某鐵路工程滑坡成因分析與治理

李勤光

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京　100055)

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某鐵路工程滑坡成因分析與治理

李勤光

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京100055)

Cause Analysis and Treatment ofAnEngineering Landslide Along Railway

LI Qinguang

摘要介紹該滑坡區的工程概況，闡述滑坡的性質和特征；從地形因素、巖性因素、降雨因素、工程因素等方面詳細分析工程滑坡產生的原因，并結合穩定性計算分析，反算出滑帶土參數，計算出控制推力。結合滑坡穩定性及推力計算的結果，堅持“以防為主，防治結合”的原則，合理選用綜合治理措施。

關鍵詞滑坡成因穩定性治理

1工程概況

1.1滑坡概況

該滑坡位于某在建鐵路線路左側，路基工點類型為膨脹巖土深路塹，路塹最大邊坡高約為27 m。該滑坡平行路線長275 m，沿滑動方向縱向最大長度185 m，與線路正交。滑坡區原地形比較平緩，坡度5～8°，右側溝谷較發育，谷坡狹窄。滑坡區地勢相對兩側較高，地表以農田為主。

1.2地層巖性

滑坡區地層主要為第四系全新統殘坡積(Q4dl+el)碎石土、黏性土，白堊系上統龍井組(K2l)全—強風化泥巖、泥質砂巖等。泥巖暴露于空氣中后很快崩裂分解，失水后即為散土狀。

1.3氣象特征

滑坡區屬中溫帶半濕潤區，年平均降雨量528 mm，最大年降水量852 mm，最小年降水量399 mm。累年最大積雪深度為61 cm，最大凍結深度為1.68 m。

1.4水文特征

地表水主要為山間泉流，多分布于溝間，受大氣降水補給，水位及水量隨季節變化大；地下水主要為孔隙潛水、基巖裂隙水，地下水位埋深為14.4 m，地下水對混凝土無侵蝕性。

1.5特殊巖土

根據現場調查及室內試驗結果，該段路塹出露的泥巖自由膨脹率為60%～70%，蒙脫石含量36%～45%，陽離子交換量280～320 mmol/kg，為中-強膨脹性巖層。由于其含有大量親水礦物，親水性異常強烈，濕度變化時有較大體積變化，變形受約束時產生較大內應力。

1.6地震動參數

滑坡區地震動峰值加速度0.05g，相當于地震基本烈度Ⅵ度，地震動反應譜特征周期0.35 s。

2滑坡的性質和特征

根據滑坡區地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評判，滑坡為中—強膨脹破碎巖質滑坡，滑體為全—強風化的白堊系泥巖和泥質砂巖，為中-強膨脹巖，表層為殘坡積的碎石土及黏性土，滑坡為牽引性質的逐級下滑。隨著開挖深度不斷加大，滑坡的范圍和厚度越來越大。

該滑坡橫向最大長度約275 m，縱向最大長度185 m，滑體厚度6～15.9 m，平均厚度10 m，體積約為50.9×104m3，屬于中型滑坡。滑坡變形明顯，裂縫貫通，呈弧狀展布。滑坡地形較平緩，地形總體為北高南低，滑坡坡面自然坡度約2°～5°。該滑坡左右側界拉裂貫通，由于滑坡滑動，可明顯看出前、中、后三級后緣，后緣裂縫貫通下錯。滑面形態均為前緩后陡，滑坡基本沿泥巖中分界面(上部為紅色泥巖，下部為黃褐色、灰綠色泥巖)產生滑動，滑體組成物質主要為第四系殘坡積碎石土、黏性土及紅色泥巖。該層含水量較高，主滑段滑動面傾角6°左右。

3滑坡形成原因分析

3.1地形因素

滑坡位于山前緩坡地帶，坡度5°～8°，總體地形北高南低，表層殘坡積層較厚；區內沖溝較發育，溝深壁陡，受沖溝的切割影響，場地地形較為破碎。

3.2巖性因素

該段地層為全—強風化的白堊系泥巖，局部夾有泥質粉砂巖，呈近水平層狀產出，且巖石具有膨脹性，開挖暴露后很快風化呈土狀，尤其是飽水后，巖石強度降低很快，屬于典型的特殊巖土、易滑地層。

3.3降雨因素

滑坡發生前場區內曾發生多次大規模的降雨。坡體以強—全風化泥巖為主，黏粒含量較高，雨水滲入后不易排出，大氣降雨滲入坡體，聚集于泥巖頂面一帶，加速了泥巖的風化，土體處于飽水狀態。該滑坡體物理力學參數較低，對滑坡的穩定極為不利。坡面開裂后入滲的降雨進一步增大下滑力，滑坡變形更加嚴重。

3.4工程因素

路塹邊坡開挖后，邊坡未及時采取防護及防排水措施，使邊坡巖土體長期暴露于大氣中，巖土體風化加重，加之坡腳卸荷，削弱了前部支撐的邊坡在巖性不良、降雨等作用下形成了牽引性質的滑坡。

4滑坡治理措施

4.1滑坡穩定性分析

通過對滑坡性質、特征，以及其地形地貌、地層巖性、降雨、工程因素等成因的分析，依據《巖土工程勘察規范》(GB50021—2001)相關要求，采用基于極限平衡理論的推力傳遞系數法對滑坡穩定性進行分析。計算公式如下

Nitanφi+ciLi

式中Fs——穩定系數；

θi——第i塊段滑動面與水平面的夾角/(°)；

Ri——作用于第i塊段的抗滑力/(kN/m)；

Ni——第i塊段滑動面的法向分力/(kN/m)；

φi——第i塊段士的內摩擦角/(°)；

ci——第i塊段士的黏聚力/kPa；

Li——第I塊段滑動面長度/m；

Ti——作用于i塊段滑動面上的滑動分力/(kN/m)；

ψj——第i塊段的制余下滑動力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(j=i)。

計算分析得出，該滑坡目前整體處于欠穩定狀態，自然狀態下滑坡的穩定系數為1.00～1.04，在暴雨狀態下的穩定系數為0.91～0.95。

根據勘察資料及穩定性評價結論，對控制滑坡3個剖面的滑帶土參數進行反算，并采用工程地質比擬法，進一步綜合確定剖面滑帶土參數。通過確定的滑帶土參數進行該滑坡的推力計算。推力計算考慮自然及暴雨兩種工況，對應安全系數分別取1.25、1.20各工況下推力大值、參數及推力計算結果見表1。

表1　滑帶土參數及推力計算結果

4.2工程治理措施

通過對該滑坡性質、成因的分析，結合滑坡穩定性及推力計算的結果，堅持“以防為主，防治結合”的原則，合理選用綜合治理措施，采取主要工程措施有支擋工程、防排水工程。

(1)支擋工程

路塹坡腳設樁板墻，Ⅰ型樁，共247根，樁截面2.25 m×2.5 m，樁間距5 m(中-中)，樁長12 m，懸臂段長4 m，樁身采用C30鋼筋混凝土現場澆筑。二、三級邊坡平臺根據場地情況設置抗滑樁，共56根，樁截面2.25 m×3.0 m，樁間距5 m(中-中)，樁長20～26 m，懸臂段長8～11 m，樁身采用C30鋼筋混凝土現場澆筑。路塹邊坡采用C30錨索框架內空心磚客土植草及栽種灌木，錨索由5根φ=15.24 mm鋼鉸線組成，長21.0 m，傾角20°，錨固段長10.0 m，錨孔直徑130 mm，單孔設計錨固力500 kN，預張拉力50 kN。

(2)防排水工程

地表水：通過增設路塹側溝、天溝及滑坡周界外新設梯形截水溝等多項措施保證有效截排地表水系。

地下水：邊坡設支撐滲溝、盲溝，并通過檢查井將水引入自然溝渠中。根據地形情況，邊坡上增設7處集水井，井深12～17 m，內徑4 m；集水井采用C35鋼筋混凝土現澆，并做好井水的引排。

5結論

根據滑坡區地形地貌、地層巖性、水文特征等條件綜合評判，認為滑坡為中—強膨脹破碎巖質滑坡，其破壞機制為牽引式逐級下滑。

該滑坡目前整體處于欠穩定狀態，在暴雨情況下將處于不穩定狀態。最終，采取支擋、防排水相結合的方法對滑坡進行治理。后期的監測成果表明，經過防治處理，滑坡變形已得到有效控制。

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中圖分類號：P642.22

文獻標識碼：A

文章編號：1672-7479(2016)01-0062-03

作者簡介：李勤光(1985—)，男，2010年畢業于中國地質大學(北京)巖土工程專業，工學碩士，工程師。

收稿日期：2015-11-26