太鳳高速某段滑坡穩定性分析及治理措施

馮偉 王辰

我國東部交通運輸建設已日漸飽和，國家發展重心向西北和西南部轉移，西部地質情況復雜，地質災害對公路建設存在很大的影響，尤其是在開挖深路塹時，很容易造成類似于滑坡或者邊坡失穩等地質災害，人民群眾的安全受到了極大的影響[1-3]。截至今日，大量專家學者對滑坡形成的機理、穩定性分析與治理措施做了大量的研究，并取得了眾多成果[4-6]。其中，滑坡是最為嚴重的地質災害之一。引起滑坡的原因有很多[7-8]，這些不同的因素綜合是導致滑坡的必要條件。本文結合太鳳高速某段滑坡治理工程對該滑坡的穩定性進行分析，根據分析結果提出較為合理的治理方案。

1 工程地質特征

1.1 地形地貌

項目區位于北秦嶺加里東褶皺帶南部,為中等切割的侵蝕中低山地貌。滑坡區為中低山斜坡地貌，地形南高北低，向東溝河一側緩傾，綜合坡度12°，坡體表面為修整耕種臺地，坡體表面發育兩條沖溝。

1.2 氣象水文地質特征

1.2.1 氣象特征

測區位于鳳縣，地形為中低山區，氣候屬于暖溫帶山地氣候，該地區濕潤多雨，四季分明，氣候宜人。氣溫變化幅度小，平均在16.8-22.7℃左右，一月氣溫最低，在-4.7℃左右，七月和八月氣溫最高，平均34.9℃。該地區隨降雨充沛，但空間和時間分布有顯著差異，年平均降水量可達613.2mm，其降雨多集中在年中時段。

1.2.2 水文地質特征

勘察區范圍內河流分屬旺峪河水系，主要河流東溝河等。水系多呈樹枝狀，常年不息。區內小沖溝發育，水位坡降大，水位變幅受季節降水影響較大。

1.3 地質構造

研究區位于秦嶺區的中低山區，其構造單元屬秦嶺褶皺系。區內構造變形復雜且強烈，地層具有明顯差異。太鳳高速走廊帶區域發育的規模較大的5條斷層或斷裂帶均距滑坡區均較遠，對滑坡區無直接影響。經調繪與勘察，滑坡區未發現斷層。

1.4 地震及區域穩定性

勘察區地震活動的基本特征為震級小（小于5級），強度較弱，頻率低。根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015），鳳縣河口鎮的地震峰值加速度（0.1g）和地震反應譜特征周期（0.45s），地震基本烈度為Ⅵ度。根據交通部《公路工程抗震規范》（JTGB02-2013）等有關規定，公路工程抗震設防措施應提高一檔考慮，按Ⅶ度區設防。

1.5 地層巖性

勘察區主要出露地層有白堊系砂泥巖互層及砂礫巖；上覆第四系上更新統殘坡積層。勘察區地層如下所述。

滑體Q4del：

①粉質粘土（Q4el+dl）：褐黃色，土質不純，結構較致密，約含10%左右小礫石，塊徑2～10mm。稍濕，硬塑。

②碎石土（Q4el+dl）：灰黃色，潮濕-飽和，土質不均勻，碎石母巖主要為風化砂巖、礫巖等，含量51-75%，粒徑2.0～5.0cm見多，多呈磨圓狀和棱角狀，充填有大量的粉質粘土，呈松散-稍密狀態。

滑帶土（Q4del）：

③滑坡體滑帶多處于全風化泥巖層中，滑帶厚度0.3-2.6m，巖芯呈層狀、餅形土狀，潮濕，可塑-硬塑，巖芯中見明顯擠壓揉搓跡象，擦痕明顯；滑坡體后部滑帶為殘坡積土層，見擠壓揉搓跡象，稍濕，軟塑～硬塑。

滑床（K）：

④1全風化泥巖（K）：灰褐色，原巖風化劇烈，結構、構造完全破壞，巖芯破碎，呈土狀，手捏易碎。

⑤2-3強-中風化泥巖（K）：灰褐色，泥質結構，中厚層狀構造，巖芯呈碎塊狀-短柱狀，錘擊易碎。

⑥2-3強-中風化礫巖（K）：巖性呈深灰色，礫狀結構，層狀構造，礫石成分為大理巖、砂巖等，以泥質膠結為主，強度較差，巖芯以碎塊狀或短柱狀為主；

⑦2-3強-中風化砂巖（K）：巖性呈深灰色，砂質結構，層狀構造，泥質含量較大，巖芯以碎塊狀或短柱狀為主。

2 滑坡穩定性計算與評價

2.1 滑坡穩定性計算

滑坡穩定性計算參數中的容重是按室內試驗數據統計分析后取得，抗剪指標是以室內試驗指標為初始數據，主要通過指標反算結合經驗最終確定。

以室內試驗測試成果為依據，歸類和整理實驗數據，對明顯不合理指標進行剔除，進行統計分析。根據滑坡體發生時地面線與滑面的位置，以三條主滑斷面作為計算分析剖面，結合原始邊坡當時處于欠穩定狀態，穩定系數取K=0.95～1.00，此時邊坡在原始地貌狀態下保持著脆弱的平衡狀態，穩定系數取K=0.95～1.00時的試算求得的C、φ值比較符合現場實際情況。因此恢復至原地形時滑帶位置滑面抗剪強度適用于現在滑帶位置的土層。結合地區經驗，考慮滑動后壓密固結階段滑帶土性質的變化，對參數進行適當合理的調整，綜合選用C，ф及γ值，適用于后續相關穩定性計算。

經綜合分析本滑坡滑體、滑床巖土體特征及路線布設、各種荷載情況（滑坡所處地區地震烈度為Ⅶ度，需考慮地震工況），選取具代表性主滑斷面計算，確定通過對滑坡天然、飽和及地震工況下的現滑坡與開挖工況后的穩定性計算結果來評價其穩定性。

2.2 滑坡穩定性評價

根據地表調查、剖面分析評價：該邊坡地質情況較復雜，上部第四系覆蓋層較厚，自然地形坡較緩。從滑坡發生過程及變形特征判斷其為推移式滑坡。滑坡坡度整體較緩，展布方向與主滑方向基本一致。勘察資料顯示，滑坡滑動面（帶）較清晰，滑坡體已具規模，滑坡要素較全，已失穩下滑。后通過對滑坡的16個監測點位移觀測數據分析，后緣觀測點位移達到峰值10cm，最大沉降為8cm，之后沉降變形位移呈毫米級變化（2～8mm），且滑坡體中后緣的裂縫未再發生明顯變化。以上情況說明，目前整個滑體處于固結壓密階段，處于較穩定狀態。根據三條主滑剖面穩定性驗算結果分析：現今狀態下（非正常工況Ⅰ），滑坡整體穩定系數1.271-1.334，處于穩定狀態。前緣路基開挖后，穩定系數1.176-1.256，處于穩定狀態；非正常工況Ⅱ下，路基開挖后穩定系數0.986-1.07，處于不穩定～基本穩定狀態，設防安全系數取值1.15時最大剩余推力3263KN/m。結合滑坡整體穩定系數及下滑推力，增設了中后緣卸載工況（卸17.9萬方），開挖路基后在非正常工況Ⅰ下，穩定系數1.403-1.502，處于穩定狀態；非正常工況Ⅱ下，路基開挖后穩定系數1.126-1.197，處于基本穩定狀態，當設防安全系數取值1.15時，最大剩余推力404.13KN/m。當路基開挖后，坡腳處存在應力集中現象，滑坡易從坡腳處剪出破壞，此時在非正常工況Ⅰ下，滑坡穩定系數1.024-1.156，處于欠穩定～基本穩定狀態，安全設防系數取1.15時最大剩余推力1896KN/m；非正常工況Ⅱ下，穩定系數0.888-1.006，處于不穩定～欠穩定狀態，設防安全系數取值1.15時最大剩余推力4 755 KN/m。

根據計算結果，滑坡從坡腳處剪出破壞可能性較大，在不利工況下剩余下滑力較大，支擋防護難度較大，為了減小剩余下滑力，增設中后緣減載（17.9萬方）工況下穩定性評價，減載后在非正常工況Ⅰ下，滑坡穩定系數1.274-1.301，處于穩定狀態；非正常工況Ⅱ下，穩定系數1.074-1.118，處于基本穩定狀態，設防安全系數取值1.15時最大剩余推力1 164 KN/m。

綜上所述，目前該滑坡整體在非正常工況Ⅰ下處于基本穩定～穩定狀態，但在地震工況下處于不穩定狀態；當路基再次開挖后，根據應力集中位置，潛在滑面剪出口位于路基坡腳處，該處滑面在非正常工況Ⅰ下處于欠穩定～基本穩定狀態，在非正常工況Ⅱ下處于不穩定～欠穩定狀態。

3 滑坡區治理措施

根據滑坡勘察結果，針對滑坡的誘發因素，結合滑坡地貌特征，考慮本滑坡治理以下兩個方面考慮。

3.1 滑坡區防治范圍

首先整個滑體周界區域均是需治理的區域；其次該滑坡在滑動后，其右側中后部形成的滑坡壁陡立，最大高差接近21米，形成了一個新的不穩定斜坡體，需對其進行放坡處理，預防局部坍塌。

3.2 滑坡區治理措施

（1）滑坡規模較大，設計可根據滑面形態和剩余下滑力大小，分區采取相應措施。

（2）建議從上向下清除滑坡中后部分滑體。（3）在滑坡中前部設置抗滑樁支擋。

（4）在滑坡區設置截水滲溝，滑坡坡面上設置多級排水溝，路塹坡腳設置排水溝，加上周界截水溝共同形成一個有機整體，盡量減少地表水及地下水對邊坡的影響。

（5）目前滑體堵塞河道，建議疏通河道或改河，并做好河道倆側邊坡的沖刷防護。

（6）路基范圍土體已擾動，碎石土潮濕～飽和，呈松散～稍密狀，建議對開挖后路基采取加固措施。

（7）建議對右側中后部形成的陡立滑坡壁進行緩坡處理，消除其潛在的滑塌風險。