云南躍進至諾鄧公路K39+715 滑坡的穩(wěn)定性分析

彭晉PENG Jin

（昆明理工大學地科系，昆明 650093）

（Department of Earth Sciences，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

0 引言

隨著我國西部大開發(fā)，公路建設的逐步深入，公路、橋梁等許多線性工程必須經(jīng)過地形切割強烈，山巒起伏，溝壑縱橫，地質(zhì)條件極其復雜。滑坡是內(nèi)外因素共同作用的結(jié)果[1-3]，地層巖土性質(zhì)、地質(zhì)結(jié)構(gòu)和不良地形地貌等因素是決定邊坡穩(wěn)定的內(nèi)在因素；強降雨、人類活動等是觸發(fā)邊坡失穩(wěn)外在因素。滑坡是山區(qū)公路建設最常見的地質(zhì)災害，一旦失穩(wěn)，直接危及公路的正常營運，危及到滑坡周圍的建筑及居民的安全[4]，涉及到國民經(jīng)濟的各個方面和部門[5]。因此對山區(qū)公路滑坡的穩(wěn)定性分析及其處治具有重要的意義。

1 工程概況

北斗段K39+715 滑坡為原老路在該區(qū)域堆積廢方，且邊坡上第四系堆積層厚度較大，土體松散，富水性強，形態(tài)近似圈椅形，周界模糊。滑坡后壁不明顯，主拉張裂寬約0.1～0.2 米，兩側(cè)滑壁不明顯，局部見剪切裂縫發(fā)育，滑體縱向裂縫較發(fā)育，橫向裂縫發(fā)育較差。場區(qū)巖層主要有：上部第四系含礫粉質(zhì)黏土、碎石土；下伏白堊系下統(tǒng)景星組及侏羅系上統(tǒng)壩注路組地層，由紫紅、紫灰、灰綠色泥巖、粉砂巖、砂巖夾泥灰?guī)r組成，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，風化差異明顯，巖體呈軟硬鑲嵌結(jié)構(gòu)，泥巖層中發(fā)育軟弱結(jié)構(gòu)面，稱之為“滇西紅層”。鉆探表明，滑坡區(qū)內(nèi)含礫粉質(zhì)黏土，孔隙水豐富，透水性弱，富水性較強，裂隙水富水性弱～中等，為相對隔水層。因而其上部的松散堆積層中形成上層滯水，徑流方向總體順坡向。區(qū)內(nèi)地下水主要靠大氣降水補給；地下水向谷坡下方逕流，在形低凹處（沖溝、陡坎腳）溢出，或補給河水。地下水動態(tài)變化較大，受季節(jié)、地形及地表水控制。旱季時，地下水位埋藏較深，雨季到來時，地下水位可能急劇上升。

2 變形特征

橋梁下沖溝受地表水長期沖涮，局部已形成臨空面，局部路基出現(xiàn)裂紋，經(jīng)過3 次注漿，裂紋未擴大，路基趨穩(wěn)。由于公路擴建施工時受到擾動，2012年9月29 日，該地區(qū)下了一場暴雨，K39+670～+680 段路面出現(xiàn)貫通路基的裂紋，路基左擋墻開裂，并有地下水滲出，路基左側(cè)局部可見張拉裂縫和剪切裂縫，路基右側(cè)坡體有大量張拉裂縫，路面變形錯位。位于坡體的K39+775 中橋已有變形，0#橋臺兩側(cè)擋墻開裂，2#橋墩右側(cè)擋板開裂，2#橋墩系梁右側(cè)出現(xiàn)張拉裂紋，寬度1～2mm，橋面受到擠壓，收縮縫基本消失，橋面可見起伏，并有橫向位移，位移量10～15mm。滑坡現(xiàn)處于蠕動擠壓階段。隨著時間的推移，接著雨季降水來臨，滑坡將會進一步發(fā)展擴大和滑動，對公路路基和橋梁將帶來嚴重威脅、危害，應及時進行處治。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 定性分析 K39+715 滑坡地形較陡，坡度25～40°；巖土軟弱，基巖受區(qū)域構(gòu)造影響巖體節(jié)理裂隙發(fā)育、破碎、風化強烈，地下水水位埋深淺，加之人工開挖坡腳而產(chǎn)生的。邊坡經(jīng)雨水和地表水滲入地下，巖土軟化，使坡體重度和下滑力增大，滑坡體勢能增大，抗滑力減小。現(xiàn)處于蠕動擠壓階段，滑體現(xiàn)已疏松，裂縫發(fā)育，易于地表水滲入，不利滑體穩(wěn)定。另一方面，隨著雨季來臨及時間的推移的影響，滑坡將會進一步發(fā)展擴大和滑動。

3.2 定量分析

3.2.1 計算參數(shù)的選擇

①土層重度（γ）：滑體巖土天然重度，采用野外和室內(nèi)試驗的平均值，取17.9kN/m3，飽和重度取計算值20.6kN/m3，浮重度10.6kN/m3。

②動帶（面）土抗剪強度（C、Φ）：因滑動帶含角礫、碎石較多，且目前處于旱季，取樣及室內(nèi)試驗差異性較大，采用臨近工點詳勘資料C=23.5kPa，Φ=14.2°。反算C、Φ值時，選用2-2’縱斷面，并以假定C=23.5kPa，求得Φ=14.66°。根據(jù)現(xiàn)場觀察、土工試驗、反算結(jié)果和經(jīng)驗，綜合分析確定滑坡穩(wěn)定性計算內(nèi)聚力C＝23.5kPa，內(nèi)摩擦角Φ＝14.66°。

③幾何參數(shù)：滑體幾何尺寸（地下水位以上條塊面積、地下水位以下條塊面積，滑面長，滑面傾角和地下水流向角）由計算地質(zhì)剖面量取。

④：地震加速度=0.15g；根據(jù)《云南省地震動峰值加速度區(qū)劃圖》（GB18306-2001）及《云南省地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖》路線所經(jīng)區(qū)段抗震設防烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度為0.15g，地震動反應譜特征周期為0.45s。

3.2.2 滑坡穩(wěn)定性計算 滑坡滑體主要為第四系松散堆積物，基本為土質(zhì)滑坡。工程揭露，滑坡滑動面（帶）成折線形，采用傳遞系數(shù)法[6]進行穩(wěn)定性分析，如下所示：

式 中：Rn=（Wn（（1-ru）+cosan-Asinan）-RDn）×tanφn+CnLn；Tn=Wn（sinan+Acosan）+TDn。

式中ψj—第i 塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1 塊段時的傳遞系數(shù)（j=i），即ψj=cos（ai-ai+1）-sin（ai-ai+1）tanφi+1；

ru=滑坡水下面積/滑坡總面積×2。

滑坡推力計算公式：Pi=Pi-1×ψ+Ks×Ti-Ri

式中：Pi——第i 條塊的推力（KN/m）；Pi-1——為第i條塊的剩余下滑力推力（kN/m）。

下滑力：Ti=Wi（sinαi+Acosαi）-NWisinβicos（αi-βi）；

抗滑力：Ri=Wi（cosαi-Asinαi）-NWi-NWisinβisin（αi-βi）tanφi+CiLi；

傳遞系數(shù)：ψ=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）tanφi；

孔隙水壓力：NWi=γWhWLicosαi；

滲透壓力平行滑面的分力：TDi=NWisinβicos（αi-βi）；

滲透壓力垂直滑面的分力：RDi=NWisinβisin（αi-βi）。

3.2.3 計算結(jié)果 計算斷面選在滑坡主滑段控制性結(jié)構(gòu)面的2-2＇斷面，采用“理正巖土邊坡穩(wěn)定分析系統(tǒng)”軟件，通過“復雜土層土坡穩(wěn)定計算-折線形滑面-指定滑面計算安全系數(shù)及剩余下滑力”進行四種工況下的安全系數(shù)及剩余下滑力計算，計算中，對滑坡三個典型斷面（1-1＇、2-2＇、3-3＇）在四種工況下進行了穩(wěn)定性計算，結(jié)果詳見表1：由表1 可知，在工況1、工況2 條件下，三個斷面穩(wěn)定性系數(shù)≧1.00，處于穩(wěn)定狀態(tài)或極限穩(wěn)定狀態(tài)。工況3 暴雨情況下，除斷面1，其穩(wěn)定性系數(shù)均小于等于1，說明在暴雨情況下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。工況4 地震條件下，除斷面1，其穩(wěn)定性系數(shù)均小于1，滑坡在地震條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，斷面1 由于堆積土層薄，剪出口較高，故處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 四種工況下滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果表

4 結(jié)論

4.1 通過傳遞系數(shù)法進行穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，在天然狀態(tài)下，處于穩(wěn)定狀態(tài)，但滑坡縱向裂縫及其發(fā)育，雖然沒有貫通，但其前部已形成了剪切帶。在暴雨和地震工況下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。隨著時間的推移和降雨雨水下滲的影響，滑坡將會進一步發(fā)展擴大和滑動。

4.2 鑒于K39+715 滑坡整體不穩(wěn)定，滑坡下滑力較大（776.42kN/m～2709.65kN/m）。作如下建議：①右側(cè)沖溝設置攔沙壩，左側(cè)邊坡切坡減載，挖方棄土置于坡腳進行反壓；②進行工程治理設計時，宜采用滑坡滑面穩(wěn)定性計算工況1、2 時滑坡下滑力，并以工況3、4 時滑坡下滑力校核。③由于滑坡下滑力較大，建議路線兩側(cè)以抗滑樁為主體支擋工程。④加強地表水管理和設置系統(tǒng)排水治理工程，是本治理工程成敗的關鍵之一。為了防止渠水滲入滑體影響滑坡穩(wěn)定，水渠應進一步加強防滲漏措施和監(jiān)測工作。

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[5]王恭先，徐峻齡，劉光代，李傳珠.滑坡學與滑坡防治技術(shù)[M].中國鐵道出版社，2004.

[6]中華人民共和國國土資源部.DZ/T0219－2006，滑坡防治工程設計與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標準出版社.