云南高原山區(qū)某滑坡災(zāi)害分析與治理

趙時(shí)勇 應(yīng)道喜 王家全 常志凱

摘? 要：通過對云南高原山區(qū)某滑坡災(zāi)害的現(xiàn)場調(diào)查與地質(zhì)勘測，從內(nèi)因和外因兩個(gè)方面分析了滑坡破壞的變形破壞模式和形成機(jī)制;利用條分法和傳遞系數(shù)法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評價(jià)和滑坡推理計(jì)算，對滑帶土[c]、[φ]進(jìn)行反演分析，最終確定滑坡體和滑帶在不同工況下的[c]、[φ]建議值，為滑坡治理方案的制定提供依據(jù);邊坡治理完成后，經(jīng)過兩年的運(yùn)營證明分級刷坡、錨桿框格梁、疏水孔組合的綜合治理方案對于坡度大、土層巖性差的邊坡整治效果顯著.

關(guān)鍵詞：滑坡;破壞模式;穩(wěn)定性分析;治理方案

中圖分類法：U418.55? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2020.04.009

0? ? 引言

公路邊坡是交通基礎(chǔ)建設(shè)工程中的重要組成部分，而滑坡災(zāi)害是公路工程中面臨的主要病害之一.滑坡災(zāi)害可以直接威脅道路上行人的生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也可能會(huì)造成道路阻塞、電力輸送線路中斷等問題，間接影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展.因此，近年來國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對滑坡形成機(jī)理及治理方式展開深入研究[1-5].

Larsen等[6]發(fā)現(xiàn)當(dāng)邊坡坡度大于12°時(shí)易發(fā)生滑坡;張莉[7]將影響邊坡穩(wěn)定性的因素分為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面，其中內(nèi)因主要為地形條件和地質(zhì)條件，外因主要為降水、地震和人類活動(dòng)影響;Liucci等[8]認(rèn)為地形因子是控制滑坡分布的重要因素;朱文彬等[9]、殷坤龍等[10]、林鴻州等[11] 指出降雨是滑坡災(zāi)害產(chǎn)生的主要誘因之一;許強(qiáng)[12]從細(xì)觀角度指出，邊坡產(chǎn)生變形破壞是巖土體顆粒的“流動(dòng)”與“微破裂”引起的;Cheng等[13]研究了Mocoa地區(qū)滑坡與降水和植被的關(guān)系，研究發(fā)現(xiàn)滑坡的發(fā)生和分 布與氣候密切相關(guān).楊方等[14]通過軟土地區(qū)某基坑工程滑坡事故，提出水泥攪拌樁組合復(fù)合土釘墻可有效處治基坑滑坡.

隨著國內(nèi)高速公路的快速建設(shè)，國家也逐步加大了對公路災(zāi)毀研究與防治的資金投入[15].本文結(jié)合云南高原山區(qū)國道248線單點(diǎn)滑坡處治項(xiàng)目，對滑坡成因進(jìn)行深入分析，并結(jié)合本地氣象水文條件、地形地貌、地質(zhì)情況制定了綜合處治措施，對本地區(qū)邊坡災(zāi)害防治具有重要借鑒意義.

1? ? 工程概況

國道248線始于甘肅省蘭州市，途經(jīng)甘肅、四川、云南3省，終于云南省馬關(guān)縣.該路線是文山州區(qū)域公路網(wǎng)的主要組成路線之一，是馬關(guān)縣通往文山州、昆明市等地的重要通道.滑坡處于馬關(guān)縣境內(nèi)，滑坡段位于國道248線K2828+616～K2828+696段上邊坡，強(qiáng)降雨后坡體產(chǎn)生劇烈滑移，滑體沖毀國道248線上邊坡，造成擋墻及漿砌護(hù)坡垮塌，侵占現(xiàn)有路面，使交通中斷，見圖1.

1.1? ?地形地貌

滑坡地段處于山麓斜坡地帶，溝谷相間，屬于構(gòu)造、剝蝕中高山地貌單元，即地貌上屬中高山地貌，侵蝕強(qiáng)烈.本段海拔標(biāo)高1 289.51～1 324.92 m，平均高程1 314.2 m，高程差35.42 m.滑坡區(qū)地處國道248線右側(cè)上邊坡旁邊，地勢西北高，東南低，地形坡度較大，滑坡區(qū)地面坡度可達(dá)33°，圖2為滑坡段平面圖.

1.2? ?地層巖性

場地勘察發(fā)現(xiàn)，滑坡段地表覆蓋層以第四系全新統(tǒng)坡積地層為主，松散地層類型主要為混合土類、粘性土類.邊坡由上至下各地層巖性如下：廢置機(jī)耕道路基填土，深度達(dá)7.8 m;粉質(zhì)粘土，淺黃色，黃棕色，軟-可塑，韌性較差，干強(qiáng)度中等，平均厚度14.6 m;細(xì)粒混合土、含礫粘土（滑帶），其中細(xì)?；旌贤翞楹贮S色、褐灰色，礫石含量5%～15%，主要為白云質(zhì)灰?guī)r、強(qiáng)風(fēng)化白云巖，平均厚度2.1 m;粘土，褐色、褐紅色，可塑，局部硬塑，韌性好，干強(qiáng)度高，平均厚度4.8 m;白云質(zhì)灰?guī)r：灰色、灰白色，強(qiáng)風(fēng)化，結(jié)合差，裂隙較發(fā)育，平均厚度7.6 m.各地層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，見表1.

1.3? ?氣象水文特征

該地區(qū)冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，春秋長，冬夏短，雨季為5～9月，旱季為10月至次年4月.年平均日照時(shí)數(shù)2 028 h，年均積溫6 829.3 ℃.無霜期平均為309 d，初霜出現(xiàn)于12月初，終霜出現(xiàn)于1月底，雪天平均10年一遇，年平均氣溫18.4 ℃，全年晝夜溫差11.7 ℃，平均相對濕度75%，常年平均降雨量? ? ? ? ? ? ? 1 187.8 mm，全年降雨量約28×109 m3.

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地表水較發(fā)育，成樹枝狀分散，大大小小的沖溝分布眾多，距離項(xiàng)目較近的坡腳河，為長流水河.地下水屬于第四系松散孔隙水，在松散地層中的孔隙水，其徑流方式主要是由高水位向低水位呈面狀流動(dòng).主要含水層或透水層為粉質(zhì)粘土（滑體）、細(xì)粒混合土、含礫粘土（滑帶），主要隔水層為粘土層.

2? ? 滑塌體形態(tài)及破壞模式分析

2.1? ?滑塌體形態(tài)及規(guī)模

現(xiàn)滑坡區(qū)橫寬58～65 m，縱長60～75 m，滑坡體平面面積4 350 m2，現(xiàn)已形成兩個(gè)滑坡臺(tái)階，第一臺(tái)階呈亞圓形，長約50 m，寬約65 m;第二臺(tái)階呈斜長形，長約25 m，寬約60 m;總體上屬于橢圓形滑坡，滑體平均厚度8.5 m，滑體最大厚度9.8 m，體積32 625 m3，為小型滑坡，滑動(dòng)面呈圓弧型，圖3為滑坡體形態(tài).

滑坡周界的定界依據(jù)為巖土體產(chǎn)生位移并發(fā)生變形破壞，本項(xiàng)目滑坡體周界劃分如下：A—A'剖面滑坡后緣剪入口高程約1 319.5 m，滑舌剪出口高程約1 290.5 m，地面落差約29.0 m，剖面左緣滑面后緣傾角13°～17°，中部傾角25°～30°，前緣傾角23°～33°;B—B'剖面滑坡后緣剪入口高程約? ? ? ? ? ?1 328.4 m，滑舌剪出口高程約1 291.9 m，地面落差約36.5 m，剖面左緣滑面后緣傾角15°～19°，中部傾角18°～23°，前緣傾角21°～24°;C—C'剖面滑坡后緣剪入口高程約1 326.4 m，滑舌剪出口高程約? 1 300.5 m，地面落差約25.9 m，剖面右緣滑面后緣傾角15°～18°，中部傾角22°～27°，前緣傾角 21°～36°;D—D'剖面滑坡后緣剪入口高程約? ? ? ? ? 1 333.3 m，滑舌剪出口高程約1 290.5 m，地面落差約42.8 m，剖面右緣滑面后緣傾角15°～20°，中部傾角20°～25°，前緣傾角21°～36°.本滑坡為近期新生活動(dòng)滑坡，其兩側(cè)基本以變形土體為界，周界變形基本完整清晰、滑坡裂縫較發(fā)育，滑坡周界及坡面的示意圖如圖4所示.

2.2? ?滑坡變形破壞模式分析

從受力角度分析，滑坡破壞類型可分為牽引式和推移式滑坡.牽引式滑坡的變形特征主要表現(xiàn)為土體向臨空方向的剪切蠕動(dòng)，坡體產(chǎn)生自地表向深部的撕裂，進(jìn)一步變形后產(chǎn)生貫通良好的拉裂縫，且伴有局部崩滑、掉塊產(chǎn)生，最終滑動(dòng)面坍塌.推移式滑坡的主要特征表現(xiàn)為土體向臨空方向迅速剪切滑動(dòng)，其變形裂縫由深部潛在剪切面逐漸向地表發(fā)展，滑坡體的后緣與剪出口位于地形變化轉(zhuǎn)折部位.

對照2.1的滑塌體形態(tài)及變形特征，并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查資料，可以判斷本滑坡屬于牽引式滑坡.在強(qiáng)降雨作用下，地表水大量匯流沖刷、下滲坡面，坡內(nèi)軟弱泥化層強(qiáng)度降低，坡體向臨空方向發(fā)生剪切蠕動(dòng)，坡體上產(chǎn)生自地表向深部的貫穿拉裂，最終表現(xiàn)為地表裂縫增多和劇烈崩滑、滑移.

2.3? ?病害原因分析

滑坡產(chǎn)生的原因可以歸納為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面，它們互相聯(lián)系、互為補(bǔ)充，其中內(nèi)因主要有：地形地貌、地層巖性、構(gòu)造、水文地質(zhì)等;外因主要有：持續(xù)強(qiáng)降雨及水流作用、地震、人類活動(dòng)等.結(jié)合本工程特點(diǎn)，對滑坡產(chǎn)生的原因分析如下：

1）地形地貌因素：滑坡區(qū)地貌上屬于高中山斜坡地帶，邊坡地形呈現(xiàn)出中段高，兩端低的弧狀，邊坡兩端為溝谷和凹槽區(qū)，在重力作用下，坡體的平衡狀態(tài)極易被打破，因此，其地形地貌為滑坡的產(chǎn)生創(chuàng)造了必要的滑動(dòng)條件.

2）地層巖性：滑坡區(qū)所處山體斜坡，其上部有厚度較大的第四系松散覆蓋層，透水性較好.雨季地表水下滲，在粘土（隔水）層受阻后，地下水沿細(xì)?；旌贤痢⒑[粘土向下徑流，在水的軟化作用下，土體粘聚力和內(nèi)摩擦角減小、抗剪強(qiáng)度降低，軟弱面的面積逐漸擴(kuò)大，最終為滑坡的產(chǎn)生創(chuàng)造了條件.

3）水文地質(zhì)因素：水對巖土體的軟化作用，是形成滑坡的主要條件之一.地表水及地下水不但可以改變斜坡的外部輪廓，還可以滲入斜坡上部巖土體和基巖風(fēng)化殼帶，增大巖土體的自身重力，降低其抗剪強(qiáng)度，從而起到“潤滑”作用.

4）誘發(fā)因素：雨季期間降雨量增大，地表水沖刷、下滲到坡面，坡內(nèi)軟弱泥化層強(qiáng)度降低，使斜坡內(nèi)動(dòng)水壓力激增，巖土體下滑力增加，巖土體抗滑力降低，是滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素.此外，附近農(nóng)戶在坡面上砍伐樹木、種植莊稼，使坡面土體松散，強(qiáng)度降低，是本滑坡的人類活動(dòng)主要誘發(fā)因素.

3? ? 邊坡穩(wěn)定性評價(jià)

依據(jù)上述滑坡形態(tài)特征、以及滑坡變形破壞特征，為了對滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆治鲇?jì)算，采用條分法，將滑動(dòng)面按圓弧型考慮，并用傳遞系數(shù)法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性評價(jià)和滑坡推力計(jì)算.根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D30—2015），確定了兩種工況狀態(tài)：正常工況、非正常工況.正常工況：滑坡處于天然狀態(tài)下的工況，即勘察期間所查明的滑坡現(xiàn)實(shí)狀態(tài)，其滑坡體、滑帶、滑床物理力學(xué)參數(shù)、地下水位等以勘察實(shí)測和原狀巖土試樣試驗(yàn)結(jié)果為主要依據(jù)，此時(shí)滑體重力密度取19.0 kN/m3，見表2.非正常工況：滑坡處于暴雨或連續(xù)降雨?duì)顟B(tài)，此時(shí)土體重力密度取19.5 kN/m3（對應(yīng)96%飽和度）.

4? ? 整治措施

道路工程中滑坡防治常采用的邊坡防治方案主要有避讓法、排水法、削方減載回填壓腳法、支擋法、錨固法、注漿加固法等，根據(jù)以上分析來看，此項(xiàng)目滑坡災(zāi)害的產(chǎn)生主要是因?yàn)檫吰碌钠露容^大，穩(wěn)定性較低，地下水下滲進(jìn)一步導(dǎo)致坡體強(qiáng)度降低，原有邊坡支護(hù)不足等.因此，本滑坡治理應(yīng)結(jié)合上述治理方法，進(jìn)行綜合治理，具體治理方法如下：

1）減荷：根據(jù)滑坡的高度按坡率法進(jìn)行分級刷坡，削坡減載，減少土層的附加荷載.

2）排水：在滑坡區(qū)周界設(shè)置環(huán)形截水溝，滑坡坡面上設(shè)置平臺(tái)截水溝及疏干孔，三者形成一個(gè)有機(jī)整體，盡量減少地表水下滲，使地下水位降低，減少地下水對土體物理力學(xué)性能的影響.

3）支檔：設(shè)置錨桿框格梁，第一臺(tái)坡：坡率1∶1.25+錨桿框格梁，錨桿長度9 m;第二臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬3 m、坡率1∶1.5、錨桿框格梁、疏干孔? ? ?10 m、錨桿長度9 m;第三臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬3 m+坡率1∶1.5+錨桿框格梁+疏干孔10 m，錨桿長度12 m;第四臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬3 m+坡率1∶1.5+框格梁+疏干孔10 m;第五臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬2 m+坡率1∶1.5+框格梁;第六臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬2 m +坡率1∶1.5+框格梁;第七臺(tái)坡：碎落平臺(tái)寬2 m +坡率1∶1.5+框格梁，7臺(tái)坡，每級坡高8 m，整個(gè)坡面在框格梁內(nèi)用植生袋植草進(jìn)行綠化防護(hù).

4）支檔：樁板墻，在上邊坡?lián)鯄逅?6 m段，設(shè)置5根樁板墻，樁截面為1.25 m×1.75 m，樁長分別為18.2 m、18.3 m、17.4 m、17.3 m、20 m，樁頂與擋墻頂面相平，間距為7 m.

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況和施工要求，最終綜合治理方案的治理平面圖，見圖6.

5? ? 治理效果

根據(jù)綜合治理方案，對國道248線蘭州至馬關(guān)K2828+616～K2828+696處水毀地質(zhì)災(zāi)害滑坡處治工程進(jìn)行整治.整治工程完工至今，該段邊坡穩(wěn)定性良好，支檔結(jié)構(gòu)無顯著變形，說明采取的治理方案可靠有效.

6? ? 結(jié)語

以國道248線蘭州至馬關(guān)K2828+616～K2828+696處水毀地質(zhì)災(zāi)害滑坡災(zāi)害為研究對象，結(jié)合現(xiàn)場氣象水文條件、地質(zhì)情況，對滑坡災(zāi)害產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析，并結(jié)合實(shí)際情況采取了綜合治理措施.

1）第四系全新統(tǒng)坡積地層，土質(zhì)松散，構(gòu)成的邊坡穩(wěn)定性較低，在連續(xù)降雨作用下，極易發(fā)生邊坡失穩(wěn)，該邊坡土體產(chǎn)生了向臨空面方向的位移，并且坡底出現(xiàn)明顯的自地表向內(nèi)部的拉裂，屬于典型的牽引式滑坡.

2）對于滑坡地段的處置方案，需要根據(jù)邊坡失穩(wěn)原因進(jìn)行綜合治理.當(dāng)邊坡穩(wěn)定性較低且各地層滲透性存在較大差異時(shí)，要根據(jù)坡率法進(jìn)行分級刷坡并設(shè)置截水溝、疏水孔等，從而減小荷載和雨水下滲.

3）治理結(jié)果表明：分級刷坡、錨桿框格梁、疏水孔的組合對于坡度大、土層巖性差的邊坡的治理效果顯著，邊坡穩(wěn)定.

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