紅巖嘉陵江大橋左岸岸坡的穩定性分析

任國峰 劉惠軍 李昭文 董 瑞 陳子龍

（成都理工大學 環境與土木工程學院，四川 成都610059）

滑坡是常見的地質災害之一，常常會摧毀房屋、中斷交通、阻礙河流、破壞各種地下管線等，對人民的生命和財產安全造成極大的危害[1-3]。特別是在西南地區，其獨特的地形地貌、地層巖性、氣象水文等條件，都是孕育滑坡的溫床，造成的損失也是巨大的。某些人類工程活動會為滑坡的產生提供有利的地形條件。

在嘉陵江大橋左岸岸坡，在橋址上下游幾百米范圍內的人類工程活動導致坡腳開挖、岸坡穩定性變差、坡體上產生裂縫。在廣元發生多期強降雨的影響下，坡體發生滑動的可能性較大，因此對坡體穩定性做出準確評價并進行治理是十分必要的。

1 滑坡特征

1.1 滑坡基本特征

嘉陵江左岸岸坡斜向坡長約110m，寬約170m，面積約為1.7×104m2，厚約25m左右，體積約40×104m3，其主滑方向為180°，為中型巖質牽引式滑坡。滑坡體右以橋址上游120m地面陡緩交界處為界，左以紅巖嘉陵江大橋橋址下游50m處為界，前緣以岸坡坡腳與河床交界地帶為界，后緣以鄉村道路前方40m處為界。滑坡整體平面呈圈椅狀，橋址處呈山嘴斜坡伸入河床，滑坡整體坡度為30°～40°，坡體后緣為平臺，上部由于堆砂，對坡體形成加載。坡體上植被茂盛，滑坡前緣受采砂采金活動影響，坡腳開挖嚴重（見圖1、照片1）。

圖1 滑坡平面圖

照片1滑坡全貌圖

該滑坡滑體物質組成為第四系全新統粉質粘土夾塊石和下部破碎的砂泥巖地層，滑坡體基巖中上部的砂巖與泥巖的破碎部位為滑面所在的位置，砂巖、泥巖產狀90°∠25°。

1.2 滑坡區概況

1.2.1 地質條件

勘查區位于川東北低山、丘陵地帶，屬于多向寬谷圓頂低山地貌，平均坡度約15～25°，存在多個高陡坎，有臨空面條件，存在有利于滑坡形成的地形地貌條件。

1.2.2 物質組成

該滑坡表層主要為粉質粘土夾塊石，結構松散，粘聚力小，孔隙度大，有利于雨水透過地表，形成地下水；下伏基巖主要為侏羅系上統蓮花口組（J3l）泥巖夾薄層砂巖，節理裂隙發育。在外界因素的觸發下，坡體易沿強風化的砂泥巖軟弱結構面向下滑動。

1.2.3 地震

紅巖嘉陵江大橋滑坡受“5.12”地震影響，斜坡表層巖土體松動，基巖巖體裂隙進一步擴展，坡體穩定性下降。

1.2.4 降水

長期的降雨使雨水滲入地下的水量大為增加，一方面使巖土體由于吸水而導致自身重量增加，另一方面又使巖土體的抗剪強度降低，從而誘發坡體沿著潛在的滑移面發生蠕滑，導致了滑面的產生[4]。

1.2.5 人類工程活動

施工單位在橋址上下游挖金，同時修建進場道路，在坡頂堆載，對紅巖嘉陵江大橋上下游巖坡的破壞產生了根本性的影響。

1.3 滑坡變形特征

據訪問，嘉陵江大橋橋址下游50～500m范圍內于2011年、2012年在岸坡坡腳進行嚴重的取土作業，導致岸坡坡頂開裂嚴重，且隨時間逐漸垮塌。在2013年，橋址上游300m范圍內，由于坡腳開挖嚴重，滑坡后緣在降雨的作用下出現多條裂縫。其中滑坡體中部有2條小裂縫，拉開距離0.1～5cm，后緣出現13條平行裂縫，滑坡后緣滑坡臺坎高0.20～0.6m，裂縫寬約30～70cm，發育長度約20～40m，拉裂縫一直延伸到滑坡體右側坡腳。

2 滑坡形成機制

該滑坡的形成機制為塑流--拉裂式[4]。由于人類工程活動，坡腳形成臨空面，在降雨的作用下，上部土體及巖石擠壓下部軟巖，使下部軟巖產生塑性流動并向臨空方向擠出，進而導致上覆較堅硬的巖層發生拉裂、解體和不均勻沉降。在雨季期間，雨水不斷滲入土體，既增加了坡體重量，又促進了塑流變形的發展，軟化滑動面，降低了抗剪強度，進而導致坡體變形失穩，產生滑移。因此嘉陵江大橋左岸岸坡的形成與特定的地質條件、物質組成、地震、降水、人類工程活動有關。

3 滑坡穩定性分析

3.1 定性分析

根據目前滑坡體上裂縫的發生、發展來看，該滑坡已經處于不穩定階段，且坡體上的裂縫仍處于相繼發展的階段，變形會進一步加劇。尤其在持續降雨后，滑坡整體的穩定將大幅度降低。

3.2 定量分析

3.2.1 滑面的搜索

滑坡穩定性計算的方法有很多，根據滑坡滑動面的形態及滑坡的特征，這里采用Rocscience公司的Slide6.009先搜索出滑坡典型剖面的最危險滑面，然后采用傳遞系數法對滑坡穩定系數及滑坡推力進行計算。

根據地質剖面對其進行了簡化分析，整個地層分為了四部分，上部土層、中部基巖分砂巖和泥巖，下部為卵礫石層。對岸坡1-1′剖面進行了計算，計算模型見圖2，滑面搜索結果見圖3。

圖2 滑坡地質剖面圖

圖3 剖面滑面搜索結果

3.2.2 計算方法及參數的選取

根據Slide軟件搜索出的最危險滑面，筆者采用最危險滑面對滑坡的穩定系數及推力進行了計算，穩定系數計算公式如下：

φj—第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數（j=i），

φj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tgφi+1；

Wi—第i條塊的重量（kN/m）；

Ci—第i條塊內聚力（kPa）；

φi—第i條塊內摩擦角（°）；

Li—第i條塊滑面長度（m）；

αi—第i條塊滑面傾角（°）；

βi—第i條塊地下水流向（°）；

A—地震加速度（單位：重力加速度g）；

Kf—穩定系數。

嘉陵江左岸岸坡穩定性計算參數的確定主要是根據室內試驗以及地區經驗，滑坡穩定性計算參數值見表1。

表1 嘉陵江左岸岸坡穩定性計算參數取值表

3.2.3 滑坡穩定性計算與評價

按上述公式及計算參數，對滑坡典型剖面進行2種工況的計算，計算工況及計算成果見表2。

表2 滑坡穩定性計算結果表

計算結果表明：天然狀態下，滑體穩定系數Fs=1.511-1.762，處于穩定狀態。暴雨狀態下，滑體穩定系數Fs=1.364-1.588，處于穩定狀態。結果表明嘉陵江左岸岸坡不論是處于天然或暴雨狀態均處于穩定，但暴雨或嘉陵江水位漲落對滑坡穩定系數的影響較大。

4 結語

經過分析，嘉陵江左岸岸坡為巖質滑坡，其形成機制為塑流-拉裂式，穩定性分析結果表明滑坡在天然及暴雨狀態下均處于穩定狀態。

鑒于滑坡對嘉陵江大橋正常施工及安全運行影響較大，建議采取如下措施：（1）加強滑坡監測，及時了解滑坡動態，為下一步采取措施提供科學的依據；（2）植入抗滑樁工程；（3）削坡。

[1]李秀珍，孔紀名，鄧紅艷，等.“5.12”汶川地震滑坡特征及失穩破壞模式分析[J].四川大學學報（工程科學版），2009，5（3）.

[2]吳亞子，傅榮華，王健，等.大渡河松坪滑坡形成機制及穩定性分析[J].水土保持研究，2011，4（2）.