四川紅層地區(qū)基巖順層滑坡干濕循環(huán)下滑帶土強度特征研究

李春旭 肖學沛

（四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610059）

0 引言

滑坡對公路建設影響十分巨大，而基巖順層滑坡以其破壞范圍大，破壞力強著稱，以往的研究主要關注于滑坡地區(qū)滑帶土在暴雨過程中充分浸潤飽和軟化后的強度弱化研究。對于一般滑坡可以認為滑帶土長期處于飽和狀態(tài)，強度不斷弱化從而導致滑坡的發(fā)生。但實際工作中，處于庫區(qū)的滑坡，滑帶土長期受庫區(qū)內(nèi)水位漲落影響，其強度變化與普通滑坡有一定的區(qū)別，本文結(jié)合工程實例，通過對四川樂山至馬邊高速公路初步勘察過程中發(fā)現(xiàn)的馬邊縣某庫區(qū)內(nèi)紅層基巖順層滑坡為例，通過野外勘察、室內(nèi)試驗的手段對山區(qū)紅層基巖順層滑坡干濕循環(huán)下滑帶土強度特征研究進行研究。

對揭示滑帶土強度特征、認識滑坡的形成機理、判識滑體的再滑與否等都具有重要的指示意義[1]。

通過采用壓汞試驗獲取土體微觀結(jié)構參數(shù)的方法，曾召田等[2]研究了干濕循環(huán)作用下膨脹土的孔徑分布特征與基質(zhì)吸力的變化規(guī)律;張英等[3]發(fā)現(xiàn)，在凍融循環(huán)作用下，土體的孔隙分布發(fā)生改變，其孔徑、孔密度均增大;唐瑞華等[4]的研究表明，孔隙分布特征與其形成過程密切相關。張芳芝等[5]研究發(fā)現(xiàn)，干濕循環(huán)改變SWCC，同時也會使同等含水率所對應的基質(zhì)吸力減小。

1 工程概況

在工程區(qū)內(nèi)，構造類型以NE 向和NS 向的褶皺為主，受利店～新繁向斜與路線尾部相交，向斜影響，巖層傾向坡外，發(fā)育有大型基巖順層滑坡（圖1-1）

圖1-1 兩處基巖滑坡

2 地形地貌

滑坡區(qū)地處四川盆地向西南山地過渡地帶，高程一般600～1000m，高差100～400m，屬于中等切割構造侵蝕低山、中山地貌，河流切割較深，多呈“U”字型，縱向溝谷與山脈走向近于平行，形如梳狀或樹枝狀。

3 地層巖性

走廊帶內(nèi)出露的地層為侏羅系（J）、白堊系（K）和第四系（Q）。侏羅系及白堊系則主要為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖沉積；第四系為松散砂礫、粘土、塊碎石土等沉積。

4 地質(zhì)構造

研究區(qū)位于揚子準地臺西部的二級構造單元上揚子臺褶帶西北側(cè)。西鄰康滇地軸，東接四川臺拗。新構造運動以大面積整體性、間歇性抬升為主，并具有抬升幅度西部大于東部的掀斜性和沿邊界斷裂的差異性運動的特點，主要表現(xiàn)為河流下切形成多級階地。第三紀末期以來，由于本區(qū)劇烈抬升，形成強烈下切的峽谷地形，山勢陡峭，沖溝短而坡降大。

5 氣象水文

滑坡區(qū)地勢高差懸殊，氣候垂直變化顯著。平均降水量586.3～851.2mm，研究區(qū)暴雨多集中在6、7、8 月，最大日降雨量可達100mm，在暴雨中心區(qū)往往觸發(fā)滑坡復活，是不良物理地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)生的主要誘發(fā)因素。區(qū)內(nèi)水系發(fā)達，水資源豐富。河流主要馬邊河。

0 水文地質(zhì)條件

地下水豐富，類型齊全。根據(jù)地下水形成的自然條件、水理性質(zhì)及水力特征，地下水可分為四大類：松散巖類孔隙潛水、碎屑巖孔隙裂隙層間水、基巖裂隙水。

6 滑坡特征

1 號基巖順層滑坡后緣及兩側(cè)以山梁為界，下部以馬邊河為界；總體平面形態(tài)呈舌狀，后緣高程約為620m，前緣高程約450m，相對高差約170m，其長度約940m，橫向?qū)挾燃s620m，坡向約337°，坡表主要由粉質(zhì)粘土和塊石組成，滑體下部在降雨期經(jīng)常發(fā)生局部土質(zhì)蹓坍和垮塌。

2 號滑坡后緣及兩側(cè)以山梁為界，下部以馬邊河為界；總體平面形態(tài)呈舌狀，后緣高程約為690m，前緣高程約450m，相對高差約240m，其長度約940m，橫向?qū)挾燃s620m，坡向約337°，滑坡后緣厚度約8m，前緣厚度約59m，總體方量約102.4 萬方；地形坡度11～25°。

兩處基巖滑坡前緣均處于庫區(qū)水位線以下，庫區(qū)水位呈長期周期性漲落，導致坡腳巖土體強度不斷降低而誘發(fā)滑動。

7 工程地質(zhì)特征

7.1 滑坡巖土體組成

兩個滑坡體物質(zhì)組成相差不大，滑坡表層土為1-3 米為粉質(zhì)粘土，黃褐色，可塑狀，下部為砂、泥巖呈互層狀產(chǎn)出。砂巖呈灰白色，以長石為主，節(jié)理裂隙發(fā)育。粉砂質(zhì)泥巖呈紅褐色，以粘土礦物為主。

7.2 滑帶土特征

通過現(xiàn)場鉆孔巖芯揭示，兩個基巖順層滑坡滑帶均為粉砂質(zhì)泥巖軟弱帶，粉砂質(zhì)泥巖具有飽水軟化，脫水開裂的特征，通過鉆探取樣，巖芯呈碎塊狀、片狀，滑帶見明顯擠壓、破碎及鏡面擦痕，圖3-1、3-2。

圖3-1 1號滑坡滑帶

圖3-2 2號滑坡滑帶

8 試驗方案

8.1 滑帶土的天然物理參數(shù)

通過現(xiàn)場調(diào)查及鉆探可知，滑坡巖土體以砂巖及粉砂質(zhì)泥巖互層狀產(chǎn)出，根據(jù)巖層產(chǎn)狀及巖性，取滑坡體中后部巖性相一致的粉砂質(zhì)泥巖樣品，用保鮮膜包好后，24 小時內(nèi)進行樣品物理參數(shù)的測定，得到滑帶土天然密度為2.21g/cm3，天然含水率為13.7%。

由于兩處滑坡處于庫區(qū)，庫區(qū)內(nèi)水位周期性漲落，滑坡坡腳內(nèi)的巖土體經(jīng)歷失水-飽水的長期循環(huán)過程，這種周期性的干濕交替過程，引起岸坡巖土體的組成成分、物理結(jié)構、和力學性質(zhì)的變化，可能使穩(wěn)定的岸坡向不穩(wěn)定方向演化發(fā)展。故試驗將樣品進行干濕交替試驗，模擬實際情況，將樣品進行飽水24 小時后進入烘箱烘干，烘干后進行剪切試驗，如此交替7 次。

9 干濕交替下滑帶土強度特征

先對樣品進行剪切試驗，得出第0 次的試驗數(shù)據(jù)，之后對樣品的每一個干濕交替循環(huán)后，進行剪切試驗，通過對試驗數(shù)據(jù)的分析可知，在干濕交替作用下，土體抗剪強度下降程度較大，在下降到一定程度后，抗剪強度逐漸趨于穩(wěn)定。內(nèi)摩擦角也有不同程度的降低，圖6-1，表6-2。

圖6-1 樣品干濕交替循環(huán)下粘聚力和內(nèi)摩擦角變化曲線

表6-2 樣品干濕交替循環(huán)下強度參數(shù)表

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，我們可以得出樣品每次干濕循環(huán)下抗剪強度參數(shù)的變化幅度。內(nèi)摩擦角變化幅度為第1 次降低2.52%、第二次降低1.03%、第三次降低2.47%、第四次降低3.86、第五次降低1.83%、第六次降低1.97%、第七次降低1.37%，單次變化幅度小于4%。粘聚力變化幅度為第一次降低31.21%，第二次降低33.02%，第三次降低39.49%，第四次降低25.85%，第五次降低19.54%，第六次降低5.25%，第七次降低2.10%，通過試驗可以得出以下結(jié)論，樣品在干濕交替循環(huán)后，強度有所降低，內(nèi)摩擦角降低幅度在4%以內(nèi)，粘聚力最大降幅為39.49%，前四次整體降低達72.1%，隨后降幅減小，逐漸趨于穩(wěn)定。

10 結(jié)論

以樂山至馬邊高速公路初步勘察工程研究區(qū)紅層基巖滑坡為研究對象，通過室內(nèi)模擬干濕循環(huán)試驗研究了滑帶土抗剪強度變化規(guī)律。得到以下結(jié)論：

(1) 干濕循環(huán)作用下飽和滑帶的抗剪強度有明顯的變化規(guī)律。

(2) 在干濕循環(huán)作用下，滑帶土的黏聚力和內(nèi)摩擦角有明顯的降低規(guī)律，內(nèi)摩擦角降幅小于4%，粘聚力在四次交替后強度下降幅度最大，之后下降幅度逐漸趨于穩(wěn)定。

(3) 庫區(qū)水位漲落會使處于水位變動區(qū)的坡體產(chǎn)生局部變形，不利于坡體的整體穩(wěn)定。強降雨則會使坡體中部的淺表層產(chǎn)生明顯變形。