獅子坪滑坡特征分析及治理措施

陳 果 李涌泉

（四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081）

0 引言

滑坡是山區(qū)公路頻發(fā)的一種災(zāi)害類型，常威脅到公路工程建設(shè)及運營的安全。對滑坡成因的分析主要從地形條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)以及人類工程活動等方面進(jìn)行考慮；滑坡的防治措施以綜合處治為主，主要有削方減載、坡腳反壓、排水、支擋以及坡體內(nèi)部加固等[1-2]。獅子坪滑坡位于四川大渡河瀑布溝水電站庫區(qū)公路復(fù)建工程 G108 線 K2560+005～K2560+250 段，在路基開挖過程中，路基內(nèi)側(cè)邊坡坡頂?shù)孛娉霈F(xiàn)拉張裂縫，上部房屋開裂、倒塌，邊坡坡腳出現(xiàn)剪切位移等現(xiàn)象。該滑坡處于活動狀態(tài)，一旦失穩(wěn)，將對公路產(chǎn)生嚴(yán)重危害，亟需進(jìn)行必要的處治。本文以獅子坪滑坡為研究對象，在分析其基本特征、形成原因及穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，提出了合理的工程治理措施。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

獅子坪滑坡處構(gòu)造侵蝕中山區(qū)，位于大渡河左岸谷坡上，河谷為深切“V”型河谷，河谷谷坡陡峭，谷坡高200 余米。邊坡上部為大渡河V 級階地；中部為迎美路路基內(nèi)邊坡，坡腳為新建G108 路基內(nèi)邊坡，坡腳下部為懸崖。邊坡坡面高程1030～1090m，下陡上緩，自然坡度20°～40°，為階地前緣斜坡。

1.2 地層巖性

勘察區(qū)地層可分為第四系坡殘積（Qdl+el）堆積層、滑坡堆積層（Qdel）和三疊系上統(tǒng)白果灣組（T3bg）。

1）第四系坡殘積堆積層（Qdl+el）：表層為粉質(zhì)黏土，紫紅色、灰黃色，干燥，硬塑，含少量碎石。下部為碎、塊石土，灰色、灰黃色，干燥，松散～稍密，具架空結(jié)構(gòu)。碎塊石呈棱角狀，分選性差，巖性以砂巖為主。厚度變化較大，厚7～30 余米。

2）第四系滑坡堆積層（Qdel）：該層在勘察范圍內(nèi)廣泛分布，主要由粉質(zhì)黏土、碎石土、塊石土組成。

3）三疊系白果灣組（T3bg）：灰～深灰色粉砂巖、灰黑色炭質(zhì)頁巖，強風(fēng)化～中風(fēng)化，巖層產(chǎn)狀35°∠3°。在邊坡上部埋深20～30m，在坡腳新建G108 路塹邊坡出露。該套地層在該區(qū)廣泛分布，本次勘察未揭穿，揭露最大厚度為27.10m。

1.3 水文地質(zhì)條件

1）地表水：工程區(qū)屬大渡河水系，地表沖溝不發(fā)育，地表水主要為邊坡上部階地上農(nóng)田灌溉水和邊坡坡面水，主要來源于大氣降水。

2）地下水：區(qū)內(nèi)地下水豐富，主要有第四系松散堆積層中的孔隙潛水和基巖裂隙水。第四系松散堆積層主要為碎、塊石土，厚度大，有良好的滲透性和儲水空間，孔隙潛水儲藏豐富，主要來源于上部坡體地下水的滲透、上部農(nóng)田水的滲透和大氣降水。地下水位一般高于基巖面0.5～1.0m。在基巖面上形成了一個地下水的連續(xù)通道，在坡腳巖土接觸面以降泉的形式出露。在新建G108 線路基邊坡上，全段沿巖土接觸面均有地下水出露。基巖風(fēng)化帶裂隙發(fā)育，具有良好的儲水性和連通性，基巖裂隙水埋藏豐富，主要接收大氣降水和上部孔隙潛水的補給，向下部滲透排泄于大渡河。邊坡上沒有發(fā)現(xiàn)基巖裂隙水出露。

3）地表水、地下水水化學(xué)類型均為HCO3·SO4—Ca·Mg 型，PH 值為7.8，礦化度為0.55g/L，地下水和地表水對混凝土結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性。

2 滑坡基本特征及成因分析

2.1 滑坡區(qū)變形特征

獅子坪滑坡位于大渡河左岸谷坡上，呈帶狀分布，為谷坡巖體坡殘積形成的粉質(zhì)黏土、碎塊石土堆積邊坡。滑坡沿河谷橫向長245m，沿斜坡方向?qū)?0～95m，滑體厚5.0～16.5m，滑坡面積19198 m2，滑坡體體積約30.2375×104m3。根據(jù)滑坡形態(tài)和變形活動特征，將滑坡劃分為2 個區(qū)，見圖1。

圖1 獅子坪滑坡平面示意圖

1）Ⅰ區(qū)（K2560+005～K2560+083 段）：地面較平緩，自然橫坡約15°，變形破壞輕微。地面開裂1～5mm，裂縫長3～10m。滑坡造成Ⅰ區(qū)4 戶房屋墻體開裂，裂縫寬1～5mm，長1～5m。新建G108 線路基內(nèi)邊坡巖土界面清晰，在巖土界面處有地下水出露，呈散狀流出，流量約0.2L/s。Ⅰ區(qū)滑坡體長78m，寬約80m，厚12.0～16.5m，平均厚度約15m，面積6398 m2，滑坡體體積約17.4375×104m3。

2）Ⅱ區(qū)（K2560+083～K2560+250 段）：處于迎美路路基邊坡上，坡面呈折線型，下陡上緩。下邊坡坡度30°～40°，上邊坡坡度15°～20°，變形破壞嚴(yán)重。下部：新建G108 線路基上邊坡剪切位移約2m。中部：沿ZK4—ZK8—ZK11 形成一條連續(xù)貫通的，長約150m 的裂縫密集帶，裂縫寬0.3～0.7m，深0.5～1.5m，長20～50m，地面豎向沉降約1m。上部：滑坡造成Ⅱ區(qū)4 戶人家墻體開裂，土墻房屋倒塌2 間，裂縫寬0.5～7.0cm，長1～5m。地面開裂寬1～8cm，長1～10m，間距1～4m。新建G108 路基邊坡主要出露炭質(zhì)頁巖，強風(fēng)化。有地下水出露，呈股狀流出，流量約0.5L/s。Ⅱ區(qū)滑坡體長147m，寬約95m，厚5～14m，平均厚度約10m，面積12800 m2，滑坡體體積約12.8×104m3。

據(jù)調(diào)查和勘探表明：滑坡Ⅰ區(qū)地表變形輕微，處于蠕滑變形階段。滑坡Ⅱ區(qū)地表變形破壞嚴(yán)重，路塹邊坡坍塌，上部土體已產(chǎn)生滑動，處于活動發(fā)展階段。該滑坡處于新建G108 及迎美路上方，已對近10 戶人及房屋的安全、迎美路的運營和G108 的建設(shè)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。

2.2 滑坡體結(jié)構(gòu)特征

1）滑體特征。主要由粉質(zhì)粘土、碎塊石土組成。粉質(zhì)粘土，紫紅色、灰黃色，含碎石，干燥，硬塑，厚1.0～5.5m。碎塊石土，灰色、灰黃色，干燥，松散。其中碎石含量約45%，一般粒徑5～15cm。塊石含量約40%，一般粒徑40～120cm，地表可見最大孤石粒徑150cm。充填物為角礫和粉質(zhì)粘土，含量約15%。碎塊石呈棱角狀，分選性差，具架空結(jié)構(gòu)。

2）滑帶特征。據(jù)勘察報告表明，在滑坡中前部滑帶較為明顯，主要為灰黑色粉質(zhì)黏土，含碎石，飽和，厚0.1～0.3m；在滑坡中上部，滑帶不甚明顯，主要為碎石土，含泥較重。據(jù)鉆探和物探揭示，滑動帶埋深5.0～16.5m。

3）滑床特征。在滑坡前緣，滑坡沿巖土接觸面剪出，滑坡中前部滑床為三疊系白果灣組（T3bg）灰～深灰色粉砂巖、灰黑色炭質(zhì)頁巖。在滑坡中后部，滑坡在碎塊石土層內(nèi)滑動，滑床為碎塊石土。滑坡區(qū)巖土體主要物理力學(xué)指標(biāo)，見表1。

表1 滑坡區(qū)巖土體主要物理力學(xué)指標(biāo)表

2.3 滑坡成因分析

1）地形與巖性：獅子坪滑坡處大渡河深切河谷V 級階地前緣斜坡，為碎塊石土、粉質(zhì)黏土堆積而成，堆積體厚7～30 余米，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對松散，大小塊體混雜，多具有架空結(jié)構(gòu)，物質(zhì)組成較為復(fù)雜，自身穩(wěn)定性較差。

2）水的作用：據(jù)調(diào)查和勘探表明，新建G108 線路基邊坡全段巖土接觸面均有地下水出露，滑坡區(qū)地下水豐富，且上部有地表水滲入坡體內(nèi)部。在水的浸潤作用下，一方面加大了堆積體重量，使其下滑力增大。另一方面降低了基巖頂面附近土體的強度，形成潛在滑動帶。

3）人類工程活動：新建G108 線本路段位于斜坡坡腳，由于路基邊坡的開挖，在迎美路路基邊坡的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增加了邊坡高度，破壞了斜坡的穩(wěn)定狀態(tài)，造成上覆堆積體沿下伏基巖面的滑動，致使路塹邊坡失穩(wěn)坍塌，進(jìn)而使上部土體失去支撐，在重力作用下，產(chǎn)生變形，進(jìn)一步在松散的碎塊石土層內(nèi)形成滑動。

該滑坡是在邊坡坡腳開挖，致使坡體前緣失穩(wěn)的情況下，引發(fā)坡體上部碎塊石土層內(nèi)產(chǎn)生了向坡腳臨空面的滑動，形成了一個中型牽引式中層堆積層工程活滑坡[3-4]。

3 滑坡穩(wěn)定性評價

根據(jù)滑動面（帶）形態(tài)特征和破壞模式，采用傳遞系數(shù)法[4]，參數(shù)的選取依據(jù)室內(nèi)試驗、反算法和參照粉質(zhì)黏土、碎石土滑坡經(jīng)驗值確定。以1－1'，3－3'為代表性斷面，分區(qū)計算滑坡在天然狀態(tài)和暴雨時的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》[4]評價滑坡的穩(wěn)定性。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算成果表

結(jié)果表明：在天然狀態(tài)下，滑坡I 區(qū)處于相對穩(wěn)定狀態(tài)；II 區(qū)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在暴雨工況下，滑坡I 區(qū)處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；滑坡II 區(qū)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。該滑坡將對迎美路及新建G108 的正常運營產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

在天然、雨季和地震等工況條件下，安全系數(shù)[5]K=1.20、1.10、1.05 時，滑坡產(chǎn)生下滑的剩余下滑力計算結(jié)果，見表3：

表3 剩余下滑力計算成果表

4 滑坡治理措施

綜合考慮獅子坪滑坡的發(fā)育特征及形成條件，結(jié)合項目區(qū)多處滑坡處治的經(jīng)驗，以經(jīng)濟(jì)、適用、安全的原則，采取抗滑樁+削坡減載+支擋墻+截排水的治理措施。

在迎美路路面內(nèi)側(cè)2 米處設(shè)置一排鋼筋砼抗滑樁，抗滑樁尺寸為2×3m，樁長18～22m，樁間距為5m；樁底均置于新建G108 路基面以下穩(wěn)定巖體，樁頂面及平面與迎美路線形一致，順適美觀。對滑坡Ⅱ區(qū)，以迎美路內(nèi)側(cè)坡腳處為基準(zhǔn)點，按1：20～2.8 進(jìn)行削坡減載。在新建G108 與迎美路之間設(shè)C20 片石混凝土擋土墻，墻高6～10m。采用碎石+土工布滲水層，通過縱橫向排水溝（φ10cmPVC 管）排泄地下水，并在滑坡周界外側(cè)設(shè)置環(huán)狀截水溝，如圖1 所示。

5 結(jié)論

1）通過現(xiàn)場調(diào)查和勘探表明，獅子坪滑坡是在邊坡坡腳開挖，致使坡體前緣失穩(wěn)的情況下，引發(fā)坡體上部松散碎塊石土層向坡腳臨空面滑動，形成的一個中型牽引式中層堆積層工程活滑坡。

2）采用傳遞系數(shù)法，對滑坡典型斷面進(jìn)行穩(wěn)定性計算，評價了滑坡的穩(wěn)定狀況。并計算了不同設(shè)計工況下的剩余下滑力。

3）綜合考慮獅子坪滑坡的發(fā)育特征及形成條件，提出了抗滑樁+削坡減載+支擋墻+截排水的綜合治理措施。通過觀察，該滑坡原有變形裂縫得到了控制，沒有發(fā)現(xiàn)坡體有新生裂縫與滑動跡象，保障了G108 線及迎美路的安全通行。