淺析綜合地質(zhì)勘察方法在順層巖質(zhì)滑坡中的應(yīng)用

李龍權(quán)

（貴州省交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司）

山區(qū)高速公路建設(shè)，由于其線形指標(biāo)較高，不可避免的要對(duì)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行破壞，形成高邊坡、深路塹、高填方，處理不當(dāng)時(shí)還會(huì)誘發(fā)和加劇各種地質(zhì)災(zāi)害，增加公路建設(shè)投資，影響工期，甚至?xí)o運(yùn)營(yíng)階段帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，因此不能采用常規(guī)單一的勘察方法對(duì)不良地質(zhì)作用進(jìn)行勘察。現(xiàn)以在建某一高速公路順層巖質(zhì)滑坡為例介紹綜合地質(zhì)勘探方法在工程地質(zhì)勘察中的運(yùn)用。

1 工程概況

杭州至瑞麗高速公路（思南至遵義段）第SZTJS－12合同段K262+600～K262+780段為路塹挖方段，路塹東（小里程方向）連填方路基，西（大里程方向）接楊樹(shù)坪大橋，該段路線走向255°，區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低山溝谷斜坡地貌，坡面呈馬蹄狀，邊坡自然坡角約20°，坡形雜亂，上陡中緩下陡，坡面呈臺(tái)階狀。覆蓋層主要為黃褐色碎石土，出露巖性為奧陶系下統(tǒng)湄潭組（O1m）中厚層至厚層狀巖層主要為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖及中風(fēng)化中厚層至厚層狀灰?guī)r、泥巖，局部夾粉砂質(zhì)泥巖。巖層綜合產(chǎn)狀173°∠23°，右側(cè)最大設(shè)計(jì)挖方形成坡高為40.258 m，路塹邊坡為順向巖質(zhì)邊坡。

路塹開(kāi)挖右側(cè)形成25～30m切腳邊坡，在大氣降水等外部條件的作用下導(dǎo)致邊坡前緣產(chǎn)生蹦塌，并誘發(fā)坡體中后緣至山脊250 m范圍內(nèi)出現(xiàn)多條張拉裂縫（根據(jù)踏勘，滑坡裂縫有12條，其中L5、L6、L7、L8為橫張裂縫（其中L8位于路線右側(cè)約250 m，為后緣裂縫折線形，長(zhǎng)218 m，裂壁寬0.1～0.3 m，下錯(cuò)0.3 m，呈典型滑坡壁特征）；L5～L7與L8平行雁列狀，L1、L4為斜向裂縫，長(zhǎng)約10 m，裂縫分布范圍多處在中上部粉砂質(zhì)泥巖分布區(qū)；坡體兩側(cè)有L11、L12羽狀裂縫為滑坡邊界裂縫特征）。

2 勘察方法

2.1 工程地質(zhì)測(cè)繪

以1∶500地形圖為底圖進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪，重點(diǎn)調(diào)查滑坡區(qū)的各滑坡要素；查明滑坡分布范圍、滑帶部位、滑痕指向、傾角及滑帶的組成和巖土狀態(tài)；地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)特征及滑坡歷史調(diào)查和泉水出露地點(diǎn)及流量等。

2.2 工程物探

為了解滑坡區(qū)含水層、富水帶的分布和埋藏深度，了解下伏基巖起伏和巖性變化及滑坡有關(guān)的斷裂破碎帶范圍，在滑坡體上共布設(shè)橫測(cè)線4條、縱測(cè)線6條高密度視電阻率測(cè)探剖面進(jìn)行高密度電測(cè)剖面電測(cè)，高密度電測(cè)線位置見(jiàn)表1。

根據(jù)高密度電測(cè)剖面，圖像結(jié)合鉆探資料，較為準(zhǔn)確對(duì)巖土層進(jìn)行劃分。工作方法與技術(shù)如下：

（1）外業(yè)數(shù)據(jù)采集

物探勘察采用高密度視電阻率測(cè)深法，執(zhí)行規(guī)范《公路工程物探規(guī)程》JTG/T（22－2009）。

表1 高密度電探測(cè)線位置統(tǒng)計(jì)表

（2）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

采用軟件：Geogiga Rtomo高密度電阻率法數(shù)據(jù)處理軟件。根據(jù)外業(yè)采集數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸軟件輸入微機(jī)，先后進(jìn)行剔除壞點(diǎn)、圓滑、地形改正（兩次）、反演（兩次）成圖，主要圖件為高密度視電阻率反演剖面圖。

2.3 工程鉆探

依據(jù)物探采集資料，相應(yīng)的在該滑坡體上布置滑坡縱剖面Ⅰ－Ⅰ～Ⅵ－Ⅵ、橫剖面1－1～4－4共10條剖面，并在Ⅱ－Ⅱ～Ⅴ－Ⅴ縱剖面上的變坡點(diǎn)、同橫剖面1－1～4－4的交點(diǎn)位置以及滑坡邊界共布設(shè)鉆探驗(yàn)證孔22個(gè)，用于了解滑坡體的內(nèi)部構(gòu)造，確定滑動(dòng)面的范圍、深度和數(shù)量，并用于觀測(cè)滑坡深部的滑動(dòng)動(dòng)態(tài)。

鉆探設(shè)備：XY－180型油壓鉆機(jī)；

鉆探深度：控制在推測(cè)潛在滑面下5～8 m，個(gè)別鉆孔作為控制孔或滑坡監(jiān)測(cè)的需要，深度鉆至滑動(dòng)面（帶）以下6～10 m；

鉆探放樣：采用GPS實(shí)地放孔，鉆探終孔后收孔；

鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：《建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ87－92）。

2.4 探井

在Ⅰ－Ⅰ、Ⅵ－Ⅵ兩條縱剖面上共布置探井7個(gè)，用于確定滑坡周界和滑坡壁，觀測(cè)滑坡體的變化，滑動(dòng)帶土體結(jié)構(gòu)特征及采取滑動(dòng)帶土樣進(jìn)行試驗(yàn)。

2.5 深部位移監(jiān)測(cè)

依據(jù)物探、鉆探成果資料，為較為準(zhǔn)確的確定滑坡滑動(dòng)面（帶）深度、位移速率、主滑方向，本次深部位移監(jiān)測(cè)共選用具有代表性的鉆孔10個(gè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)工作。

監(jiān)測(cè)儀器：美國(guó)Sinco測(cè)斜儀器公司生產(chǎn)的垂直雙向數(shù)字式測(cè)斜儀（Digitilt Inclinometer System），測(cè)斜儀系統(tǒng)主要包括四部：①測(cè)斜管、②探頭、③控制電纜、④存儲(chǔ)讀數(shù)儀；

測(cè)斜原理：量測(cè)儀器軸線與鉛垂線之間的夾角變化量，進(jìn)而計(jì)算出巖、土體不同高程處的水平位移與初始值進(jìn)行比較，即可算出每一深度的位移增量S。

2.6 室內(nèi)試驗(yàn)

根據(jù)鉆探、槽探和坑探揭露，滑坡體覆蓋層為褐黃色、黃灰色碎石粘土，局部為碎石土，鑒于滑坡為巖質(zhì)滑坡，故未對(duì)覆蓋層土樣進(jìn)行取樣試驗(yàn)。僅對(duì)滑面采取2組土樣做土工試驗(yàn)，采取泥巖樣10件分別作抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。

滑坡區(qū)地表水系不發(fā)育，坡面無(wú)積水體，地下水為基巖裂隙水，水量受地形、巖性等因素控制，在地勢(shì)低洼溝谷局部沿隔水層以泉的形式出露地表，采取水樣1件作常規(guī)腐蝕性分析試驗(yàn)。

3 滑坡形成機(jī)制分析

3.1 滑坡范圍及滑坡體物質(zhì)組成

依據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪（滑坡L8橫張裂縫后壁山脊完整、穩(wěn)定）、工程物探（WTC－D04物探成果反映該測(cè)線范圍巖體破碎，以及WTC－D05～WTC－D10同WTC－D04相交附近段反映巖體破碎）、工程鉆探（鉆探驗(yàn)證4－4即WTC－D04測(cè)線上鉆探時(shí)巖體破碎，有掉塊現(xiàn)象，鉆進(jìn)困難）資料，因此判定滑坡范圍為K262+600～K262+780至右側(cè)L8橫張裂縫間的250m段，滑坡體至上而下物質(zhì)組成為：

覆蓋層為碎石土，厚度0.5～1.50 m，結(jié)構(gòu)中密至稍密狀；同強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，厚度7.5～14.50 m，巖質(zhì)軟，巖體極破碎；

中風(fēng)化灰?guī)r（局部夾泥質(zhì)灰?guī)r，泥灰?guī)r，層間附膜、泥化夾層），厚度15.5～17.50 m，中厚層狀，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖體較破碎；

中風(fēng)化泥巖，厚度較厚（本次滑坡勘察未能鉆穿），中厚層至厚層狀，巖質(zhì)較軟，巖體較完整。

3.2 滑動(dòng)面（帶）形成機(jī)制分析

根據(jù)滑坡調(diào)查結(jié)合鉆探、挖探、高密度電探及鉆孔深部位移測(cè)試，反映滑動(dòng)帶位于坡面以下17.5～23.0 m范圍，滑床面（帶）的形成受已開(kāi)挖所形成的臨空結(jié)構(gòu)面控制。

由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，使原生軟弱層產(chǎn)生層間錯(cuò)動(dòng)，使原有巖石破壞，結(jié)構(gòu)改變，為地下水滲入提供了通道，水的作用使粘粒周圍形成結(jié)合水膜，含水量增大，處于塑性狀態(tài)（泥化），強(qiáng)度降低；由于工程開(kāi)挖坡腳軟弱夾層臨空，上部巖體失去抵力，引發(fā)順層巖質(zhì)滑坡。

3.3 滑床

根據(jù)鉆探、挖探、高密度電探及鉆孔深部位移測(cè)試成果，滑床巖體為灰?guī)r，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，巖體較完整，灰?guī)r下伏泥巖為較軟巖，巖體較完整，泥巖為相對(duì)隔水層，灰?guī)r巖溶發(fā)育，前緣見(jiàn)有多次負(fù)地形，存在巖溶隱患，灰?guī)r下伏泥巖巖體穩(wěn)定，較軟巖巖體較完整，可視為滑坡治理基礎(chǔ)持力層。

4 滑坡治理參數(shù)的選取

4.1 水質(zhì)

取泉水樣經(jīng)水質(zhì)化學(xué)分析該水質(zhì)類型為［C］NaI型，即為碳酸鹽鈉質(zhì)水，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物無(wú)硫酸鹽、酸型、碳酸型、微礦化水型等腐蝕性。

4.2 巖土物理力學(xué)參數(shù)

（1）碎石土、巖層泥化夾層室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)

碎石粘土經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)灌水測(cè)試法測(cè)試，容重20.90 kN/m3。

取層理面間泥化夾層2組做重塑土剪切試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表，見(jiàn)表2。

表2 室內(nèi)物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)地質(zhì)調(diào)繪、地質(zhì)勘探、綜合物探等方法對(duì)該滑坡體進(jìn)行勘察，判斷滑坡為巖質(zhì)滑坡，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖極破碎，灰?guī)r層面間、灰?guī)r以及泥巖接觸帶泥化現(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)等，選取代表性斷面，采用折線法計(jì)算模型對(duì)正處于滑動(dòng)的邊坡進(jìn)行反算分析。結(jié)合巖土體實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，綜合給出滑坡物理力學(xué)參數(shù)，見(jiàn)表3。

表3 物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)表

總之，由于各種勘探方法的側(cè)重點(diǎn)不同，有一定的局限性，但其在特定的方面都有其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)且各方面又能相互印證，做到準(zhǔn)確可靠（即工程地質(zhì)調(diào)繪能查清滑坡可能發(fā)展的整個(gè)范圍，指導(dǎo)后繼工作開(kāi)展；工程物探可以了解下伏基巖的起伏和巖性變化及與滑坡有關(guān)的斷裂破碎帶范圍等，以及指導(dǎo)工程地質(zhì)鉆探點(diǎn)、深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)和深度；工程地質(zhì)鉆探能確定滑動(dòng)面的范圍、驗(yàn)證工程物探的準(zhǔn)確性，確定深部位移監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)、控制范圍；深部位移觀測(cè)能詳細(xì)查明滑動(dòng)帶位置和滑體不同深度處的位移情況）。

合理的運(yùn)用各種勘察方法于滑坡勘察中，能較準(zhǔn)確的建立滑坡空間模型（滑坡的性質(zhì)、范圍、厚度及規(guī)模），結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)反算的滑動(dòng)帶物理力學(xué)參數(shù)，為滑坡的設(shè)計(jì)治理提供必要的地質(zhì)依據(jù)，確保設(shè)計(jì)治理的經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠。

［1］鐵路工程地質(zhì)手冊(cè)［M］.中國(guó)鐵道出版社，1999.

［2］公路工程物探規(guī)程（JTG/T22－2009）［S］.

［3］建筑工程地質(zhì)鉆探技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JGJ87－92）［S］.