特殊地質(zhì)條件下的公路滑坡穩(wěn)定性分析

李翔 劉照斌 馬崢

（新疆交建公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)有限公司，新疆 烏魯木齊 830001）

一、引言

本文結(jié)合國道580線和田至康西瓦公路工程滑坡段的特點(diǎn)，以及該地段風(fēng)積沙的地形地貌，利用有限差分?jǐn)?shù)值分析法分析研究了滑坡的穩(wěn)定性，同時(shí)，提出了公路邊坡滑坡防護(hù)應(yīng)多種防護(hù)型式相結(jié)合，使邊坡滑坡與大自然融為一體的方案，體現(xiàn)了修建生態(tài)、人文、景觀、環(huán)保路的理念，可為同類工程提供借鑒。

二、工程概況

（一）水文地質(zhì)條件

本文研究的滑坡段位于和田至康西瓦公路K81+090～K81+180段右側(cè)，為斜坡堆積地貌?；麦w總長度約150m，總寬度約90m，體積約7.2×104m3，屬中型牽引式淺層滑坡體，滑坡體向東傾斜，主滑坡體后壁坡面坡角約40°，主滑動方向與坡向基本一致，該滑坡體均由粉砂（風(fēng)積沙）組成，下部為膠結(jié)卵石，滑動面位于土石結(jié)合處。

滑坡附近地下水較豐富，水位在0.5～2.2m之間，賦存于斜坡上崩坡積層中，受地形和季節(jié)影響變化大，滑坡體受地下水影響土體處于飽和狀態(tài)。根據(jù)現(xiàn)場勘探及調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑動面最大埋深約在2～12m，滑坡體前后土體松散。

（二）工程處治措施

本項(xiàng)目在滑坡前緣以路堤的形式通過，設(shè)計(jì)充分考慮增設(shè)排水工程，設(shè)置抗滑擋墻和路堤填土反壓等措施，提高滑坡的抗滑力和穩(wěn)定性。

1.工程排水措施

根據(jù)滑坡坡面水流的流向，在K81+048～K81+187段設(shè)置長度80m的排水溝，將水排出路基范圍以外；根據(jù)滑坡內(nèi)部地下水流的流向，設(shè)置長度為103m的地下滲溝，將地下水引排至左側(cè)河道內(nèi)；設(shè)置長度為127m的透水路基，路基范圍內(nèi)挖至膠結(jié)卵石面，鋪設(shè)50cm斷級配卵石，在卵石上鋪設(shè)土工布，其上礫類土回填至結(jié)構(gòu)層底部。

2.工程支檔措施

根據(jù)地勘資料，本次設(shè)計(jì)在K81+060～K81+187段右側(cè)設(shè)置平均高度約7.5m的衡重式路肩擋墻，墻身、路基和錐坡均采用C25混凝土，路基埋深在滑動面以下不小于1.5m，且至于膠結(jié)卵石層中。

3.削坡和反壓措施

在不影響周邊巖土體穩(wěn)定性的前提下，設(shè)計(jì)在K81+060～K81+187段挖除滑坡體，滑坡體平均厚度3.3m、挖方量22307.7m3。路線以路基形式通過，因此，路堤和擋土墻在坡腳同時(shí)起到反壓作用，增加了滑坡的抗滑力，從而提高滑坡的穩(wěn)定性。

三、計(jì)算結(jié)果分析

建立計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格后，首先采用Mohr-Coulomb計(jì)算模型計(jì)算并達(dá)到平衡，然后根據(jù)工程施工順序，模擬開挖過程為：開挖滑坡上部土方卸載-開挖擋墻基坑-施工擋土墻-回填基坑-施工路基，分步開挖或回填，迭代至最終平衡。地面以下施加孔隙水壓力后進(jìn)行流固耦合計(jì)算，迭代至最終平衡。

（一）位移場分析

考慮降雨條件下邊坡X方向和Y方向位移及矢量場分布如圖1和圖2所示。較天然狀態(tài)下邊坡的位移場，出現(xiàn)了向臨空面進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，最大水平位移約11cm，出現(xiàn)在坡腳附近，最大豎向位移約7.3cm，出現(xiàn)在坡頂，位移以水平向?yàn)橹?。擋土墻頂部豎向位移約1cm，水平位移約3.7mm，路基頂部下沉量約7mm，說明滑坡的緩慢蠕動對路基工程安全影響較小。

圖1.X方向位移及矢量場分布圖

圖2.Y方向位移及矢量場分布圖

（二）塑性區(qū)分析

施工后的坡體剪應(yīng)變增量和塑性區(qū)分布如圖3和圖4所示。剪應(yīng)變增量的區(qū)域面積有所增加，但應(yīng)變值增量較天然狀態(tài)下減小，說明坡體在降雨條件下發(fā)生滑動，因?yàn)榕潘胧┹^為充分，所以滑動速度緩慢；從塑性區(qū)變化圖可知，塑性區(qū)沒有繼續(xù)發(fā)展，在原來的破壞區(qū)域，部分土體單元重新發(fā)生剪切破壞，說明強(qiáng)降雨過后，坡體沿著原來的破壞面重新蠕動。可在允許的條件下，繼續(xù)增加滑坡上方卸載方量，提高坡面排水和地下排水工程的施工質(zhì)量，以減少降雨和地震等不利因素的影響。

圖3.降雨?duì)顟B(tài)下剪應(yīng)變增量分布圖

圖4.降雨?duì)顟B(tài)下破壞區(qū)分布圖

（三）滲流場分析

降雨?duì)顟B(tài)下滲流矢量場分布如圖5所示。由于表層粉砂（風(fēng)積沙）的滲透系數(shù)較下層膠結(jié)卵石大，在強(qiáng)降雨過后，滲流矢量主要沿著表層粉砂向左側(cè)路基一側(cè)流動，通過透水路基排至河道，表明排水措施得當(dāng)，排水效果明顯。根據(jù)有效應(yīng)力原理，采取有效措施排水后，地下水位下降，孔隙水壓力減小，土體有效應(yīng)力增加，邊坡的穩(wěn)定性相應(yīng)增加。

圖5. 降雨?duì)顟B(tài)下滲流矢量場分布圖

四、結(jié)語

綜上所述，邊坡開挖后，最大位移出現(xiàn)在坡腳處，但位移量較小，說明滑坡的緩慢蠕動對路基工程安全影響較??；通過邊坡開挖后的塑性區(qū)變化圖可知，強(qiáng)降雨過后，塑性區(qū)沒有繼續(xù)發(fā)展，水流通過透水路基和擋墻泄水孔排至河道，路基內(nèi)部孔隙水壓力接近于零，表明排水措施得當(dāng)，效果較明顯；根據(jù)強(qiáng)度折減法計(jì)算結(jié)果，經(jīng)過工程處理后，天然狀態(tài)和強(qiáng)降雨?duì)顟B(tài)下的滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，但安全系數(shù)處于規(guī)范要求的下限，綜合考慮程序計(jì)算結(jié)果存在的局限性和地震等不利因素的影響，滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)降低一級，為基本穩(wěn)定狀態(tài)；在施工條件允許的情況下，建議增加滑坡上方卸載方量，提高施工質(zhì)量，以減少不利因素對工程的影響。