某不穩定斜坡穩定性分析及防治措施建議

馬 波, 冉建兵

(湖北地礦建設工程承包集團有限公司,湖北 武漢 430050)

作為鄂西生態文化旅游圈核心版塊的神農架林區，林區交通部門對酒壺坪—九湖鄉公路進行了改擴建，但該區段山體坡度較陡，巖層古老破碎、裂隙交叉切割，近坡頂部位危巖、危石發育，穩定性較差.在連續降雨或暴雨等不利因素誘發下，隨時都可能發生崩塌、滑坡等地質災害，嚴重威脅通行路人和公眾的財產及人身安全，破壞神農架國家公園生態環境，制約神農架旅游業發展。需盡快加強對其進行防范和治理工作，及早消除隱患，確保當地人民生活生產秩序，同時更好助力國家公園建設。

1 研究區概況

1.1 自然地形概況

研究區位于209國道坪阡—大九湖區段，高程2 450～2 520 m，山體走勢北西向東南，北西低東南高，坡向約245°，坡度約30°～65°，山頂植被茂盛，山腳臨路邊為平緩溝谷，由南向北走向，雨季有溪流，平常多干涸或少水。

1.2 地層巖性

(1) 崩塌塊石(Qcol)：分布于坡腳前緣或坡面平緩帶區域，多呈散布狀，塊石塊徑一般0.1～1.5 m左右，最大的直徑可達2～3 m。

(3) 中元古界神農架大窩坑組(Pt2dw)：巖性為淺灰白色、青灰色、黃褐色薄層—中厚層狀泥巖，表部強—中風化，裂隙發育，產狀25°～75°∠40°～75°，為大九湖區主要地層，溝谷、陡坎或人工切坡處有出露。

1.3 地質構造

神農架地區位于大巴山前陸弧形構造帶東段，以陽日斷裂為界，可分為北帶基底拆離帶和南帶神農架隆起，北帶以E-W走向的基底拆離和蓋層滑脫為特征，古生界蓋層褶皺緊閉；南帶神農架隆起周緣的蓋層變形特征各異，北緣變形較弱，東緣變形很強，其西、南周緣發育特征的裙邊狀褶皺構造，南緣裙邊褶皺以樞紐大角度傾伏為典型特征。斷裂、褶皺的發育導致了研究區巖體結構破碎，裂隙發育，完整性較差。

1.4 水文地質與工程地質

地下水類型以第四系孔隙水和基巖裂隙水為主，第四系覆蓋層滲透性較好，基巖裂隙水富水性較差。區內地勢陡峭，坡度大，坡體結構松散，不利于地下水儲存。大氣降雨入滲后，向低洼處排泄。研究區降水量豐沛，年平均降水量1 170.2 mm，每年4—9月，集中全年降水量約80%左右，冬季寒冷干燥，降水量偏少。

依據區內巖土體物質組成、成因類型、工程地質性狀及物理力學性質的不同，主要分為第四系松散土類工程地質巖組及較堅硬—軟弱、薄—中厚層狀沉積巖巖組。

2 不穩定斜坡基本特征

2.1 形態特征

不穩定斜坡位于低中山區的公路東北側，為巖土混合斜坡，坡面多為松散碎石堆積；立面形態為不規則形狀，斜坡中上部坡度較陡，中部形成平臺，中下部局部較緩，坡體高度較高，斜坡周邊坡度較大，總體上呈中間高兩端低，立面面積約3 900 m2(圖1)，坡長172 m，山頂高程約2 527 m，最大高度30 m，坡向245°，坡度30°～65°(圖2)。

圖1 不穩定斜坡現狀圖Fig.1 Current situation map of unstable slope1.中元古界神農架大窩坑組；2.第四系崩坡積層；3.基巖產狀；4.災體范圍區；5.公路。

圖2 1-1′剖面圖Fig.2 1-1′ profile1.第四系坡堆積體；2.中元古界神農架大窩坑組；3.砂巖；4.第四系崩坡積層。

2.2 組成與結構特征

坡體為崩坡積或殘坡積覆蓋，碎石粒徑約為0.1～50 cm，結構松散，多為強—中風化砂巖碎石，靠近南邊有人工開挖形成的凹坑，基巖出露不明顯。

2.3變形特征

在現狀條件下，斜坡尚未發生較大規模的拉裂滑坡，僅在連續降雨或大暴雨期間局部陡斜坡段發生小規模塌滑。

3 不穩定斜坡穩定性分析

3.1 穩定性影響因素分析

不穩定斜坡穩定性影響因素主要為自然因素、地形地貌、巖土體結構等[1]，詳細分析如下：

(1) 自然因素：大氣降水是不穩定斜坡失穩的誘發因素，斜坡結構松散且不均勻易于降水入滲。一方面軟化潛在滑面降低其力學強度;另一方面降水量大時，局部地下水位置上升形成水壓力導致巖土體飽水，增加容重，對不穩定斜坡影響較大。

(2) 地形地貌：整體坡度較陡，坡體高度較高，斜坡周邊坡度較大，斜坡整體穩定性較差。

(3) 巖土結構：坡體結構主要為松散碎石堆積，結構松散，粘聚力小，較易發生變形破壞。

3.2 穩定性定量分析

如前所述，不穩定斜坡穩定性主要受降水、坡體形態及巖土結構的影響，變形破壞模式為沿巖土界面滑動，采用傳遞系數法對坡體進行穩定性計算，采用詹布法(Janbu法)進行校核[2]，穩定性計算工況以在天然、暴雨及地震三種工況條件下進行。本次穩定性計算選取1-1′、2-2′兩條剖面進行穩定性計算，其中，穩定性計算參數見表1，穩定性計算條分圖見圖3和圖4，穩定性計算結果見表2。

表1 建議巖土物理力學指標Table 1 Suggested physical and mechanical indicators of rock and soil

圖3 1-1′剖面穩定性計算條分圖Fig.3 Slice chart of section stability calculation of 1-1′

圖4 2-2′剖面搜索滑面穩定性Fig.4 Stability of sliding surface in secton search of 2-2′

表2 穩定性評價結果一覽表Table 2 List of evaluation result of stability

編號穩定系數天然暴雨地震安全系數穩定性評價天然暴雨1-1′1.2171.0431.401.3基本穩定欠穩定2-2′1.2921.0291.391.3基本穩定欠穩定

根據《建筑邊坡工程技術規范》(GB50330—2012)中，邊坡穩定安全系數取為1.3，由表2可知，天然狀態下處于基本穩定狀態；在暴雨條件時，處于欠穩定狀態；在地震條件下處于基本穩定狀態。

4 治理工程建議

4.1 治理工程方案

根據環境地質條件，不穩定性斜坡特征及其變形影響因素與破壞模式分析，結合穩定性分析評價結論與保護對象，采用格構護坡工程+排水工程+綠化工程+擋土墻工程相結合的方案進行治理。

4.2 分項治理工程建議

(1) 格構護坡工程：在坡體前緣陡坡段削坡整形后采用鋼筋混凝土格構分級護坡，設置一級馬道，馬道寬2 m；馬道以下削坡坡比1∶1.9，馬道以上削坡坡比1∶1.7。

(2) 排水工程：截排水溝擬布設于坡體下緣及邊緣，其兩端接自然沖溝，以充分攔截雨季時的地表水，防止地表水沖涮、入滲。

(3) 綠化工程：格構縱梁埋入土中，格構間回填耕植土，種槙綠化。回填土壓實度≥0.94，回填土區域種植箭竹、高山杜鵑、冷杉、樺樹等適合當地氣候環境的喬灌木。客土回填厚度為0.3～1.0 m，種植植被類型為喬木和灌木，其中，喬木木間距為2 m×2 m，灌木木間距為1 m×1 m，在靠近斜坡內側種植爬藤植物，爬藤和灌木所用穴規格1.0 m×1.0 m×0.7 m。

(4) 擋土墻工程：不穩定斜坡西南側為自然形成的土體，對坡腳形成反壓，故在該處進行回填，不設置擋土墻。不穩定斜坡坡腳西北側設置擋土墻，擋土墻高2.5 m，頂寬1.1 m，面坡比1∶0.2，背坡比1∶0.0，擋墻每15 m設置伸縮縫一道，縫寬3 cm，縫中設柏油杉板，迎水面用瀝青止水；墻身設置排水孔，排水孔間距2 m，按梅花型布設，用φ110PVC管制作，外斜5%。

圖5 治理工程剖面圖Fig.5 Profile of harnessing engineering

圖6 治理工程平面布置圖Fig.6 Plane layout of governance engineering1.擋墻；2.格構綠化區；3.截排水溝；4.公路。

5 結語

通過對該不穩定斜坡的現場調查和分析，查明了該不穩定斜坡的結構特征，經對該斜坡的穩定性和影響因素分析，認為該斜坡在暴雨工況下處于欠穩定狀態，需采用工程治理措施。不穩定斜坡采用格構護坡、綠化工程、排水工程和擋土墻工程相結合的方案進行治理，在消除地質災害的同時進行地形地貌景觀的恢復。由于該斜坡位于景區公路內側，進行該斜坡治理，能有效協調周邊環境，提高景區形象和經濟效益。