某牽引式滑坡變形機(jī)理分析及治理設(shè)計

楊萬林

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司　貴陽　550000)

某牽引式滑坡變形機(jī)理分析及治理設(shè)計

楊萬林

(貴州高速公路集團(tuán)有限公司貴陽550000)

摘要通過現(xiàn)場調(diào)繪及鉆探，分析某高速公路牽引式滑坡的變形破壞機(jī)理，采用傳遞系數(shù)法對滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計算分析，結(jié)合滑坡現(xiàn)場實(shí)際地形，提出一套針對性的治理設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞牽引式滑坡變形機(jī)理穩(wěn)定性分析治理設(shè)計

滑坡按力學(xué)條件劃分可分為：推動式滑坡、牽引式滑坡2種。其中牽引式滑坡為下部先滑動使上部失去支撐而變形滑動。實(shí)際滑坡現(xiàn)場往往是由于邊坡前緣受到侵蝕或人工削坡，造成坡面變陡以致失穩(wěn)，在后緣引起張拉裂縫，隨著變形的發(fā)展，后緣以后的斜坡體也產(chǎn)生變形失穩(wěn)，出現(xiàn)新的滑動，從而導(dǎo)致滑坡體向后向上發(fā)展，最終形成一個面積較大且相對穩(wěn)定的坡面。牽引式滑坡在山區(qū)高速公路挖方邊坡中大量出現(xiàn)。本文以貴州省某高速公路K2+500～K2+680段右側(cè)滑坡為實(shí)例，研究牽引式滑坡的變形機(jī)理及治理設(shè)計。

1　工程概況

1.1滑坡概況

K2+500～K2+680原設(shè)計為3級邊坡，第1、2級邊坡坡比為1∶1，第3級為1∶1.25，采用框架錨桿、框架錨索進(jìn)行坡邊防護(hù)。2014年9月中旬完成了第二級邊坡錨索防護(hù)施工，對第1級邊坡進(jìn)行開挖；2014年9月底對第2級邊坡進(jìn)行開挖，10月1日前后由于連降暴雨，邊坡發(fā)生變形。在邊坡坡口外出現(xiàn)張拉裂縫，開挖坡腳處出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。邊坡坡口外出現(xiàn)多級張拉裂縫，其中中部出現(xiàn)約1.5m高的錯臺裂縫，邊坡左右兩側(cè)出現(xiàn)剪切裂縫。滑坡體縱向長約180m，橫向平均寬度約80m，滑體平均厚度13m，滑坡方量187 200m3。滑坡體物質(zhì)組成主要為覆蓋層土體及全強(qiáng)風(fēng)化基巖。

1.2滑坡工程地質(zhì)條件

場區(qū)出露地層為上覆殘坡積(Qel+dl)粉質(zhì)黏土、碎石土，邊坡經(jīng)過段下伏基巖為石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組湯粑溝段(C1y2)粉砂巖、炭質(zhì)泥巖偶夾灰?guī)r，基巖以粉砂巖夾炭質(zhì)泥巖為主，灰?guī)r層分布無規(guī)律，多以夾層出現(xiàn)，小樁號段局部層厚較厚，巖體強(qiáng)風(fēng)化層厚度變化較大，一般厚度約10.0～25.0m，最大風(fēng)化厚度達(dá)30m。場區(qū)內(nèi)發(fā)育有斷層F1，和一背斜與向斜。

2　滑坡變形破壞機(jī)理分析

2.1地質(zhì)構(gòu)造

場區(qū)內(nèi)發(fā)育有斷層F1，為正斷層，南北走向，傾角75°，與主線斜交于K2+520，發(fā)育一背斜與向斜。背斜北翼綜合產(chǎn)狀20°∠36°，南翼綜合產(chǎn)狀180°∠24°；向斜南翼綜合產(chǎn)狀85°∠39°。受地質(zhì)構(gòu)造影響，邊坡巖體節(jié)理極發(fā)育，主要節(jié)理：220°∠83°，130°∠70°，95°∠85，175°∠75°，為微張節(jié)理，節(jié)理張開度2～3mm，節(jié)理面結(jié)合很差。巖體較為破碎，強(qiáng)風(fēng)化層較厚，為滑坡的產(chǎn)生提供了內(nèi)在因素。

2.2水的作用

該滑坡為一山體，在滑坡后緣有一平臺，在降雨時，平臺起到了聚水的作用，由于該坡體以巖體全風(fēng)化層為主，結(jié)構(gòu)松散, 使得邊坡巖體極易吸收大氣降水并致使巖土軟化；巖土體處于飽水狀態(tài)，自重增加, 滲透壓力和上浮托力進(jìn)一步降低巖土體的抗剪強(qiáng)度, 導(dǎo)致邊坡變形速度加快, 最終造成邊坡全風(fēng)化層發(fā)生滑動。該區(qū)域在10月1日前后發(fā)生連續(xù)降雨，是該滑坡產(chǎn)生的誘發(fā)因素[1-2]。

2.3路基開挖擾動

該邊坡為一路基挖方邊坡，邊坡在開挖過程中破壞了山體原有應(yīng)力分布狀態(tài), 造成邊坡坡腳段抗滑力減小,下滑力增大,出現(xiàn)向臨空面?zhèn)劝l(fā)生蠕動變形現(xiàn)象(見圖1)。邊坡開挖是該滑坡產(chǎn)生的主導(dǎo)因素。

圖1　蠕動變形(坡腳隆起)

綜上所述，該邊坡由于自身地質(zhì)條件復(fù)雜，受構(gòu)造影響較大，巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化層較厚。邊坡開挖產(chǎn)生臨空面，使得邊坡發(fā)生變形破壞。并且邊坡開挖改變了邊坡原始的應(yīng)力分布，因此邊坡應(yīng)力需要重分布。在應(yīng)力重分布的過程中發(fā)生連續(xù)降雨，使得巖體的抗剪強(qiáng)度大大降低，從而邊坡的抗滑力減小，下滑力增加。邊坡有了發(fā)生滑動的力學(xué)條件，因此產(chǎn)生了滑坡。邊坡坡腳發(fā)生隆起現(xiàn)象，坡口外發(fā)生約1.5m的錯臺裂縫，在錯臺裂縫后緣存在多組張拉裂縫，在滑坡兩側(cè)存在多組剪切裂縫。因此該滑坡為一典型的牽引式滑坡[3]。

3　滑坡治理設(shè)計

采用反演法計算滑動面的力學(xué)參數(shù)。由于滑坡處于蠕動階段，取穩(wěn)定系數(shù)0.98對滑動面參數(shù)進(jìn)行反演，得到c=15kPa，φ=12°。

現(xiàn)場實(shí)際地形在該滑坡中部存在一寬平臺，以K2+590為典型斷面計算，平臺為滑坡的下滑段，在安全系數(shù)取1.25的情況下，滑坡的剩余下滑力為2 201kN。如果針對2 201kN的剩余下滑力做設(shè)計，需要設(shè)置3m×4m矩形抗滑樁。為了節(jié)約造價，并達(dá)到治理效果，采取抗滑樁結(jié)合清方的方式進(jìn)行滑坡治理。第二級平臺處設(shè)置20m寬大平臺，大平臺的作用是清除了滑坡體的部分下滑段。設(shè)置大平臺后，剩余下滑力為951.180kN，設(shè)置2m×3m矩形抗滑樁即可[4]。因此采取2m×3m矩形抗滑樁結(jié)合第二級平臺設(shè)置20m寬大平臺的方案進(jìn)行治理，平臺以上采用1∶2的坡率放坡，坡面采用框架錨索加掛網(wǎng)噴射混凝土。第二級邊坡維持原設(shè)計框架錨索。具體方案見圖2、圖3。

圖2　滑坡治理方案立面圖

圖3　滑坡治理方案橫斷面圖

4　結(jié)論及建議

(1) 該滑坡為一典型的牽引式滑坡，發(fā)生滑坡的內(nèi)因?yàn)闃?gòu)造發(fā)育、巖體破碎；主導(dǎo)因素為邊坡開挖；誘導(dǎo)因素為連續(xù)降雨。

(2) 滑坡治理設(shè)計中，采用反演法對滑動面參數(shù)進(jìn)行反算。根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合地形條件，可對滑坡體的下滑段進(jìn)行適當(dāng)清方，以減小剩余下滑力，降低治理費(fèi)用。

(3) 今后類似的路基挖方邊坡，在開挖的時候，應(yīng)盡量避免雨季施工，以減小不利因素同時作用對滑坡穩(wěn)定性的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]文寶萍,申健,譚建民.水在千將坪滑坡中的作用機(jī)理[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2008(3):12-18.

[2]嚴(yán)紹軍.降雨對滑坡穩(wěn)定性影響過程分析[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì),2007(2):33-36.

[3]袁從華,童志怡,盧海峰.牽引式滑坡特征及主被動加固比較分析[J].巖土力學(xué),2008,29(10):2853-2858.

[4]劉特洪,林天健.軟巖工程設(shè)計理論與施工實(shí)踐[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

收稿日期：2015-03-25

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.04.018