絹云母片巖滑坡穩(wěn)定性分析與治理

聶 寧

(三峽大學(xué)土木與建筑學(xué)院，湖北 宜昌 443000)

1 概述

谷竹高速公路地處鄂西北山區(qū)，由于境內(nèi)崇山峻嶺，山川河谷交錯，垂直變化大，地形地貌復(fù)雜，工程地質(zhì)條件較差，最突出的就是以絹云母片巖為代表的邊坡失穩(wěn)與滑坡。

本文旨在分析絹云母片巖滑坡的形成機(jī)理，并且進(jìn)行穩(wěn)定性研究，提出其合理的防治方案措施及建議，以對今后類似的滑坡提供參考和借鑒意義，防止類似的滑坡再次發(fā)生，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

2 滑坡概況

本滑坡區(qū)位于谷城至竹溪高速公路(如圖1所示)K155+854～K156+178段左側(cè)滑坡的中下部，為一東西走向的斜坡，單斜坡地貌。主滑方向10°，平面形態(tài)呈扇形，縱長約60 m～90 m，橫長約100 m～160 m，滑坡后緣為谷城至竹溪高速公路，高程320 m～322 m；滑坡前緣高程約299 m，地形相對較緩，平均坡度約22°，滑體前緣厚約5 m，滑坡后緣厚約8 m，滑體平均厚度約7 m，滑體面積0.95×104m2，體積約為6.7×104m3，為小型牽引式巖質(zhì)順層滑坡。目前該滑坡處于蠕變階段。

3 滑坡因素

3.1 地層巖性

該區(qū)域上層為碎石土：稍密～中密狀，稍濕，碎石含量約占60%，成分為強(qiáng)風(fēng)化片巖碎石，粒徑1 cm～7 cm，少量礫石及粘性土充填，為坡表坍塌堆積或殘坡積物。

中部為強(qiáng)風(fēng)化絹云母片巖：母巖結(jié)構(gòu)大部分已被破壞，構(gòu)造不清晰，礦物成分為絹云母、綠泥石、長石等，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，巖體極破碎，機(jī)械破碎后巖芯多呈礫砂夾礫石狀，部分2 cm～5 cm碎石狀，屬極軟巖，采取率70%，最大揭露厚度24.1 m。

下伏絹云母片巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，片巖片理面和裂隙傾向與坡向一致，片理面傾角與坡角相近，且片理面平直光滑，無充填，結(jié)合很差，屬軟弱結(jié)構(gòu)面，易沿片理面產(chǎn)生平面滑移。片理面上具有滑膩感，手掰易碎、易散，遇水后強(qiáng)度極低，基本泥化。

3.2 水文地質(zhì)因素

水是產(chǎn)生滑坡的重要因素，由于坡面無截排水措施，滑坡坡頂高速公路靠滑坡區(qū)一側(cè)未修建截排水溝，在9月～10月的持續(xù)降雨時造成滑體巖土體飽水，增大巖土體重度，降低巖土體及軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定性降低；同時靜、動水壓力對坡體的穩(wěn)定性影響很大，極易誘發(fā)坡體的失穩(wěn)破壞。

3.3 人類工程活動

因縣中醫(yī)院建設(shè)工作的開展，在坡腳進(jìn)行了大量邊坡場地開挖，以及基坑開挖，對該處地形地貌改造較大，破壞了原自然斜坡原有結(jié)構(gòu)，為滑坡的形成創(chuàng)造了臨空條件。邊坡在開挖過程中，斜坡體內(nèi)原有的應(yīng)力平衡條件遭到破壞，前緣坡口開裂，坡面裂縫擴(kuò)張，使大氣降水和地表水的滲流通道更為暢通;而另一方面，開挖導(dǎo)致前緣抗滑段減少，抗滑力不斷降低，影響坡體的穩(wěn)定性。

4 滑坡成因機(jī)制分析

由于該斜坡為巖質(zhì)順向坡，且坡腳處為斷裂帶，巖體破碎，場地絹云母片巖片理面上具有滑膩感，遇水后強(qiáng)度極低，基本泥化，中醫(yī)醫(yī)院基礎(chǔ)開挖后，考慮到坡體穩(wěn)定，采取了一定的支護(hù)措施(采用樁間距為2.5 m，直徑1 m的圓樁進(jìn)行支護(hù))，但9月～10月在竹山發(fā)生連續(xù)50 d的降雨，在該久雨作用下，地下水位大幅上升，使得絹云母片巖片理面大幅軟化，泥化程度增高，巖體抗剪強(qiáng)度大大降低，從而導(dǎo)致滑體失穩(wěn)變形。據(jù)此推斷，其變形破壞模式為斜坡上部強(qiáng)風(fēng)化絹云母片巖沿強(qiáng)風(fēng)化層與中風(fēng)化層之間的過渡帶及強(qiáng)風(fēng)化層中的軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生平面滑移，滑體物質(zhì)主要為強(qiáng)風(fēng)化絹云母片巖，滑床為中風(fēng)化絹云母片巖，該滑坡為在降雨作用下引起的牽引式滑坡。

5 穩(wěn)定性計(jì)算

5.1 計(jì)算剖面選取

計(jì)算剖面圖見圖2。

5.2 計(jì)算方法

滑坡沿巖土界面產(chǎn)生折線滑動，選用折線滑動法(傳遞系數(shù)法)計(jì)算邊坡穩(wěn)定性系數(shù)，公式如下：

Ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1,

Ri=Nitanφi+ciLi。

其中，F(xiàn)s為穩(wěn)定性系數(shù)；θi為第i塊段滑動面與水平面的夾角(°)；Ri為作用于第i塊段的抗滑力，kN/m；Ni為第i塊段滑動面的法向分力，kN/m；φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角，(°)；ci為第i塊段土的黏聚力，kPa；Li為第i塊段滑動面的長度，m；Ti為作用于第i塊段滑動面上的滑動分力，kN/m，出現(xiàn)與滑動方向相反的滑動分力時，Ti應(yīng)取負(fù)值；Ψj就為第i塊段的剩余下滑動力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(shù)，j=i。

5.3 計(jì)算分析

依據(jù)勘察資料，本工程的計(jì)算參數(shù)選取見表1。

表1 計(jì)算參數(shù)表

表2 剖面圖穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果

計(jì)算結(jié)果(如表2所示)表明：滑坡淺層(局部滑面1)在天然狀況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨作用下極易發(fā)生滑移，在地震作用下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；滑坡體較深層(局部滑面2)在天然狀況下處于臨滑狀態(tài)，在暴雨作用或地震作用下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)下極易發(fā)生失穩(wěn)；滑坡整體在天然狀況及暴雨作用下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在地震作用下處于臨滑狀態(tài)。

6 治理方案

經(jīng)計(jì)算與調(diào)查分析，本滑坡為巖質(zhì)滑坡，現(xiàn)處于欠穩(wěn)定狀況，該類滑坡對變形較為敏感，且滑坡下滑力較大，因此采用抗滑樁進(jìn)行支擋，該方式不但可以有效的控制變形，還可以提供較高的抗滑力，由于滑坡前緣較薄，因此將其設(shè)置在滑體中前部。而且該滑坡在降水作用下極易發(fā)生失穩(wěn)，為保證治理工程的安全進(jìn)行，一方面采用上部削方減載并對坡面進(jìn)行反壓提高坡面穩(wěn)定，另一方面改善坡體的排水條件，減少降水入滲。

6.1 坡面反壓回填

由于坡腳開挖導(dǎo)致凌空，致使坡腳阻力減小，結(jié)合四周地形，本設(shè)計(jì)按坡上部表面1 m來進(jìn)行削方減載，并對松散的素填土進(jìn)行清理。坡腳回填高度為3 m～5 m。填料采用級配良好、質(zhì)地堅(jiān)硬的中砂、粗砂、礫砂、碎(卵)石、石屑或其他工業(yè)廢粒料。所用砂石材料，不得含有草根、垃圾等有機(jī)雜質(zhì)。填料需分層壓實(shí)，分層厚度為250 mm～300 mm，壓實(shí)度不小于94%。回填壓腳后，坡面坡度為1∶2.5。

6.2 抗滑樁布置

由于滑坡穩(wěn)定性較差，為保證治理工程安全快速有效的進(jìn)行，采用機(jī)械挖孔樁，在1—1～4—4剖面段樁間距按4 m進(jìn)行布置，樁的直徑為2.0 m，樁長為13 m～17 m，伸入中風(fēng)化基巖的長度不小于樁長的1/3。在5—5～6—6剖面段樁間距按6 m進(jìn)行布置，樁的直徑為2.0 m，樁長為11 m～13 m，伸入中風(fēng)化基巖的長度不小于樁長的1/3。

6.3 排水

采用在坡頂修建截水溝、坡腳修建排水溝、裂縫封填、坡面采用六棱塊護(hù)面防止降水入滲、仰斜式排水孔降低坡體內(nèi)部地下水位。