昔格達地層水毀邊坡應急處治的地質調查分析及綜合處治

林銳 田文豐

摘 要：以雅西高速公路營運里程K2182+126～K2182+226段邊坡水毀為例，闡述了應急處治中地質調查的重要性，在有針對性地進行了地質調查的基礎上，分析了昔格達地層邊坡地質病害形成的機理，提出本次特殊的路基病害截斷地下水通道，護面，設抗滑支擋構造物等綜合處治措施。總結了在地質調查中深入分析巖土體特性，采用由因推果，由果溯源的思考方式，從而指導調查方向的一種思路。

關鍵詞：昔格達;水毀邊坡;地質調查;穩定性分析;綜合處治

中圖分類號：U416.14 文獻標識碼：A

0 引言

昔格達地層是一種較特殊的巖土體，由其組成的路基邊坡在施工及運營中出現了較多的問題，目前的規范未有針對昔格達組路基邊坡的專門研究。現有的研究中有王書兵、趙志中、喬彥松、蔣復初等在瀘定昔格達組時代認定與古環境中對昔格達地層的時代及環境進行了研究;巫錫勇、朱寶龍在重力侵蝕作用下昔格達地層滑坡特征分析中對昔格達形成滑坡特征進行了分析。這些研究對深入認識昔格達地層起到了良好的推動作用，但目前對昔格達水毀路基邊坡在營運中的應急地質調查分析和綜合處治方面的研究還較少。

本文以雅西高速公路營運里程K2182+126～K2182+226段水毀路基邊坡為例，進行了應急地質調查，及時掌握該段邊坡現有工程地質條件，判別穩定性及影響因素;在此基礎上進行了穩定性分析，并提出了有針對性的綜合處治措施建議。

1 邊坡地質概況及水毀情況

1.1 地質概況

該路基邊坡高約28 m，鄰近坡頂有一座西昌衛星發射基地專用的110 kV高壓線路鐵塔，邊坡修建時，在塔基臨空一側（邊坡后緣）采用兩排φ108鋼管樁對鐵塔進行加固，坡面采用錨索框架梁防護，坡比1：1～1：1.59。邊坡地層為第三系上新統昔格達組（N2x）黃色、褐黃色，灰黑色泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖，巖層產狀105°∠23°，為逆向坡，坡頂則分布有薄層褐黃色殘積（Q4el）粘質粉土。根據中國地震局《石棉-瀘沽高速公路地震安全性評價報告》，工程區地震動峰值加速度為0.4 g，地震動反應譜特征周期為0.4 s，地震基本烈度為Ⅸ度。

1.2 水毀情況

受2012年8、9月份連續降雨影響，邊坡于10月發生變形，錨索框架梁部分破壞、失效（見圖1及圖2）。

其中K2182+126～K2182+146段已完全破壞，在原一級放坡以上形成一漏斗狀負地形，并于一級邊坡坡頂有地下水滲出，流量約200 mL/s，于前緣地勢低洼處匯聚，其余段邊坡前緣尚未破壞處亦多處發現有鼓脹變形跡象，框架梁部分發生扭曲、拉裂。

K2182+146～K2182+226段，面向公路，邊坡后緣鋼管樁承臺左側邊界處，地面土體下沉，造成兩根鋼管樁裸露，承臺端部懸空。變形體后緣發育有一68 m左右的長大拉張裂縫，縫寬20 cm～40 cm，深20 cm～80 cm。鐵塔以左向西昌方向裂縫發展為部分土體下挫，可見1 m～1.5 m左右的陡壁，壁上見擦痕。邊坡左側斷續發育多條縱向裂縫，一般延伸不長，并未貫通，變形體內左側截水溝多處發生變形破壞。

2 水毀危險性及地質調查

2.1 水毀危險性

總體而言，該段邊坡目前已發生了整體的變形失穩，其中K2182+126～K2182+146段已發生完全破壞，其余部分也明顯處于蠕動變形之中。受到牽引影響，鐵塔基座地面處產生拉裂縫。邊坡變形已危及鐵塔安全，情況非常危急。

為防止變形進一步加劇，現場緊急處理措施為：封閉該段臨坡側應急車道;坡體前緣用透水性材料進行反壓，反壓高度6 m;后緣增設兩排φ140鋼管樁，并與原鋼管樁形成一個整體。同時需盡快通過地質調查及時掌握該段邊坡現有工程地質條件，判別穩定性及影響因素，為制定綜合處治措施提供地質依據。

2.2 地質調查

應急處治強調的就是快速，該邊坡目前所處的狀態和地形條件，暫不具備進行鉆探的條件，因此地表調查顯得尤為重要。

鐵塔位于邊坡近頂部，其后方坡頂為梯狀平臺，地勢開闊平緩。工程已經歷多個雨季，原有邊坡錨索框架梁的防護方案在一定程度上已考慮了降雨的影響，防護措施合理，此次水毀，根據現場錨索框架梁破壞的嚴重程度，如僅簡單判定為強降雨導致坡體飽水失穩恐有不妥，應有更深層的原因。原邊坡修建后并無滲水情況出現，而調查階段天氣晴朗，坡體內持續有股狀地下水滲出，顯示其應有較為穩定的補給源。綜上所述，推測此來源不明的地下水的連續滲透破壞，是造成此次坡體變形失穩的主因，應以地下水為地質調查的主要方向，擴大調查范圍，重點以摸排周邊高于出水點位置的匯水區域，長大裂縫或地表水體為主。

隨后調查發現邊坡所在的山頭與后方山體之間發育有一寬緩沖溝，溝谷走向為350°，近平行于坡面，溝寬約10 m，深3 m，溝內物質雜亂堆積淤塞水道，造成溝道內、尤其靠近頂部存有大量積水，該處高程大大高于邊坡前緣出水點，水平距離約百米左右。

3 邊坡穩定性分析

3.1 邊坡破壞形成機理

工程區位于川滇南北構造帶安寧河斷裂帶東側，安寧河東支斷裂下盤，受構造擠壓影響，巖體內發育細微裂隙較多。前緣工程邊坡的開挖，使巖體形成陡峭臨空面，巖體內應力分布發生變化，側向應力增加，使得坡體內裂隙有了進一步發展聯系;坡體由昔格達組泥質粉砂巖夾粉砂質泥巖組成，但地下水缺乏，其原有防護措施本較為合理，不幸此次雨季沖刷物淤堵了邊坡后部沖溝，致使排水不暢，溝內積水過多，形成較高水頭壓力，地表水改變原有溝道的排泄路徑，沿后側邊坡巖體結構面滲入坡體，在靜水壓力作用下，順地勢向臨空一側裂隙間劈裂滲透，造成周圍昔格達巖體飽水軟化甚至崩解，其抗剪強度急劇降低，從而引起坡體變形失穩。

3.2 邊坡穩定性計算

根據現場調查和測繪，滑坡體的主滑方向為265°，大致與公路路線垂直。蠕滑變形主要位于昔格達組破碎地層中，鑒于該地層巖性的特殊性，故穩定性計算中將變形體部分視為滑體土，滑面選取根據現場調查的滑坡后緣與前緣剪出口間推測連線進行計算。

對滑坡滑帶土抗剪強度的確定是根據西攀高速公路試驗成果，當地工程經驗和類比，通過反算方法間接獲得， 綜合確定穩定性計算參數如下：

滑體土（Q4del）天然抗剪強度γ=19 kN/m3、c=20 kPa、φ=18°;飽和抗剪強度指標γsat=20.5 kN/m3、csat =10 kPa、φsat =14°。

昔格達巖組（N2x）天然抗剪強度γ=20 kN/m3、c=70 kPa、φ=20°;飽和抗剪強度指標γsat=21 kN/m3、csat =15 kPa、φsat =18°計算采用北京理正巖土軟件，按照圓弧滑面進行計算。由邊坡變形破壞的程度選擇兩種形式斷面進行計算：（1）已破壞邊坡（土質邊坡），（2）未破壞但處于蠕動變形邊中的邊坡（土質邊坡）。按照天然工況、暴雨工況和地震工況三種情況對土質邊坡進行穩定性驗算。

根據公路規范，本次計算滑坡剩余下滑力所采用的安全系數為：①天然：1.30;②暴雨：1.20;③地震：1.10。

不同工況下滑坡穩定系數和剩余下滑力計算結果如表1。

從計算結果可以看出，該段邊坡天然狀態下整體處于欠穩定狀態，在暴雨或地震工況下，整體均將發生失穩滑動破壞，這與實際現狀吻合。

4 綜合處治方案建議

（1）邊坡變形體中裂縫應予及時填埋封閉，以免地表水體侵入。

（2）對后部沖溝進行疏導治理，對相應于公路高邊坡部分進行底部和側向防滲處理。

（3）變形體局部清方，放緩邊坡，坡比可為1：1.5。并采用實體護坡封閉坡面，后緣設截水溝，并完善地表排水系統。

（4）坡體中部埋設鋼管樁或抗滑樁，坡腳設置抗滑樁或擋墻。抗滑樁間，為避免樁間巖土體飽水后擠出，應設擋土板。

（5）施工后，應繼續監測，直至變形體穩定。

5 結語

該邊坡依據地調意見經過綜合處治后，已經歷7個水文年，遭遇過特大暴雨考驗，未再見有變形之跡象，可認為處治措施合理。地質調查工作中深入分析昔格達地層之特性，重視其水文地質的影響，采用由因推果，由果溯源的思考方式指導調查方向，是一種有效的重要思路，謹以此例供大家參考。

參考文獻：

[1]王書兵，趙志中，喬彥松，等.瀘定昔格達組時代認定與古環境[J].防災減災工程學報，2014，34（05）：589-596.

[2]巫錫勇，朱寶龍.重力侵蝕作用下昔格達地層滑坡特征分析[J].工程地質學報，2008（04）：450-458.