北碚某路基順層滑坡穩(wěn)定性分析與治理措施

李保 梁浩

摘? 要：北碚工業(yè)園區(qū)的Z3路，其中K0+140～K0+280段處于巖質(zhì)順層邊坡上部，由于坡腳擋墻基槽的開挖，導(dǎo)致順向巖層中的軟弱夾層處于臨空狀態(tài)，隨后該段路基沿軟弱夾層發(fā)生了下滑，嚴(yán)重影響了工程的建設(shè)工作，文章在該滑坡補(bǔ)充勘察工作的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖土體各項(xiàng)物理力學(xué)測(cè)試指標(biāo)，對(duì)滑坡產(chǎn)生的原因及變形模式進(jìn)行了分析，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析計(jì)算和評(píng)價(jià)，提出了相應(yīng)的工程治理措施及建議。

關(guān)鍵詞：順層;滑坡;穩(wěn)定性;治理措施

中圖分類號(hào)：U418.5? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）30-0106-04

Abstract： In the Z3 road of Beibei Industrial Park， the K0+140～K0+280 section is located in the upper part of the rock bedding slope. Due to the excavation of the foundation groove of the retaining wall at the foot of the slope， the weak interlayer in the downstream rock layer is in the empty state， and then the roadbed of this section falls along the weak interlayer. The construction of the project has been seriously affected. On the basis of the supplementary investigation of the landslide， combined with the physical and mechanical test indexes of rock and soil， the causes and deformation modes of the landslide are analyzed. In this paper， the stability of landslide is analyzed， calculated and evaluated， and the corresponding engineering treatment measures and suggestions are put forward.

Keywords： bedding; landslide; stability; treatment measures

前言

北碚Z3路位于北碚區(qū)水土鎮(zhèn)高新工業(yè)園區(qū)，該道路為新修道路，其中K0+140～K0+280段處于巖質(zhì)順層邊坡上部，其東側(cè)為一高度約15～20m的巖質(zhì)順向邊坡，原設(shè)計(jì)對(duì)邊坡采用分階放坡+矮腳擋墻的支護(hù)方案，在施工時(shí)由于坡腳擋墻基槽的開挖，導(dǎo)致順向巖層中的軟弱夾層處于臨空狀態(tài)，隨后該段路基沿軟弱夾層發(fā)生了整體下滑，致使道路的修建工程嚴(yán)重受阻。

變形范圍近似方形（如圖1），后緣高程296～300m，前緣高程270～276m。縱長95～110m，橫寬140m，滑體平均厚約7～8m，面積約1.45×104m2，體積約10.87×104m3，主滑方向?yàn)?05°，為淺層中型巖質(zhì)滑坡。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境

1.1 地形特征

滑坡區(qū)地形西高東低（如圖2），坡向約105°。由于平場(chǎng)施工已被平整為多級(jí)平臺(tái)狀：頂部平臺(tái)高程約297～300m;中部為在建的道路，平臺(tái)高程約288～290m;底部平臺(tái)高程約270～276m。三個(gè)平臺(tái)間形成兩級(jí)邊坡，道路上方邊坡高約7～9m，坡角約26°;道路下方邊坡高約13～18m，坡角約49°。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)土層為第四系人工填土（Q4ml）、殘坡積土（Q4el+dl），下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組（J2s）：

（1）人工填土（Q4ml）

分布在各級(jí)平臺(tái)的表面，成分為粉質(zhì)粘土夾碎塊石，結(jié)構(gòu)松散，厚度多1～2m。

（2）殘坡積土（Q4el+dl）

分布于局部基巖表面，為粉質(zhì)粘土：紫紅色，較濕，可塑，夾有砂泥巖小碎石，厚度多1～3m。

（3）基巖（J2s）

場(chǎng)區(qū)內(nèi)基巖為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組砂巖及泥巖。

砂巖：多為淺灰色，厚至巨厚層狀構(gòu)造，中粒結(jié)構(gòu)，主要分布整個(gè)邊坡表層區(qū)域。

泥巖：多為紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚至厚層狀構(gòu)造，主要分布在砂巖的下部。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

在建道路區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造部位屬于觀音峽背斜南東翼，產(chǎn)狀110°∠13°。

基巖中發(fā)育兩組裂隙：裂隙LX1產(chǎn)狀290°∠78°，裂隙LX2產(chǎn)狀8°∠80°，兩組裂隙面均較為平直，多呈閉合狀，局部張開1～2mm，層面間結(jié)合程度均較差，延伸長短不一。

1.4 水文地質(zhì)

本場(chǎng)地表層為薄層土體、下伏基巖為砂泥巖，地下水類型有兩種：松散巖類孔隙水與基巖裂隙水。

松散巖類孔隙水：賦存于地表土層中，主要接受大氣降雨補(bǔ)給，但由于土層較薄，厚度僅1～3m，賦存條件差，基本無地下水。

基巖裂隙水：賦存于基巖淺層風(fēng)化帶及構(gòu)造裂隙中，主要接受大氣降雨及上部土層入滲補(bǔ)給，順層向坡下徑流，根據(jù)調(diào)查，場(chǎng)地周邊坡腳未見地下水流出，勘察期間對(duì)各鉆孔的水位進(jìn)行了觀測(cè)，也未發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)含地下水，因此場(chǎng)區(qū)地下水貧乏，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單。

2 滑坡體基本特征

2.1 滑坡形態(tài)及規(guī)模

滑坡范圍近似方形，后緣位于頂部平臺(tái)，高程約296～300m，前緣以邊坡坡腳為界，高程約270～276m?？v向長約95～110m，橫向?qū)捈s140m，滑體平均厚約7～8m，面積約1.45×104m2，體積約10.87×104m3，主滑方向?yàn)?05°，為淺層中型巖質(zhì)滑坡，其巖土結(jié)構(gòu)見圖3。

2.2 滑體特征

滑體物質(zhì)主要為砂巖巖體，為淺灰色，細(xì)粒至中粒結(jié)構(gòu)，厚層至巨厚層狀構(gòu)造，表面為薄層人工填土，滑體厚度一般6～9m，平均厚約7m。

2.3 滑帶特征

滑帶為一軟弱夾層（圖4、圖5），在坡腳砂巖層中及多個(gè)鉆孔中均有分布，軟弱夾層的空間延伸情況與巖層面基本一致，主要成分為粘土礦物夾砂巖碎石，呈褐色，碎石含量約5～15%，粒徑約1～3cm，粘土呈可塑狀態(tài)，很濕，粘性較強(qiáng)，切面稍有光澤，軟弱夾層厚度約20～60cm。

2.4 滑床特征

滑床為砂巖及泥巖，厚層至巨厚層狀構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀為110°∠13°，巖體較完整，力學(xué)強(qiáng)度較高，風(fēng)化程度為中等。

2.5 滑坡變形特征

2017年2月下旬，施工方開始該段護(hù)腳墻的基槽開挖作業(yè)，2月28日上午邊坡中下部發(fā)生拉裂，拉裂縫長約77m，裂縫中間寬兩端窄，裂縫最寬處約1.5m，開裂最深處約6.5m（如圖6）。

至3月23日在擬建道路的頂部，又新發(fā)生一條裂縫，縫寬約5～10cm，延伸長度近百米（如圖7）。

2.6 滑坡變形模式分析

坡腳基槽在未開挖時(shí)，巖層中的軟弱夾層從坡腳地表以下穿過，其上部的巖性處于穩(wěn)定狀態(tài)，基槽開挖后，導(dǎo)致軟弱夾層在坡腳處裸露出來，使軟弱夾層上部的巖體處于臨空狀態(tài)，從而導(dǎo)致巖體沿軟弱夾層發(fā)生下滑，最初變形發(fā)生在邊坡中下部，隨時(shí)間推移，后期發(fā)展至邊坡的頂部，因此，滑坡變形破壞模式為牽引式。

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 定性分析

道路下方邊坡為巖質(zhì)邊坡，邊坡巖體為砂巖和泥巖。邊坡最大高度約18m，傾向105°，傾角49°，巖層面產(chǎn)狀為110°∠13°，巖體中發(fā)育兩組裂隙LX1產(chǎn)狀290°∠78°，裂隙LX2產(chǎn)狀8°∠80°。邊坡結(jié)構(gòu)面赤平極射投影見圖8。

根據(jù)邊坡結(jié)構(gòu)面赤平極射投影圖分析：該段邊坡面傾向?yàn)?05°、巖層面傾向?yàn)?10°，二者方向基本一致，為順向坡，巖層面為邊坡穩(wěn)定性控制結(jié)構(gòu)面，層面傾角13°，邊坡易沿著層面發(fā)生滑動(dòng)破壞，特別是巖層間存在軟弱夾層，在軟弱夾層臨空時(shí)會(huì)發(fā)生巖體整體性滑移。

3.2 定量評(píng)價(jià)

考慮道路運(yùn)營時(shí)的不利工況為暴雨期，并結(jié)合邊坡的現(xiàn)狀地形及按設(shè)計(jì)建成后的道路地形等因素，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選定如下兩種工況：

工況1：暴雨+滑坡發(fā)生時(shí)現(xiàn)狀地形。

工況2：暴雨+道路建成后地形+道路荷載。

道路邊坡在坡腳開挖施工時(shí)發(fā)生拉裂變形，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可按當(dāng)時(shí)的條件進(jìn)行反算強(qiáng)度參數(shù)，并結(jié)合巖土體的室內(nèi)試驗(yàn)值綜合考慮，滑坡計(jì)算參數(shù)綜合取值見表1。

滑動(dòng)面為軟弱夾層，屬直線型，采用極限平衡法計(jì)算滑坡的穩(wěn)定性及推力，計(jì)算剖面見圖9。

道路設(shè)計(jì)等級(jí)為市政主干道，邊坡防治等級(jí)為一級(jí)，穩(wěn)定性計(jì)算安全系數(shù)取1.35，計(jì)算結(jié)果見表2。

從穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果中可以看出：

（1）在工況1條件下，穩(wěn)定系數(shù)為0.878，說明滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，上部巖體會(huì)沿軟弱夾層發(fā)生整體性滑移。

（2）在工況2條件下，穩(wěn)定系數(shù)為0.781，說明滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，上部巖體會(huì)沿軟弱夾層發(fā)生整體性滑移，同時(shí)道路的加載會(huì)使滑坡穩(wěn)定性進(jìn)一步下降。

4 治理措施建議

結(jié)合滑坡的地形條件、巖土結(jié)構(gòu)、荷載組合等各方面因素，滑坡的防治措施可考慮兩種不同的方案：一是抗滑支擋，二是整體換填+格構(gòu)護(hù)坡，同時(shí)輔以地面排水進(jìn)行綜合治理。

4.1 抗滑支擋

結(jié)合道路邊坡的放坡設(shè)計(jì)，建議設(shè)置兩排抗滑樁進(jìn)行分級(jí)支擋，上排可設(shè)置在擬建道路上側(cè)邊沿、下排可布置在道路下方邊坡第一級(jí)放坡平臺(tái)處，治理線總長約280m，上排樁處平均滑體厚度約7m、下排樁處平均滑體厚度約5m，抗力段基巖多為泥巖。

4.2 換填+格構(gòu)護(hù)坡

本滑坡變形已經(jīng)較為嚴(yán)重，可對(duì)軟弱夾層及上部的巖體全部清除，重新按路基要求進(jìn)行全部回填，回填后邊坡表面采用格構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡處理，回填時(shí)應(yīng)將基底處理成臺(tái)階形狀。

4.3 地表排水

降雨入滲會(huì)降低軟弱夾層的強(qiáng)度，不利于滑坡的穩(wěn)定，因此建議在道路的兩側(cè)設(shè)置兩條排水溝，在滑坡的后緣坡頂及前緣坡腳設(shè)置兩條排水溝，對(duì)雨水進(jìn)行有序排放，降低雨水對(duì)路基的不利影響。

5 結(jié)論

通過上述分析，本滑坡的主要內(nèi)在影響因素是順向坡巖體中存在一個(gè)軟弱夾層，外在影響因素是坡腳的開挖導(dǎo)致軟弱夾層出露于地表、上部巖體處于臨空狀態(tài)，最終導(dǎo)致順向坡沿軟弱夾層發(fā)生滑動(dòng)，屬于不合理開挖施工而誘發(fā)的工程滑坡。

本滑坡的治理方案可考慮兩種：一是抗滑樁支擋，二是整體換填+格構(gòu)護(hù)坡。對(duì)比兩種方案：由于滑坡變形較強(qiáng)烈，在抗滑樁施工時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)抗滑樁施工過程中的變形對(duì)成樁質(zhì)量會(huì)造成不利影響，容易造成斷樁，難以保證抗滑樁的質(zhì)量?？紤]生產(chǎn)安全及成樁質(zhì)量，因此本滑坡最終采用整體換填+格構(gòu)護(hù)坡的方式進(jìn)行治理（見圖10）。

治理后該段路基進(jìn)行了一年的變形監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，反映該段路基處于穩(wěn)定狀態(tài)，治理效果良好。

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