位為 ﹝m﹞；αi 表示的是第i塊滑體的表面傾角，單位為 ﹝° ﹞ ； βi 表示的是第i 塊滑體所在區(qū)域地下水走向，單位為﹝°﹞ 。通過(guò)運(yùn)用以上公式推導(dǎo)計(jì)算后得到的結(jié)論是當(dāng)推力＜0時(shí)，滑體上部狀態(tài)，對(duì)相鄰的滑體近乎沒(méi)有推力作用。

3.3 結(jié)果計(jì)算總結(jié)

計(jì)算結(jié)果顯示，當(dāng)相關(guān)的系數(shù)在1.30的時(shí)候，實(shí)際上在最后面的一個(gè)滑體在無(wú)任何外力影響下天然狀態(tài)時(shí)的滑力實(shí)際上是756.619kN/m，另外的一個(gè)斷面滑力實(shí)際是2828.405kN/m，第三個(gè)斷面的實(shí)際滑力是750.771kN/m。這三處的天然斷面所承受的抗滑力實(shí)際上都比實(shí)際滑力要小很多，所以就可以確定實(shí)際上該邊坡處于非常不穩(wěn)定的狀態(tài)，也就是隨時(shí)可能出現(xiàn)意外的滑坡現(xiàn)象。

4 高邊坡滑坡防治措施

此施工項(xiàng)目中的高邊坡實(shí)際上是滑土坡，是按照滑體的體積以及對(duì)應(yīng)邊坡的實(shí)際物質(zhì)構(gòu)成判定的，同時(shí)結(jié)合實(shí)際滑坡原因鑒定該滑坡為工程性滑坡。結(jié)合該邊坡的實(shí)際特征以及路基特點(diǎn)和滑坡的原因?qū)Ψ桨高M(jìn)行制定，最終采用反壓以及回填的處治方案進(jìn)行防治

回填處治段落為 K1+600～K1+800段：首先對(duì)反壓區(qū)軟土及滑塌路基進(jìn)行清除，換填一層約2～4m厚片石，后分層回填土反壓。反壓填土至第三級(jí)填土平臺(tái)，填土坡率1：2，平臺(tái)寬度約20～40m。因該處山體裂隙水發(fā)育，應(yīng)增加相應(yīng)排水措施，沿目前填土標(biāo)高縱向填挖交界處增設(shè)一條滲溝（長(zhǎng)約 120m），路堤繼續(xù)填土之前鋪設(shè)一層土工格柵以增強(qiáng)路堤橫向穩(wěn)定性，然后再鋪設(shè)50cm厚碎石層和土工布作為路基橫向?qū)畬?。在處治進(jìn)行結(jié)束之后，經(jīng)過(guò)緊密的計(jì)算分析，使得安全系數(shù)達(dá)到1.30，使得對(duì)應(yīng)滑力降到0，所以說(shuō)明這樣的處治措施非常有效，同時(shí)能保證該坡段的滑體穩(wěn)定持久性。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)國(guó)土非常遼闊，地勢(shì)大不相同，不同部分的地勢(shì)邊坡所產(chǎn)生的滑塌現(xiàn)象起因也大不相同。多數(shù)的邊坡可能產(chǎn)生地質(zhì)滑塌的原因?qū)嵸|(zhì)上是邊坡的坡面碎石塊以及土質(zhì)中間的軟弱層逐漸形成的天然性滑塌，其中的內(nèi)在因素以及長(zhǎng)期的經(jīng)受雨水的不斷侵入的不可避免性外在因素的一致共同作用。當(dāng)然治理實(shí)際的滑塌現(xiàn)象在考慮治理根本的同時(shí)，也必須要考慮經(jīng)濟(jì)適用性，利用一種能夠上卸下壓同時(shí)中間進(jìn)行封閉的方式進(jìn)行治理，既可以達(dá)到封水的效果，同時(shí)還能保證結(jié)構(gòu)整體較輕，從而使得對(duì)應(yīng)的邊坡治理達(dá)到長(zhǎng)期的穩(wěn)定效果。通過(guò)對(duì)合理化防治措施的實(shí)際應(yīng)用，同時(shí)經(jīng)過(guò)一系列檢驗(yàn)措施鑒定，本工程的高邊坡在經(jīng)過(guò)一系列治理之后并沒(méi)有產(chǎn)生滑坡現(xiàn)象，施工中也未曾因滑坡出現(xiàn)事故，該邊坡非常穩(wěn)定，所以非常好的保證了相關(guān)公路的實(shí)際施工以及日常使用安全。