揭博高速公路典型順層邊坡破壞機(jī)理分析及防治對(duì)策研究

高偉民（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

揭博高速公路典型順層邊坡破壞機(jī)理分析及防治對(duì)策研究

高偉民
（中鐵十二局集團(tuán)第四工程有限公司，陜西 西安 710000）

摘 要：揭博高速公路分布較多的順層路塹邊坡。本文以K220+045～+257右側(cè)路塹順層邊坡為例，采用地質(zhì)調(diào)繪、病害調(diào)查和理論分析等等方法對(duì)順層滑坡的病害情況及其發(fā)育規(guī)律進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的防治對(duì)策，為順層路塹邊坡病害治理提供了可借鑒的工程經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：順層；路塹邊坡；破壞機(jī)理；防治對(duì)策

1引言

在邊坡的穩(wěn)定性問(wèn)題中，順層邊坡因勘察資料不足、設(shè)計(jì)欠妥、人為擾動(dòng)（包括開挖施工、爆破）或降雨等因素影響極易發(fā)生順層滑坡。順層邊坡的破壞模式一般分為3種：①順層滑移破壞：前緣坡腳臨空時(shí)沿順坡向?qū)用婊蜍浫踅Y(jié)構(gòu)面發(fā)生滑動(dòng)破壞，這種破壞該模式最常見，相關(guān)的研究也較為系統(tǒng)全面。②潰屈破壞：當(dāng)前緣坡腳處受阻時(shí)，巖層沿順坡向軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切破壞，這種破壞模式發(fā)生的概率相對(duì)較小，相關(guān)的文獻(xiàn)也很少；③彎折－崩塌破壞：當(dāng)巖層直立或近乎直立時(shí)，容易發(fā)生此類破壞，該類破壞也較少。

汕頭至湛江高速公路揭西大溪至博羅石壩段K220+045～+257右側(cè)路塹邊坡場(chǎng)區(qū)屬于丘陵地貌，周邊山坡較陡，然坡度約30～40°，線路與山脊線呈45°斜交切割山體中上部，坡頂反坡。邊坡汕頭端為長(zhǎng)大深切溝谷，修有民居。坡頂覆蓋層較薄，不足1m。根據(jù)勘察設(shè)計(jì)資料，邊坡巖土層主要為第四系全新統(tǒng)殘積層（Q4el）和侏羅系下統(tǒng)藍(lán)塘群（J1ln）粉砂巖、頁(yè)巖地層組成。地表無(wú)長(zhǎng)年性水流，僅在雨季有短暫地表徑流；地下水由上部土層孔隙潛水和深部基巖裂隙水組成，其補(bǔ)給來(lái)源主要靠大氣降水的入滲補(bǔ)給。

現(xiàn)場(chǎng)開挖后可見坡頂覆蓋層較薄，邊坡主體為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖及全風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖，局部可見不均風(fēng)化夾層，褐黃色～灰褐色、黑色。三級(jí)邊坡中上部為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化界線，一級(jí)邊坡K220+095～+150區(qū)段主要為炭質(zhì)頁(yè)巖，局部為全～強(qiáng)風(fēng)化的花崗巖侵入巖脈，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖體極破碎，手搓有滑膩感。炭質(zhì)頁(yè)巖巖層產(chǎn)狀：128°∠20°。其余邊坡主體為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖，局部可見炭質(zhì)頁(yè)巖出露。粉砂巖層產(chǎn)狀主要為153°～180°∠20°～30°，巖體破碎，其節(jié)理產(chǎn)狀主要為205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。線路走向279°。開挖后坡面潮濕，但未見明顯地下水出露。

2 病害調(diào)查

2014年7月25日現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)，K220+104 ～+147段一級(jí)邊坡坡面出現(xiàn)滑塌變形，其主要變形如下：

一級(jí)邊坡在K220+104～+147段坡腳處有鼓脹變形，其中K220+115 ～+135段鼓脹明顯。在K220+ 101～+104段發(fā)育有一條斜向側(cè)界（汕頭端）裂縫并延伸至二級(jí)邊坡坡腳，裂縫走向?yàn)?50°，縫寬2～10cm。在K220+147～+149區(qū)段發(fā)育有一條斜向側(cè)界（湛江端）裂縫并延伸至二級(jí)邊坡坡腳，縫寬5～15cm?；麦w左右兩側(cè)周界裂縫呈近鋸齒狀，二級(jí)坡腳K220+101～+147段出現(xiàn)下錯(cuò)變形，下錯(cuò)高度約為20～50cm，相應(yīng)區(qū)段一級(jí)平臺(tái)及排水溝破損嚴(yán)重。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)二級(jí)及以上邊坡未見明顯裂縫。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查圖片如圖1所示。

3 邊坡工程設(shè)計(jì)及實(shí)施情況

一級(jí)：坡高8m，坡率為1：1.25，采用鋼錨管格梁+拱形骨架+三維網(wǎng)植草防護(hù)。

二級(jí)：坡高8m，坡率為1：1.25，采用拱形骨架+三維網(wǎng)植草防護(hù)。

三級(jí)：坡高不等，坡率為1：1.25，采用三維網(wǎng)植草防護(hù)。

邊坡原設(shè)計(jì)為三級(jí)邊坡，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)邊坡已開挖至一級(jí)坡腳，邊坡防護(hù)工程及坡表排水系統(tǒng)尚未實(shí)施。

圖1為一級(jí)邊坡滑塌（K220+104～+147區(qū)段）坡頂反坡。

4 邊坡變形破壞機(jī)理分析及發(fā)展趨勢(shì)分析

（1）邊坡地質(zhì)條件較差，本邊坡主體為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖及全風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖局部可見不均風(fēng)化夾層，炭質(zhì)頁(yè)巖巖層產(chǎn)狀：128°∠20°，強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層153°～180°∠20°～30°，巖層斜交順傾線路，層面傾角約小于開挖坡角，易形成順層滑動(dòng)，不利于邊坡的整體穩(wěn)定。此外，邊坡受構(gòu)造作用強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖破碎，巖體呈碎塊狀，巖體節(jié)理發(fā)育，邊坡節(jié)理主要有：205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。由邊坡坡面與巖層結(jié)構(gòu)面關(guān)系赤平投影圖（圖2）可知，邊坡巖土體的層面與節(jié)理面易形成V型楔形體等不利組合面（L1與L4、L2與L4等），不利于邊坡穩(wěn)定。這是邊坡失穩(wěn)變形的主要原因之一。

（2）邊坡巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖及全風(fēng)化炭質(zhì)頁(yè)巖，巖體節(jié)理發(fā)育，地表水下滲通道順暢，炭質(zhì)頁(yè)巖遇水后易軟化。尤其受前期降雨的影響，地表水下滲潤(rùn)滑炭質(zhì)頁(yè)巖等，致使邊坡抗剪強(qiáng)度降低，且增加邊坡自重，造成邊坡K220+101～+147段出現(xiàn)滑坡病害。這是邊坡失穩(wěn)變形的外因之一。

（3）由于邊坡開挖卸荷作用，在開挖坡面附近的一定范圍內(nèi)應(yīng)力水平急劇降低，邊坡應(yīng)力調(diào)整，臨空面應(yīng)力釋放，邊坡原有的節(jié)理張開或產(chǎn)生新的節(jié)理，形成邊坡開挖卸荷松弛區(qū)，影響坡體的整體穩(wěn)定。這是邊坡失穩(wěn)變形的外因之二。

本工程滑坡屬于順層滑塌破壞。若不及時(shí)進(jìn)行治理，在邊坡巖土體自重及外界不利因素作用下，一是加速滑塌體往兩側(cè)發(fā)展，誘發(fā)更大范圍的滑塌破壞；二是滑塌將進(jìn)一步沿順傾結(jié)構(gòu)面向深層發(fā)展，向后牽引坡體變形，誘發(fā)更大規(guī)模的滑坡變形。

5 防治對(duì)策

（1）清除一級(jí)邊坡滑塌區(qū)段內(nèi)的松散體后坡面采用錨索格梁進(jìn)行加固，并在炭質(zhì)頁(yè)巖出露區(qū)段適當(dāng)增設(shè)支撐滲溝，滑塌區(qū)段建議采用砂袋或漿砌片石等嵌補(bǔ)回填。二級(jí)邊坡采用錨桿格梁加固，三級(jí)邊坡維持原設(shè)計(jì)。

（2）邊坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果。

結(jié)語(yǔ)

本文從地質(zhì)調(diào)繪、邊坡變形跡象調(diào)查、工程及水文地質(zhì)條件分析等方面入手，典型順層路塹滑坡災(zāi)害的地貌特征、滑動(dòng)變形特征及破壞機(jī)理進(jìn)行了分析，并總結(jié)了其防治對(duì)策，提出以下結(jié)論：

（1）順層路塹邊坡是病害的多發(fā)路段，其中前緣剪出式順層滑動(dòng)破壞，則是此類路塹邊坡最常見的病害類型。

（2）層面為順坡向緩傾，且層間夾軟弱夾層，則是該類病害發(fā)生的地質(zhì)基礎(chǔ)；邊坡開挖導(dǎo)致坡體松弛，雨季雨水大量集中補(bǔ)給地下水，是此類病害發(fā)生的誘因之一。

（3）邊坡開挖后未及時(shí)進(jìn)行錨固，是造成邊坡病害的重要誘發(fā)因素。

（4）當(dāng)塹頂為反坡或緩坡時(shí)，設(shè)計(jì)可考慮采用刷方減載的措施（降低坡高+寬大平臺(tái)）。

（5）順層路塹邊坡在公路設(shè)計(jì)施工中往往重視和投入不夠或加固不及時(shí)，因此：

（6）在邊坡開挖1～2級(jí)后立即進(jìn)行地質(zhì)調(diào)繪，查清層面與坡向的關(guān)系，以及層間是否存在軟弱夾層，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。

（7）在施工時(shí)嚴(yán)禁大開挖和爆破，應(yīng)堅(jiān)持“開挖一級(jí)、加固一級(jí)”的原則，并注意及時(shí)設(shè)置臨時(shí)地表排水措施，阻止雨水通過(guò)坡面向下滲透，同時(shí)加強(qiáng)邊坡監(jiān)測(cè)。

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中圖分類號(hào)：U418

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