株洲某巖質滑坡機制及防治措施

程鵬 楊旭東

（湖南省勘查設計研究院湖南 長沙 410000）

株洲某巖質滑坡機制及防治措施

程鵬 楊旭東

（湖南省勘查設計研究院湖南 長沙 410000）

株洲某巖質邊坡位于某工業園區，高約35m，2013年底該工業園開始進行平場工作（近直立開挖，未作支擋），2014年年初發生滑坡。災情發生后園區立即組織進行了應急治理，并展開了系統的滑坡防治設計，因對滑坡體認識不徹底，一直認為該滑坡屬于本地區常見的土巖交界面滑坡，低估了下滑力。清除壓腳覆土后坡體再次失穩，部分抗滑樁剪斷。經多次補充勘察，最終查明了滑坡發生機制，確定了下滑力，調整了加固防治措施，結合監測數據，治理效果良好。該滑坡機制及防治措施對于同類型坡體具有一定借鑒意義。

土質滑坡；巖質滑坡；樁錨；擋土墻；削坡

1 前言

滑坡屬于一種常見的地質災害，常因人工無序開挖坡腳、坡體超載及暴雨誘發，對社會及人民生命財產危害巨大。本工程地處株洲，坡體地層主要為第四系粘土、石炭系灰巖、砂巖及頁巖層，屬土巖組合邊坡。設計最開始采用工程類比，以土質滑坡模型為基礎對坡體進行了加固設計，隨著工況不斷改變和天氣暴雨等條件作用，坡體失穩，防治工程部分失效。為保障園區安全，通過專門的滑坡勘察后最終查明該滑坡屬于多級巖質滑坡，并由此確定防治措施。

2 工程概況

擬建場地地貌單元為丘陵，微地貌為山丘坡地。場地標高在88.5～122.7m之間，坡底開挖高程83.5～90.2m，相對高差約34.2m，邊坡總長約300m，邊坡高度5.8～34.5～19.2m，邊坡放坡坡角約50°。由于開挖坡度過陡，經雨水浸泡、人工卸荷等作用后，邊坡出現崩塌和拉張裂隙（規模不大，裂縫寬度約15mm）。在經常性雨水及坡腳卸荷等作用下，邊坡變形不斷增大，至2012年10月，坡體失穩發生滑坡，坡體中段偏南及南端坡頂拉張裂縫達30cm，垂直落差可達2m。為保障邊坡穩定，設計對該段邊坡采用了單排抗滑樁+錨索及格構梁的加固形式（樁徑800mm，樁間距1.0m，兩排錨索，錨索長約15～20m）。2013年9月左右完成了邊坡加固工程施工。因2014年春季雨水綿長，加上BC（具體分段見圖2）段坡腳的土體因為場地平整被清走，最終誘發了BC段邊坡部分區段再次滑坡（見圖1）。為保障坡體安全，結合最終勘察結果，設計最終采取坡體通長坡腳增設重力擋墻、AB段在擋墻后增布一排抗滑樁的方案進行防治。由監測數據可知，經治理后，AB段在場地平整過程中至今尚未發生明顯位移，坡腳及坡體局部有持續滲水。BC段坡體經治理后，仍處于蠕滑狀態。

圖1 壓腳土體取走后發生的滑坡

3 坡體工程地質條件

3.1 地形地貌

擬建場地原始地貌單元屬低山丘陵，地面標高變化于83.46～134.48m之間。

3.2 區域地質

擬建場地處于黃塘至均壩構造隆起帶的南段，場地內未發現斷裂構造。場地出露的地層有第四系土層及石炭系基巖，石炭系基巖組由炭質泥灰巖、頁巖及砂巖組成。

3.3 氣象與水文

株洲市屬亞熱帶季風濕潤氣候區，春夏多雨秋冬干旱，暑熱期長，嚴寒期短。據株洲市氣象站（1954～2009年）氣象資料，多年平均降水量為1409.5mm，降水天數175.2d。年降水主要集中在4～6月，占全年降水量的60%；平均年蒸發量為1299.9mm，年均氣溫17.5℃，極端最高氣溫40.5℃（1963年8月27日）極端最低氣溫-8℃（1967年1月16日），日照春夏兩季較長，秋冬兩季較短，歷年元霜期約270d左右，年平均相對濕度78%。

圖2 工程地質平面圖

3.4 地層巖性

場地內埋藏的地層按自上而下順序分述如下：

（1）第四系人工堆積（Qml）人工填土①：褐黃色，主要由強風化巖塊混粘性土組成，松散狀態，層厚0.50～5.90m。

（2）第四系坡殘積（Qdl+el）粉質粘土②：褐黃色，不均勻含強風化碎塊，呈稍濕，硬塑狀態，切面稍有光滑，搖振無反應，干強度韌性高，層厚0.40～8.50m。

（3）石炭系（C）基巖：該巖組主要表現為炭質泥灰巖、頁巖及砂巖互層。本次鉆探揭露強風化炭質泥灰巖、全風化頁巖、強風化砂巖、中風化炭質泥灰巖地層及滑帶土層，其野外特征描述如下：

a.強風化（γ3）砂巖③1：褐黃色，細粒結構，中厚層構造，主要礦物成分為石英、長石和少量粘土礦物，節理裂隙極發育，巖芯破碎，巖芯呈碎塊狀。

b.全風化（γ3）頁巖③2：褐灰、灰白色，泥質結構，薄層構造，主要礦物成分為粘土礦物，夾少量強風化巖塊，節理裂隙極發育，泡水后易軟化，巖芯極破碎，呈硬土或泥狀。

c.滑帶土③3：褐灰色，灰白色，主要成分為全風化頁巖，含高嶺土類粘土礦物，夾少量強風化碎塊，呈濕，軟塑狀態。

d.強風化（γ3）炭質泥灰巖③4：灰黑、褐灰色，隱晶結構，中厚層構造，主要礦物成分為方解石、石英和粘土礦物，夾薄層頁巖及砂巖（其中頁巖層層厚約2～5cm，主要為粘土礦物成分，泡水后呈泥狀），節理裂隙極發育，結構面泥膜覆蓋，泡水后易軟化。巖層產狀局部變化較大，介于180°∠10～232°∠26°。

e.中風化（γ2）炭質泥灰巖③5：褐灰、灰黑色，隱晶結構，中厚層構造，主要礦物成分為方解石、石英和粘土礦物，節理裂隙發育，巖芯破碎。

4 坡體變形特點

4.1 滑體形態

滑坡平面形態呈圈椅狀，滑坡剪出口標高基本與坡腳齊平。滑坡縱長50m，前緣高程86.00m，后緣最大高程116.00m，最大相對高差30.00m，滑體平均厚度為6～8m，主滑方向為308°。

4.2 滑體成分

滑體土——根據鉆探和槽探顯示，該段滑體土由人工填土①、粉質粘土②和強風化巖層組成。

滑帶土——主要為全風化頁巖層，富含高嶺土類粘土礦物，結構面泥質充填物呈褐灰色，泡水后易軟化。

滑坡床——主要為強風化巖層，褐紅、褐灰色，主要為泥灰巖互層的基巖組，節理裂隙發育，雨季時，地下水較豐富。

5 事故分析、穩定性及下滑力計算

5.1 計算模型

以剖面9-9（見圖3）作為驗算剖面，采用折線法分別對土層滑移和巖層滑移進行了計算。

圖3 9-9剖面圖

滑坡推力計算如下：

5.2 計算參數

計算采用的巖土物理力學參數、抗剪強度指標根據室內試驗、反演分析、工程類比及參考地區經驗等來綜合確定。滑體土及滑帶土的抗剪指標及試驗值如表1所示。

表1 滑坡穩定性計算參數綜合推薦表

5.3 計算結果

以工程地質剖面9-9’作為計算剖面。

滑體ρ選用19.5kN/m（水上），20.5kN/m（水下），未滑坡之前的潛在滑帶土C選用17.0kPa，φ選用21.0°；滑坡形成后至今，滑帶土抗剪強度C選用14.0kPa，φ選用11.5°（因變形幅度不大且不連續，驗算選用的抗剪強度略大于殘余剪試驗值），計算如表2。

根據計算可知，坡體以土巖結合面作為滑床時坡體不穩定。但同時應驗算坡體深層滑坡的可能。本次驗算可知，以頁巖層作為滑動面驗算時，坡體具備深層滑移條件，在合適的條件下，極易產生巖質滑動，后來的樁體剪斷也驗證了這點。本工程正是忽略了深層滑移的可能，低估了下滑力，導致了坡體的深層滑移。

綜合以上可知本工程事故原因主要有以下幾點：

（1）坡體頁巖作為軟弱夾層互層于砂巖及炭質泥灰巖中，該層抗風化能力弱，透水性低，泡水后呈軟土狀，抗剪強度急劇下降。坡體表部風化、卸荷裂隙極發育，降雨作用后，雨水順巖層產狀向坡體內部蓄積，而坡體泄水構造較少，造成坡體頁巖強度的持續下降，以致BC段坡體取走壓腳土體后發生深層次的巖質滑動。

（2）場地巖層空間分布不均，呈傾斜產出，且普遍發育軟弱夾層，AB段巖體較BC段完整性高（炭質泥灰巖為主，頁巖層較薄），坡體整體的抗剪強度強于BC段。所以才會出現場地平整及坡腳抗滑土體卸載后，AB段邊坡未發現明顯滑動，支護體也未見有明顯位移。

（3）對軟弱夾層抗剪強度取值偏高，忽略了其泡水后強度下降的幅度，導致壓腳土體取走后安全系數過低，坡體失穩。

（4）對于不同地質條件坡體，未進行區別對待，缺乏概念設計理念，未分層驗算不同巖土層可能發生的滑坡工況。本工程坡體巖層產狀構成順向坡，嚴格意義上來說，僅靠抗滑樁進行支擋是較為被動且安全度偏小的方案，宜首選卸載或錨索格構梁+抗滑樁方案。

表2 穩定性及剩余下滑力計算表格

6 最終調整方案

結合最終的勘察成果，設計采取了在坡腳通長增加一排素混凝土擋土墻、AB段增加一排抗滑樁的治理方案，同時輔以坡頂削坡減載。處理后至，坡體穩定，歷經多個暴雨周期，未見變形增加，坡體加固效果良好。

7 結語

抗滑樁+錨索因布置靈活、適應面廣的特點在滑坡治理中獲得了廣泛運用，但不能視滑坡即采用此法進行治理。部分滑坡體因發生機制復雜，規模巨大，采用樁錨經濟上代價高昂，長效安全沒有保障，治理方案應綜合考慮各類加固方案的優劣而慎重決定。本工程通過治理實例，查明了類似工程滑坡發生機制，對同類工程治理具有較強的借鑒意義和參考價值。

[1]門玉明，王勇智，等.地質災害治理工程設計[M].北京：冶金工業出版社，2011.

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[3]郭長慶，梁勇旗，等.公路邊坡處治技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

P642.22

A

1004-7344（2016）16-0146-02

2016-5-20