碎石土滑坡工程的地質特性及防治方案分析

樊友良

（福建省地質工程勘察院，福建 福州 350000）

碎石土滑坡是一種結構較為松散的堆積體滑坡類型，其滑坡主體包括填土、殘積、崩塌體、堅硬巖石風化物等，它嚴重影響公路道路工程建設。由于碎石土滑坡受巖石結構作用與人類工程活動影響，其內外誘因形成條件較為復雜，需要對碎石土滑坡工程地質條件進行勘探，形成具體的山體滑坡防治措施。

1 碎石土滑坡工程地質條件

碎石土滑坡的形成過程復雜，主要受滑坡工程地質特征與外部地質環境因素的影響。碎石土滑坡的地質特征主要體現在地質條件上，包括滑坡產生的地形條件、地貌單元、水文條件、氣象條件、地質構造等方面，加之人類活動、地下水位變化、融凍風化等外部作用，滑坡出現變形，進而引發嚴重的碎石土滑坡災害。

（1）地形條件。碎石土滑坡大多發育于20°～40°的斜坡上，由強度降水、地表水滲透、人類工程施工等變化誘發產生，往往伴隨著多種碎石土物質滑落，不利于山體的整體穩定性，對人類活動產生威脅。

（2）地貌單元。大部分碎石土滑坡平面上均呈現出低于周邊原始斜坡的狀態，前緣微微隆起呈緩坡狀態向坡外延伸，后緣多為陡崖形成滑坡后壁，兩側邊界處發育為深度不同的沖擊溝，出現“雙溝同源”現象，同時前緣與后緣之間滑坡堆積體相互作用，縱斷面上形成陡峭或平緩的臺地，總體上呈交錯縱橫式分布。

（3）土質結構。碎石土滑坡大多沿基覆界面或斜坡斷裂帶成群分布，滑床基巖層面向河谷或公路等方向，極易形成不同規模的順層碎石土滑坡層。

（4）地層巖性。碎石土滑坡主要組成物質形態、類型復雜，由多種物質組成的碎石層與黏土層接觸，在風化作用下形成滑帶，造成滑帶土質黏性強，風化巖屑物質居多。

（5）水文條件。碎石土滑坡主要分布區域內地下水類型以松散孔隙水與基巖裂隙水為主，滑體后緣地下水以大氣降水與農業生產用水為主，動態波動變化較小，長期自然環境作用下形成負溝槽地貌，地下水在降水天氣會大量匯集至地下區域，雨季會沿滑體前緣以下降形式溢出。此外，碎石土滑坡發育的次要水文條件還包括氣象水文因素，多以降雨量充沛的南方地區為主要發源地，由于地下水活躍程度較高，江河兩岸區域分布眾多斜坡區，地下水在物理、化學、力學等綜合作用下，對滑體產生影響，極大降低滑帶土層的抗剪強度，直接引發碎石土變形，進而導致滑坡災害的發生［1］。

2 碎石土滑坡物質組成

2.1 主要滑體

滑坡物質的組成包括滑坡堆積體，主要滑體的產生與物理力學作用、滑體滲透性兩方面有直接關系，主要以含碎石的黏土為主要組成物質，其間夾雜不同成分、不同形狀的巖塊以及粉質黏土、粗砂等，具有明顯的松散性、透水性特征。

（1）滑體的力學特征。碎石土是顆粒直徑大于2 mm土體的總稱，其基本性質介于巖體與土體之間，是滑體物質的重要組成部分，由于不同區域碎石土滑坡災害中巖土體物理力學性質存在較大差距，對滑坡程度及造成后果產生影響。筆者選取部分碎石土進行研究，并對其物理力學性質及基本特征進行分析，具體數據分析結果詳見表1。

表1 常見碎石土物理性質及力學特征

（2）滑體滲透性。由于天然狀態下細粒土結構受到環境影響，改變原有滑體流動通道形狀、大小、結構，滑體分布情況也隨之變化，一般情況下，碎石土中土粒越粗糙，大小越均勻，形狀也近似于圓形，平整度較好，在滑體中滲透強度越高，反之滲透系數則越小。不同土粒中碎土含量與碎石土滲透系數之間存在很大的關聯性，根據相關研究結果分析，對碎石土滲透性影響最大的是以碎石為主的粗粒土和以黏粒為主的細粒土結構，實際滲透性受砂粒直徑、大小等問題影響較大［2］。

2.2 滑坡帶

碎石土滑坡帶由壓密土、巖粉、滑帶泥等物質組成，其抗剪強度較低且透水性差，通常作為隔水介質材料使用，研究人員結合碎石土滑坡滑帶土層結構對地質條件進行分析，選用類似泥化夾層將滑坡帶進行固定，受滑坡帶泥化程度影響，土層結構中含泥量較高，具有含水量高、強度低的基本特征。滑坡帶主要由細粒土、碎石、碎屑等物質混合而成，在連續泥化鏡面的作用下，形成以黏土為主的細粒土滑帶和以碎石為主的粗碎屑滑帶。

（1）滑帶土化學成分。滑帶土主要礦物成分以蒙脫石、伊利石、高嶺石與微生物等礦物為主，以含量較高的黏土礦物形式分布，有效增強了滑帶土的吸附性與親水性，其中黏土礦物及有機質微生物含量增加，滑帶土抗剪強度會隨之降低，

（2）滑帶土滲透性質。碎石土中的滑帶土結構滲透性較差，大部分碎石土滑坡災害中滑帶土結構滲透性均在標準土層滲透率以下，具有明顯的隔水性，同時隨著碎石土堆積體的不斷滑落，滑帶土的滲透性能會逐漸減弱。

3 碎石土滑坡地質模型

3.1 工程地質模型

碎石土滑坡的主要原因在于內部環境變化及外部力學作用，斜坡巖土體沿兩側的連通區域向中心位置進行破壞作用，針對臨空方向發生的滑動現象，滑體下滑力與滑面的抗滑阻力在共同作用下，力量逐漸失衡，成為碎石土滑坡災害發生的重要推手。碎石土滑體在發生位移期間，與滑坡形成統一應力場，由滑面終端向地表剪出口滑脫，構成不同形態的主滑段、牽引段和抗滑段，其平面結構剖面圖如圖1所示。

圖1 滑坡平面及剖面受力狀態示意圖

3.2 水文地質模型

碎石土滑坡的主要組成物質與其地質結構特征決定了碎石土滑坡剖面自上而下的分層結構，即滑體、滑帶、滑帶影響帶、滑床基巖。碎石土滑坡結構從水文地質角度而言，主要由透水性強的巖層與透水性弱的巖層共同構成，巖層之間相互作用、相互影響，最終形成透水層與隔水層。

4 碎石土滑坡具體防治方案

4.1 總體設計與分析

碎石土滑坡穩定性受內部和外部兩方面影響，為實現良好的碎石土滑坡防治效果，需對碎石土滑坡成因、形成過程，后果與影響等方面進行深入研究。結合實際情況，對不同區域碎石土滑坡帶進行防治設計與分析，從而形成有針對性的滑坡防治方案。一方面研究人員要關注碎石土滑坡災害發生的內部和外部因素，包括地質結構、環境因素、風化作用、人類活動等方面；另一方面要針對影響碎石土滑坡穩定性的主次因素及變形破壞機理進行總結，將排水工程、削方減載、支擋工程、錨固工程相結合，形成具有現代防災減災意識的綜合型碎石土滑坡災害治理方案［3］。

4.2 健全碎石土滑坡防治機制

碎石土滑坡防治工作是減少或避免因滑坡造成人員傷亡、財物損失的關鍵，滑坡防治方案的形成要基于相關制度、機制的穩定運行，相關部門在針對碎石土滑坡災害開展具體防治工作期間，首要任務是要建立健全的碎石土滑坡災害防治機制，貫徹落實“以人為本、預防為主、安全第一”的滑坡災害防治理念，為碎石土滑坡防治工作的順利開展奠定理論基礎。

首先，相關部門要加強碎石土滑坡相關知識的宣傳與教育，在全社會范圍內進行自然災害相關信息的傳播工作，提升民眾安全防護意識，強化防災、避難、抗災、自救等災害防治能力，實現災前預防與災中自救的高度統一；其次，要全面推行和落實防災責任制度，將防災減災責任具體落到相關責任人身上，加大碎石土滑坡災害巡查監測力度，在各部門之間形成有效的災情監測聯動機制，加強對邊緣地區或強降水地區山體的管理與監測，采用現代化技術，逐步提升異常氣象預報、水土監測預警能力和水平，制定災情應急措施，為防災減災贏取黃金救援時間；最后，公路、道路工程施工團隊要對部分區域內的工程活動進行規范和管理，在工程設計階段，了解周邊地質條件、巖層結構、氣候特點及水文狀況等信息。針對碎石土集中施工區域進行地下巖層勘探，采用現代工程施工技術工藝，將碎石土或碎石堆積物進行集中處理，保證道路工程施工安全。

4.3 碎石土滑坡防治措施

（1）排水工程。碎石土滑坡的形成與水有密切聯系，為緩解強降水或地下水對碎石土滑體產生的不良影響，有關部門積極開展排水工程。排水工程主要包括兩方面，一是地表排水工程，二是地下排水工程。地表排水采用開挖地表截水溝、排水溝、種植植被等方法，采取錨噴、灌漿、跌水等技術措施，將地表水及時排出，避免地表水匯集并深入土體中造成碎石土滑坡事故。針對地下水問題，采用綜合治理的方式，通過對地下水進行攔截與排水，將地下水水量控制在標準地下水位以下，同時采取水平鉆孔、開挖集水井、搭建排水隧道等措施，降低地下水位，提高斜坡的穩定性。

（2）削方減載。為防治碎石土滑坡，技術人員通過削減碎石土滑坡主滑段巖土體的幾何形態達到削減巖土體重力的效果，從而實現巖體斜面重力減輕，增加碎石土抗滑段的抗滑能力，避免碎石土土體滑坡。具體工程措施包括順方減載和反壓加載，改變碎石土滑坡土體結構，增強巖層結構的整體穩定性，適用于滑面深埋類的碎石土滑坡防治工程。

（3）支擋結構。為緩解碎石土土體下滑壓力，技術人員采用支擋結構對碎石土進行下滑阻擋，通過建設抗滑擋土墻、錨拉墻、被動樁等措施，增強碎石土滑坡滑床基巖的穩定程度，要重點關注支擋結構的應用范圍，根據碎石土滑面情況選擇適當的支擋結構，充分發揮支擋結構在防滑方面的作用。

（4）錨固工程。錨固工程是碎石土滑坡防治工程中的重點項目，主要通過抗滑樁、抗滑鍵。錨桿（索）、錨拉樁等設施對碎石土區域進行錨固，利用錨固設施提高碎石土滑坡的抗滑能力，將碎石土滑坡穩定系數控制在安全范圍內，在當前碎石土滑坡防治工程中應用較為廣泛［4］。

4.4 實例分析

以某公路碎石土滑坡工程災害防治為例，該地區斜坡眾多且滑體物質組成多為殘坡積、含黏性土的碎石以及全風化類基巖，加之其地下水位高，降水量充沛，屬于較為典型的碎石土滑坡類型。為實現對該地區滑坡災害的有效防治，技術人員將防治方案中的關鍵性措施圍繞排水工程展開，在斜坡地下土層結構左側，設置長約450 m的地下排水隧洞，將隧洞具體位置確定在滑面影響帶下方的基巖內部，洞內布置排水縱坡，在與洞頂間隔2 m處鉆取垂直排水孔，同時在滑坡前緣設置水平向排水孔，在滑坡后緣與滑體面上設置排水溝，在降水充足的雨季來臨時，利用上述排水設施，將斜坡地下、地表積水排出，防止地表水下滲形成滑帶富集，有效阻斷水源對滑帶土的弱化效應，增強了碎石土滑坡整體穩定性。

5 結束語

綜上所述，碎石土滑坡災害的形成分為內因和外因，要求相關部門在對碎石土滑坡土質條件、土層結構等方面進行研究后，采取排水、錨固、削方減載、布置支擋結構等治理措施，對碎石土結構起到穩定加固的作用，確保碎石土滑坡工程綜合防治工作順利開展。