某不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性分析及防治措施建議

馬 波, 冉建兵

(湖北地礦建設(shè)工程承包集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430050)

作為鄂西生態(tài)文化旅游圈核心版塊的神農(nóng)架林區(qū)，林區(qū)交通部門對(duì)酒壺坪—九湖鄉(xiāng)公路進(jìn)行了改擴(kuò)建，但該區(qū)段山體坡度較陡，巖層古老破碎、裂隙交叉切割，近坡頂部位危巖、危石發(fā)育，穩(wěn)定性較差.在連續(xù)降雨或暴雨等不利因素誘發(fā)下，隨時(shí)都可能發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅通行路人和公眾的財(cái)產(chǎn)及人身安全，破壞神農(nóng)架國(guó)家公園生態(tài)環(huán)境，制約神農(nóng)架旅游業(yè)發(fā)展。需盡快加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行防范和治理工作，及早消除隱患，確保當(dāng)?shù)厝嗣裆钌a(chǎn)秩序，同時(shí)更好助力國(guó)家公園建設(shè)。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然地形概況

研究區(qū)位于209國(guó)道坪阡—大九湖區(qū)段，高程2 450～2 520 m，山體走勢(shì)北西向東南，北西低東南高，坡向約245°，坡度約30°～65°，山頂植被茂盛，山腳臨路邊為平緩溝谷，由南向北走向，雨季有溪流，平常多干涸或少水。

1.2 地層巖性

(1) 崩塌塊石(Qcol)：分布于坡腳前緣或坡面平緩帶區(qū)域，多呈散布狀，塊石塊徑一般0.1～1.5 m左右，最大的直徑可達(dá)2～3 m。

(3) 中元古界神農(nóng)架大窩坑組(Pt2dw)：巖性為淺灰白色、青灰色、黃褐色薄層—中厚層狀泥巖，表部強(qiáng)—中風(fēng)化，裂隙發(fā)育，產(chǎn)狀25°～75°∠40°～75°，為大九湖區(qū)主要地層，溝谷、陡坎或人工切坡處有出露。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

神農(nóng)架地區(qū)位于大巴山前陸弧形構(gòu)造帶東段，以陽日斷裂為界，可分為北帶基底拆離帶和南帶神農(nóng)架隆起，北帶以E-W走向的基底拆離和蓋層滑脫為特征，古生界蓋層褶皺緊閉；南帶神農(nóng)架隆起周緣的蓋層變形特征各異，北緣變形較弱，東緣變形很強(qiáng)，其西、南周緣發(fā)育特征的裙邊狀褶皺構(gòu)造，南緣裙邊褶皺以樞紐大角度傾伏為典型特征。斷裂、褶皺的發(fā)育導(dǎo)致了研究區(qū)巖體結(jié)構(gòu)破碎，裂隙發(fā)育，完整性較差。

1.4 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)

地下水類型以第四系孔隙水和基巖裂隙水為主，第四系覆蓋層滲透性較好，基巖裂隙水富水性較差。區(qū)內(nèi)地勢(shì)陡峭，坡度大，坡體結(jié)構(gòu)松散，不利于地下水儲(chǔ)存。大氣降雨入滲后，向低洼處排泄。研究區(qū)降水量豐沛，年平均降水量1 170.2 mm，每年4—9月，集中全年降水量約80%左右，冬季寒冷干燥，降水量偏少。

依據(jù)區(qū)內(nèi)巖土體物質(zhì)組成、成因類型、工程地質(zhì)性狀及物理力學(xué)性質(zhì)的不同，主要分為第四系松散土類工程地質(zhì)巖組及較堅(jiān)硬—軟弱、薄—中厚層狀沉積巖巖組。

2 不穩(wěn)定斜坡基本特征

2.1 形態(tài)特征

不穩(wěn)定斜坡位于低中山區(qū)的公路東北側(cè)，為巖土混合斜坡，坡面多為松散碎石堆積；立面形態(tài)為不規(guī)則形狀，斜坡中上部坡度較陡，中部形成平臺(tái)，中下部局部較緩，坡體高度較高，斜坡周邊坡度較大，總體上呈中間高兩端低，立面面積約3 900 m2(圖1)，坡長(zhǎng)172 m，山頂高程約2 527 m，最大高度30 m，坡向245°，坡度30°～65°(圖2)。

圖1 不穩(wěn)定斜坡現(xiàn)狀圖Fig.1 Current situation map of unstable slope1.中元古界神農(nóng)架大窩坑組；2.第四系崩坡積層；3.基巖產(chǎn)狀；4.災(zāi)體范圍區(qū)；5.公路。

圖2 1-1′剖面圖Fig.2 1-1′ profile1.第四系坡堆積體；2.中元古界神農(nóng)架大窩坑組；3.砂巖；4.第四系崩坡積層。

2.2 組成與結(jié)構(gòu)特征

坡體為崩坡積或殘坡積覆蓋，碎石粒徑約為0.1～50 cm，結(jié)構(gòu)松散，多為強(qiáng)—中風(fēng)化砂巖碎石，靠近南邊有人工開挖形成的凹坑，基巖出露不明顯。

2.3變形特征

在現(xiàn)狀條件下，斜坡尚未發(fā)生較大規(guī)模的拉裂滑坡，僅在連續(xù)降雨或大暴雨期間局部陡斜坡段發(fā)生小規(guī)模塌滑。

3 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性分析

3.1 穩(wěn)定性影響因素分析

不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性影響因素主要為自然因素、地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)等[1]，詳細(xì)分析如下：

(1) 自然因素：大氣降水是不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)的誘發(fā)因素，斜坡結(jié)構(gòu)松散且不均勻易于降水入滲。一方面軟化潛在滑面降低其力學(xué)強(qiáng)度;另一方面降水量大時(shí)，局部地下水位置上升形成水壓力導(dǎo)致巖土體飽水，增加容重，對(duì)不穩(wěn)定斜坡影響較大。

(2) 地形地貌：整體坡度較陡，坡體高度較高，斜坡周邊坡度較大，斜坡整體穩(wěn)定性較差。

(3) 巖土結(jié)構(gòu)：坡體結(jié)構(gòu)主要為松散碎石堆積，結(jié)構(gòu)松散，粘聚力小，較易發(fā)生變形破壞。

3.2 穩(wěn)定性定量分析

如前所述，不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性主要受降水、坡體形態(tài)及巖土結(jié)構(gòu)的影響，變形破壞模式為沿巖土界面滑動(dòng)，采用傳遞系數(shù)法對(duì)坡體進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，采用詹布法(Janbu法)進(jìn)行校核[2]，穩(wěn)定性計(jì)算工況以在天然、暴雨及地震三種工況條件下進(jìn)行。本次穩(wěn)定性計(jì)算選取1-1′、2-2′兩條剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，其中，穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)見表1，穩(wěn)定性計(jì)算條分圖見圖3和圖4，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 建議巖土物理力學(xué)指標(biāo)Table 1 Suggested physical and mechanical indicators of rock and soil

圖3 1-1′剖面穩(wěn)定性計(jì)算條分圖Fig.3 Slice chart of section stability calculation of 1-1′

圖4 2-2′剖面搜索滑面穩(wěn)定性Fig.4 Stability of sliding surface in secton search of 2-2′

表2 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果一覽表Table 2 List of evaluation result of stability

編號(hào)穩(wěn)定系數(shù)天然暴雨地震安全系數(shù)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)天然暴雨1-1′1.2171.0431.401.3基本穩(wěn)定欠穩(wěn)定2-2′1.2921.0291.391.3基本穩(wěn)定欠穩(wěn)定

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330—2012)中，邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)取為1.3，由表2可知，天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨條件時(shí)，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

4 治理工程建議

4.1 治理工程方案

根據(jù)環(huán)境地質(zhì)條件，不穩(wěn)定性斜坡特征及其變形影響因素與破壞模式分析，結(jié)合穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)結(jié)論與保護(hù)對(duì)象，采用格構(gòu)護(hù)坡工程+排水工程+綠化工程+擋土墻工程相結(jié)合的方案進(jìn)行治理。

4.2 分項(xiàng)治理工程建議

(1) 格構(gòu)護(hù)坡工程：在坡體前緣陡坡段削坡整形后采用鋼筋混凝土格構(gòu)分級(jí)護(hù)坡，設(shè)置一級(jí)馬道，馬道寬2 m；馬道以下削坡坡比1∶1.9，馬道以上削坡坡比1∶1.7。

(2) 排水工程：截排水溝擬布設(shè)于坡體下緣及邊緣，其兩端接自然沖溝，以充分?jǐn)r截雨季時(shí)的地表水，防止地表水沖涮、入滲。

(3) 綠化工程：格構(gòu)縱梁埋入土中，格構(gòu)間回填耕植土，種槙綠化?；靥钔翂簩?shí)度≥0.94，回填土區(qū)域種植箭竹、高山杜鵑、冷杉、樺樹等適合當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境的喬灌木?？屯粱靥詈穸葹?.3～1.0 m，種植植被類型為喬木和灌木，其中，喬木木間距為2 m×2 m，灌木木間距為1 m×1 m，在靠近斜坡內(nèi)側(cè)種植爬藤植物，爬藤和灌木所用穴規(guī)格1.0 m×1.0 m×0.7 m。

(4) 擋土墻工程：不穩(wěn)定斜坡西南側(cè)為自然形成的土體，對(duì)坡腳形成反壓，故在該處進(jìn)行回填，不設(shè)置擋土墻。不穩(wěn)定斜坡坡腳西北側(cè)設(shè)置擋土墻，擋土墻高2.5 m，頂寬1.1 m，面坡比1∶0.2，背坡比1∶0.0，擋墻每15 m設(shè)置伸縮縫一道，縫寬3 cm，縫中設(shè)柏油杉板，迎水面用瀝青止水；墻身設(shè)置排水孔，排水孔間距2 m，按梅花型布設(shè)，用φ110PVC管制作，外斜5%。

圖5 治理工程剖面圖Fig.5 Profile of harnessing engineering

圖6 治理工程平面布置圖Fig.6 Plane layout of governance engineering1.擋墻；2.格構(gòu)綠化區(qū)；3.截排水溝；4.公路。

5 結(jié)語

通過對(duì)該不穩(wěn)定斜坡的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和分析，查明了該不穩(wěn)定斜坡的結(jié)構(gòu)特征，經(jīng)對(duì)該斜坡的穩(wěn)定性和影響因素分析，認(rèn)為該斜坡在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，需采用工程治理措施。不穩(wěn)定斜坡采用格構(gòu)護(hù)坡、綠化工程、排水工程和擋土墻工程相結(jié)合的方案進(jìn)行治理，在消除地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)進(jìn)行地形地貌景觀的恢復(fù)。由于該斜坡位于景區(qū)公路內(nèi)側(cè)，進(jìn)行該斜坡治理，能有效協(xié)調(diào)周邊環(huán)境，提高景區(qū)形象和經(jīng)濟(jì)效益。