第三系半成巖區(qū)滑坡變形特征及處治措施研究
——以云南倘甸一公路滑坡為例

田 冉，羅苾菡，楊 洋

(1.四川省地質(zhì)工程勘察院集團(tuán)有限公司，四川 成都 610036；2.云南省地質(zhì)工程勘察總公司，云南 昆明 650051)

0 前言

第三系地層由于成巖時(shí)間晚[1-2]，大多存在膠結(jié)差、巖性軟、易崩解等不良工程地質(zhì)特性[3-4]，以著名的攀西“昔格達(dá)地層”為例[5-6]，該類地層屬于典型的第三系半成巖地層，該地層主要由雜色的黏土巖、粉細(xì)砂巖等構(gòu)成，為河湖相沉積，地層壓縮性強(qiáng)，物理力學(xué)性質(zhì)差異大。在我國的西南山區(qū)合股及山間寬谷、盆地地帶大量分布，給工程建設(shè)帶來了嚴(yán)重危害。本文以云南倘甸一公路滑坡為例，介紹第三系半成巖地區(qū)滑坡處治的措施。

1 工程地質(zhì)環(huán)境條件

云南東倘公路于2014年開工建設(shè)，該公路地質(zhì)條件十分復(fù)雜，巖堆、不穩(wěn)定邊坡等不良地質(zhì)發(fā)育。位于倘甸鎮(zhèn)左側(cè)的一段邊坡在完成設(shè)計(jì)施工后隨即發(fā)生滑坡，導(dǎo)致防護(hù)工程損毀?；氯惨妶D1。

1.1 地形地貌

該滑坡位于盆地東部邊緣，屬堆積盆地的第三系丘陵地貌，標(biāo)高2 100～2 150 m，相對高差50米，地形坡度一般25°～30°。山體間溝谷開闊，切穿含水層成為地下水排泄的富集地帶。滑坡區(qū)總體地勢西高東低，邊坡位于公路左側(cè)，向上延伸為斜坡，植被發(fā)育。

1.2 地層巖性

該滑坡段的地層主要有第四系地層、第三系地層。

(1)第四系坡殘積層(Q4dl+el)粉質(zhì)黏土，硬塑，褐紅色，含約少量的碎石，石質(zhì)為砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。

(2)第三系(N)含礫粉質(zhì)黏土，褐黃色、褐灰色，硬塑狀，為中等膨脹土，卵礫石成分玄武巖，含量20%～40%不等。

(3)第三系(N)黏土巖，深灰色，半成巖，強(qiáng)風(fēng)化，呈土夾碎石狀、碎石碎塊狀混雜。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

滑坡地處康滇臺背斜和康滇臺褶皺帶之間，主要控制斷層為魯戛—麥地沖斷層和路莫照—龍街?jǐn)鄬?，分別從滑坡的西側(cè)和北側(cè)穿過。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景復(fù)雜，總體上新構(gòu)造運(yùn)動、深部構(gòu)造變形、斷層活動及現(xiàn)代地殼形變等均較強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)在滑坡區(qū)以東的小江斷裂和以西的普渡河斷裂。

滑坡區(qū)位于小江斷裂和普渡河斷裂之間的南北向條狀地塊的西緣。兩條斷裂帶上歷史上均發(fā)生過多次M≥6級的強(qiáng)震，最大震級達(dá)8級。兩個(gè)地震帶地震活動總體表現(xiàn)為頻率高、強(qiáng)度大。中間所夾持的地塊與鄰近地塊處于不等速的相對活動中，滑坡區(qū)對于所處地塊來說是相對穩(wěn)定的。對于所處地塊的相鄰地塊來說則是不穩(wěn)定的。

1.4 巖土力學(xué)參數(shù)

采用了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、室內(nèi)土工試驗(yàn)，測得各巖土地層物理力學(xué)參數(shù)取值如表1。由表1可知，構(gòu)成本滑坡的主要地層巖土力學(xué)參數(shù)低，邊坡自穩(wěn)性差。

表1 滑坡區(qū)巖土力學(xué)參數(shù)

1.5 水文地質(zhì)條件

1.5.1 地下水類型及特征

滑坡區(qū)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩個(gè)類型?？紫端x存于第四系殘坡積粉質(zhì)黏土和第三系含量粉質(zhì)黏土中，主要分布于斜坡上部地層。含水層結(jié)構(gòu)較均勻，堆積松散，天然孔隙比大，富水性強(qiáng)，透水性強(qiáng)。由于地形坡度較陡、含水層松散土體厚度小，孔隙水無穩(wěn)定水位，一般僅在靠近低洼部位局部飽水?；鶐r裂隙水主要賦存于新第三系黏土巖風(fēng)化裂隙中。在整個(gè)滑坡區(qū)均有分布。其富水性受裂隙類型、性質(zhì)、發(fā)育程度的控制。區(qū)內(nèi)黏土巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，多呈半閉合狀。淺表層風(fēng)化裂隙發(fā)育，地下水儲水空間較好。富水性中等，透水性較弱。裂隙水分布不均勻，裂隙連通相對較差，含水層間水力聯(lián)系不密切，無連續(xù)水位。

1.5.2 地下水補(bǔ)、徑、排

滑坡區(qū)微地貌單元為深切斜坡區(qū)，斜坡坡度較陡。區(qū)內(nèi)地下水主要接受降雨補(bǔ)給，總體由東向西往坡腳方向徑流，在溝谷底部呈散流狀排泄。地下水徑流途徑較長，水的交替循環(huán)周期較長?；聟^(qū)地下水類型為孔隙水和裂隙水，為區(qū)域水文地質(zhì)單元的徑流區(qū)?？紫端捎诤畬油杆暂^強(qiáng)，主要接受降雨補(bǔ)給，賦存于殘坡積和第三系地層的地下水易向低處徑流排泄，排泄量受降雨影響明顯且較迅速，地下水位不穩(wěn)定，動態(tài)變化大。

由于構(gòu)造的影響，第三系黏土巖破碎，富水性中等，透水性稍弱；物理力學(xué)性質(zhì)較差，易形成軟弱結(jié)構(gòu)面，誘發(fā)坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

2 滑坡變形特征

2.1 滑坡體空間形態(tài)

圖2 滑坡工程地質(zhì)平面圖

2.2 滑坡體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

據(jù)調(diào)查，滑坡為土質(zhì)邊坡，邊坡體主要物質(zhì)組成為第三系含礫粉質(zhì)黏土夾黏土巖地層，土層松散，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水極易軟化，該地層組成的高邊坡極易產(chǎn)生滑坡；其中第三系黏土巖分布在邊坡上部，屬半成巖，強(qiáng)風(fēng)化，呈土夾碎石狀，碎石手捏易碎，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水極易軟化，該地層組成的高邊坡同樣極易產(chǎn)生滑坡。

滑坡體中部較厚，前、后部較薄，中部厚度為11.2 m左右。除雨季外，邊坡體內(nèi)地下水量總體偏弱，無統(tǒng)一地下水面。

2.3 滑坡體現(xiàn)狀

滑坡于2015年邊坡防護(hù)施工完成后產(chǎn)生滑動，滑動方向垂直于公路?；卢F(xiàn)狀為邊坡整體下滑變形，拱形格防護(hù)結(jié)構(gòu)已完全破壞，坡體上發(fā)育無數(shù)的張拉裂縫和鼓脹裂縫；滑坡后緣位于坡口線以外3～10 m，滑坡后緣產(chǎn)生了1～3 m的錯(cuò)落陡坎；滑坡前緣位于坡腳，坡腳擋墻已基本全部被剪斷推倒，其中邊坡中段已整體下滑，擋墻被下滑坡體掩埋，前緣滑至公路中線。

由于滑坡地層松散，滑坡體上裂縫發(fā)育，雨季雨水滲入會引起地層軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低，邊坡進(jìn)一步失穩(wěn)，滑坡體將會進(jìn)一步下滑，滑坡的范圍和規(guī)模也將進(jìn)一步擴(kuò)大(圖3和圖4)。

圖3 滑坡后緣陡坎 圖4 邊坡防護(hù)結(jié)構(gòu)損毀

3 滑坡成因分析

滑坡的發(fā)生與發(fā)展有其基礎(chǔ)條件和誘發(fā)因素。本滑坡發(fā)生的基礎(chǔ)條件是巖層性質(zhì)、水文條件，誘發(fā)因素為人類工程活動。

3.1 地層巖性

該段地層為第三系含礫粉質(zhì)黏土夾黏土巖，自由膨脹率為70%～90%，為中等膨脹土，地層松散，力學(xué)強(qiáng)度低，遇水極易膨脹軟化，形成不穩(wěn)定地層，極易產(chǎn)生滑坡；其中第三系黏土巖分布在左側(cè)邊坡上部，屬半成巖，強(qiáng)風(fēng)化，呈土夾碎石狀，碎石手捏易碎，力學(xué)強(qiáng)度低。

3.2 人類工程活動

該段公路以挖方的形式通過，路塹開挖后形成的臨空面易造成局部的應(yīng)力集中，從而引發(fā)斜坡的卸荷失穩(wěn)。上部坡體沿較軟弱面滑塌。

3.3 水文地質(zhì)條件

水是邊坡體滑塌產(chǎn)生的重要條件，滑坡的產(chǎn)生和發(fā)展多受水文地質(zhì)條件控制。由于地層松散，雨季雨水容易滲入軟化土層，易形成軟弱面，誘發(fā)坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

4 滑坡處治設(shè)計(jì)及措施

該段滑坡體如果不及時(shí)處治，由于滑坡地層松散，滑坡體上裂縫發(fā)育，雨季雨水滲入會引起地層軟化，力學(xué)強(qiáng)度降低，邊坡進(jìn)一步失穩(wěn)，滑坡體將會進(jìn)一步下滑，滑坡的范圍和規(guī)模也將進(jìn)一步擴(kuò)大?；聲M(jìn)一步下滑掩埋下側(cè)路基，嚴(yán)重危害公路運(yùn)營安全。

該段滑坡下滑推力主要來自于邊坡體松散土層，又由于原邊坡已采用的拱形格和擋墻防護(hù)已基本全部破壞，建議采用抗滑樁對滑坡進(jìn)行處治，同時(shí)清理坡面，重新恢復(fù)坡面拱形格防護(hù)，加強(qiáng)坡面排水，滑坡處治設(shè)計(jì)圖見圖5。

圖5 滑坡處治設(shè)計(jì)斷面圖

具體處治措施：

(1)路基邊緣設(shè)一排1.5×2 m抗滑樁，樁長均為12 m，出土5 m。樁間設(shè)C20片石砼擋墻，墻頂寬50 cm，高5 m，基礎(chǔ)埋深1 m。墻填回填50 cm碎石反濾層。樁后三級邊坡刷順后采用現(xiàn)澆拱形格防護(hù)，錨桿長3 m。

(2)原路基擋墻上設(shè)置錨索框格梁進(jìn)行加固，框格梁間距5×2 m，10 m為一段，錨索采用4束，錨索長均為18 m(包含10 m錨固段)，入射角度15°，錨索設(shè)錨定拉力設(shè)計(jì)值400 KN。

(3)左側(cè)錨索擋墻后第一級坡面設(shè)置錨索框格梁，框格梁間距5×5 m，錨索長均為20 m(包含10 m錨固段)，入射角度15°，錨索設(shè)錨定拉力設(shè)計(jì)值400 KN。第二、三級坡面采用現(xiàn)澆拱形格防護(hù)，錨桿長3 m。

(4)邊坡腳設(shè)仰斜式排水孔，排水孔均為8 m長，水平間距10 m。

(5)各級邊坡之間設(shè)2 m平臺，平臺上設(shè)排水溝，坡面上設(shè)急流槽，理順排水系統(tǒng)。

5 討論

第三系半成巖地層水穩(wěn)性極差，非常容易崩解軟化，此外部分黏土巖還有具有很強(qiáng)的膨脹性，因此也導(dǎo)致了該類地層中路塹邊坡的穩(wěn)定性很差[6]。自然斜坡或人工邊坡在受到地表水、地下水的作用后出現(xiàn)表面溜坍、垮塌甚至如本文案例中的整體滑坡[7]。弱膠結(jié)的砂巖在雨水沖刷下出現(xiàn)流失，坡體表面的防護(hù)結(jié)構(gòu)脫空，基本失效。

針對第三系半成巖地層的邊坡防護(hù)，應(yīng)在開挖后首先完成截排水溝的施工[8]。邊坡表面應(yīng)進(jìn)行植物防護(hù)[9]，必要情況下可噴灑防沖刷液，坡內(nèi)應(yīng)設(shè)置小間距仰斜式排水管。對于半成巖邊坡，應(yīng)在具備條件的情況下盡量放緩邊坡，坡腳應(yīng)設(shè)置強(qiáng)支擋結(jié)構(gòu)。該類邊坡的防護(hù)措施，應(yīng)按照“排水優(yōu)先、強(qiáng)腰固腳、放緩坡率、生態(tài)防護(hù)、旱季施工”的思路進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)和施工。

6 結(jié)語

從工程建設(shè)角度，如果對第三系半成巖地層的工程地質(zhì)特性認(rèn)識不清，在工程的建設(shè)期或運(yùn)營期都可能發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，不僅增加工程費(fèi)用還可能影響運(yùn)營安全。因此在第三系半成巖地層修建公路邊坡工程時(shí)，應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)，采取針對性的措施，提高防護(hù)設(shè)計(jì)的可靠性和合理性，從而節(jié)省造價(jià)，提升公路的服役水平。