貴州沿河至榕江高速公路合興滑坡穩定性分析

孟晉杰 楊建強

【摘要】：本文在野外工程地質調查與巖土工程勘察的基礎上，對"合興滑坡"采用定性數值模擬分析方法，分析了滑坡產生的機理、類型及特征，表明該滑坡的類型屬強風化泥巖夾土中厚層滑坡。滑坡整體在自然狀態下處于基本穩定狀態，后期由于路基開挖施工，破壞了原地面臨界穩定狀態，在坡體自重及地下水及巖層順層間潤滑泥作用下，出現了滑坡。通過采取清方、抗滑樁、排水、坡面防護對滑坡進行了綜合治理，并對滑坡體進行動態監測。

【關鍵詞】：滑坡；穩定性分析；數值模擬；抗滑樁

1引言

"合興滑坡（路線樁號K104+060～K104+287）"深挖路塹位于德江縣合興鎮中寨村東南側，沿軸線地面高程858.95～887.44m。該段長約227m，線路設計路面高程859.29～862.83m，長236m，坡度2.0%，按設計高程開挖后，軸線左側最大挖方深度約34.48m。單幅路基設計寬度為10.75m，設計挖方邊坡坡比為1：0.75～1：1.0。

2地質環境條件

2.1區域地質概況及地層巖性[1]

路塹區出露地層巖性主要有殘坡積層粉質粘土、志留系下統龍馬溪群頁巖及奧陶系中上統泥質灰巖。

2.2地質構造[1]

路塹區位于寬平正斷層東側上盤，該段線路走向與寬平正斷層走向平行，路塹區距離斷層面約150m，巖體受斷層影響，擠壓破碎嚴重，層面撓曲，節理裂隙發育，局部充填有粘性土。受斷層影響路塹區節理裂隙發育，均以高陡傾裂隙為主。

3滑坡基本特征及穩定分析評價

3.1滑坡基本特征

滑坡變形區平面形態呈半圓形，前緣以開挖邊坡坡腳線為界，后緣以最后一道張拉裂縫為界，兩側以微地貌沖溝為界，縱長約145m，寬約215m，平面面積約2.44×104m2，平均厚度約為10m，體積約24.4×104m3。

3.2邊坡變形宏觀分析評價

（1）變形特征

據當地村民反應邊坡上部出現裂縫后，施工單位立即對整個邊坡進行排查并布置了監測工作量，邊坡頂部距離坡頂開挖線100m范圍內呈現多條裂縫，后緣線裂縫寬約2～3cm。根據監測資料及常規排查，坡頂裂縫不斷增加，并逐步向后源擴散，已有裂縫寬度逐步加寬，并向兩側延伸，表明該路塹邊坡已處于蠕滑變形階段。半個月后邊坡體后緣裂縫較之前延伸了5～10m，新后緣裂縫寬3～5cm。山體后緣上方民房出現開裂現象，但周圍未發現裂縫痕跡。

（2）變形破壞的模式

線路位于斜坡前緣，其走向與邊坡延伸方向及寬平正斷層走向一致，線路施工開挖斜坡前緣，并在其左右兩側形成路塹邊坡，尤其在線路左側形成高達30m的巖質邊坡。

邊坡開挖坡體前緣（前緣減載），破壞了巖土體原有的應力平衡狀態，在邊坡臨空面及坡腳一帶因應力釋放產生卸荷，破壞了邊坡巖體的完整性，降低了坡體的抗滑力。路塹左側開挖邊坡坡向為291°22'，形成的邊坡主要為順向坡，傾角約為10～15°。邊坡巖體為頁巖，薄層狀構造，性脆，為軟質巖，易崩解開裂，且巖體受構造影響，局部撓曲，陡傾裂隙發育，巖體被切割呈塊狀。經鉆孔揭露，強風化層中多見泥化夾層，個別中風化鉆孔見泥化夾層。

（3）穩定性宏觀判斷及發展趨勢

經工程地質調繪及調查訪問知，天然斜坡未見明顯變形跡象，處于基本穩定～穩定狀態?，F坡頂上方產生多條張拉裂縫，僅在兩側邊緣見微量剪切裂縫，在停止施工后，坡體上已有裂縫緩慢張開向兩側延伸貫通外，后緣未繼續向后發展，表明開挖邊坡現狀處于欠穩定狀態。但邊坡在風化卸荷等內營力作用下，在降雨入滲、震動等外營力作用下，其物理力學性質將進一步降低，其穩定性將進一步降低，邊坡可能產生失穩破壞。

4滑坡穩定性分析

本文采用數值模擬軟件ANSYS分析"合興滑坡"的穩定性。目前南方大部分滑坡都是在多雨季節連續強降雨導致的，本次通過計算對滑坡在自然狀態和開挖施做抗滑樁后的兩種狀態的邊坡穩定性都進行了計算分析其穩定性。

4.1數值模擬分析滑坡穩定性

（1）模型建立

邊坡模型左右邊界采用法向約束，底部采用固定端約束，共同構成模型的邊界條件，上部滑坡體和下部基巖的接觸面采用Targe169和Conta172進行模擬。

（2）結果分析

①Y方向應力

通過從分析可知滑坡體在抗滑樁施做前Y方向最大應力位于邊坡中部坡率最大處，滑坡體從上層到下層逐漸增加，抗滑樁施做后在Y方向應力減少約47%，這表明滑坡體下滑力大大減少，抗滑樁起到的巖土體下滑的作用。

②XY方向剪應力

通過分析可知滑坡體XY方向最大剪應力位于滑坡體中上部和中下部坡率發生陡變處，這表明滑坡體將在這兩個位置開始發生剪切破壞進而發生滑坡剪出，本次滑坡體就是在路基邊坡開完后未及時支護導致剪應力集中并在坡面連通后發生滑坡。施做抗滑樁后剪應力發生了重新分布，最大剪應力發生在兩排抗滑樁的底部，滑坡體的剪應力大大減少。保證了滑坡體不發生剪切破壞，保證了滑坡體的穩定。

③總位移

通過分析可知滑坡體最大位移位于滑坡體中部，并往坡腳處逐漸減小，在施做抗滑樁前，滑坡體將從邊坡中部開始產生蠕變滑移并逐漸產生滑坡，在施做抗滑樁后由抗滑樁抵抗下滑力，使其位移減少將近50%，保證邊坡的穩定安全性。

5滑坡治理方案

上述數值模擬表明該天然斜坡在自然狀態下是穩定的，在邊坡開挖后飽和狀態下是不穩定的，因此該路基邊坡在開挖發生滑坡后采取了進行"滑坡清方+放緩坡率+兩排抗滑樁+治水+坡面防護"的綜合治理方法。

5.1清方、放緩坡率及防護方案

變更后設計邊坡坡率第1、2級1：1采用錨索框架梁防護，第3級1：1.5采用錨桿框架梁防護，第4級1：1.75，第五級1：2，第四、五級采用人字形骨架植草防護。邊坡應嚴格按照開挖一級、防護一級的順序施工，結合永久性排水設施做好施工期間的臨時排水工作。若雨季施工，開挖后須采用臨時遮蓋或其他措施；對坡面進行及時防護；同時按設計要求加強邊坡施工開挖過程中監測工作。

5.2抗滑樁方案

從滑坡區的地形地質條件、滑坡的性質、推力及安全等因素綜合考慮，本滑坡治理時采用兩級排抗滑樁進行支護，分別阻抗現狀邊坡滑移面和開挖至設計路面潛在滑移面。

5.3治水

水是導致山體滑動的關鍵，必須將供給滑動帶的水源予以切斷?；潞缶壛芽p地表水入滲是危害滑坡的主要因素，宜在滑坡后緣以外設置環形截水溝，以攔截和旁引滑坡范圍外的地表水，使之不進人滑坡區；在滑坡體表面上修建樹枝狀排水系統，在邊坡下部采用仰斜式排水孔系統，盡快將地下水排出，以達到排水疏干的效果，增加滑坡巖土體的抗滑力。

6結論與建議

本文通過針對路塹開挖后滑坡的成因機理、穩定性分析、治理方案等定性、定量研究，得到以下結論：

（1）本滑坡屬強風化泥巖夾泥的牽引式滑坡；

（2）在天然狀態下，該滑坡整體處于基本穩定狀態，但穩定安全儲備不高，在路塹開挖后未及時進行支護，再遇上在連續降雨很容易導致其發生滑坡，因此對于強風化頁巖、泥巖等軟質巖高邊坡在設計時要加強勘察、設計防護、施工的規范性，以防滑坡事故的發生；

（3）采用"滑坡清方+放緩坡率+抗滑樁+治水+坡面防護"的綜合治理方法治理，采用人工挖孔灌注樁作為該工程支擋措施；坡頂上部截流堵源，坡體內排水疏干；夯實坡面，并采用骨架植草護坡；

（4）目前沿河至榕江高速公路項目部已對該滑坡進行了變形監測，建議在下一步施工時開挖后及時支護，加強對滑坡的動態監測。

參考文獻

[1]沿河至榕江高速公路工程地質詳細勘察報告.北京.中交一公局公路勘察設計院有限公司.2013

[2]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規范

[3]候運秋，劉代全.某高速公路傾斜基底高路堤滑坡機理分析與治理[J].公路