在建公路滑坡成因分析及應急搶險處治

龍 維，王漢興

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州 貴陽 550081)

1 概述

某公路位于貴州安順境內，其建設對改善沿線交通狀況，促進區域內人流、物流流通，加速地區經濟社會發展意義重大。滑坡發生在在建公路K31+850～K31+910右側，滑坡周邊有手工藝品廠及大量民房分布，若不進行快速有效的處治，在降雨、震動荷載等作用下滑坡將會進一步發展，誘發更大規?；拢钄嘟煌ǎ茐闹苓吔嬛?，將給當地民生帶來嚴重影響。因此，本滑坡的處治被列為應急搶險工程。

本文以此滑坡為研究對象，對滑坡區氣象水文、地形地貌、地層巖性、地質構造等主要孕災因素進行詳細調查研究，分析滑坡的成因及致災機制，對滑坡滑帶參數進行反演并計算分析了滑坡穩定性現狀。以研究結果為指導依據，結合搶險處治工期要求，提出了以抗滑上擋墻及完善坡面截排水措施的短工期滑坡綜合處治方案，實施效果良好。

2 地質環境條件

該區域為貴州高原向廣西丘陵過渡斜坡地帶低中山盆谷區，屬于低中山構造剝蝕、侵蝕地貌，以山地丘陵為主。項目區屬珠江流域紅水河水系格凸河上游支流，大氣降水是地下水補給的主要來源。該區域屬亞熱帶季風濕潤型氣候，為中亞熱帶與北亞熱帶的過渡地帶，氣候溫和宜人，雨水充沛，多年平均降雨量為1 337 mm，山區小氣候突出。

區域地層巖性為第四系(Q)殘坡積褐色、褐黃色粉質黏土、碎石土，基巖為三迭系中統邊陽組(T2b)泥巖、粉砂質泥巖，強風化層較厚，巖體破碎。滑坡區發育有向斜構造，向斜東翼巖層綜合產狀245°∠38°，向斜西翼巖層傾角變化較大，為13°～30°，綜合產狀85°∠15°，滑坡發生于向斜西翼。區域地震動峰值加速度為0.05g，地震反應譜特征周期為0.35 s，地震基本烈度為6度。

3 滑坡特征

該滑坡主滑方向94°，主滑向長約45 m，滑坡寬約55 m(見圖1)。滑坡后緣、滑坡西北側裂縫發育，邊界明顯，滑坡東北側未見明顯裂縫發育。滑坡上部坡體滑動擠壓，中部變形明顯，滑坡體中上部表面波狀起伏，可見數條橫向裂縫，滑坡前緣未見明顯剪出口。

滑坡表面大部分為耕植土，土壤呈暗黃褐色，結構松散，厚度0.5 m～1 m，耕種有農作物。耕植土以外的其他區域植被發育，以灌木和低矮喬木為主，滑坡體中部為鄉村道路。滑坡體上部大致與主滑向相同方向發育有沖溝，沖溝內植被發育(見圖2)。

滑坡后緣邊界位于手工藝品廠(原村小學舊址)前操場東南角，混凝土地面明顯拉裂錯動，裂縫長約20 m，寬10 cm～15 cm，上下錯動約3 cm～15 cm(見圖2)。

滑坡西南側邊界位于混凝土臺階上及民房后側，地表可見局部開裂，裂縫長1 m～3 m，寬0.1 m～0.3 m，局部陡坎地段可見垮塌；滑坡東北側主要為耕植土區域，地表未見明顯裂縫。

滑坡中上部發育多條裂縫，主要分布于鄉村便道路面，裂縫延伸方向大致為北東-南西向，地面可見縫長2 m～5 m，縫寬0.1 m～0.4 m。

根據現場地質調查及勘探資料，滑坡體厚度2 m～9 m，滑坡體主要組成物質為粉質黏土、泥巖，滑帶厚0.1 m～0.5 m，滑床為粉砂質泥巖(見圖3)?；矌r層產狀82°∠17°，滑坡為覆蓋層沿巖層表面順層滑動。K31+900往大樁號方向開挖邊坡可見基巖出露，基巖未見變形。滑坡整體呈現坐落式特征，為推移式沿基覆蓋界面滑動淺層滑坡。

4 滑坡成因分析

滑坡的形成受地層巖性、地形地貌及地質構造等因素的控制，雨水作用、人類工程活動及地震荷載等是滑坡形成的誘發因素[1]。通過現場調查研究結合地質勘察資料，分析認為該滑坡的發生主要有以下幾方面原因。

4.1 原有病害

調查發現滑坡中部鄉村便道路面上原來已有裂縫，因裂縫較窄，不影響鄉村便道通行，未引起足夠重視，加之鄉村便道內側簡易排水溝排水不通暢，坡面匯集的雨水不能快速引排。裂縫的存在及不通暢的排水溝為大量雨水下滲入滑坡區提供了可能。

4.2 特殊地質條件

不同地質時期形成的巖土體具有不同的物理、力學特征，不同性質巖土體的接觸面往往就是滑坡的滑動面，這是因為：接觸面以下的巖土體有時透水性較差，上覆巖土體滲入的水分在接觸面附近聚集，充當了不同性質巖土體之間“潤滑劑”的作用，含水量增加使巖土體自重加大，導致滑坡穩定性降低[2-4]。滑坡處于向斜構造西南翼，巖層產狀82°∠ 17°，巖層傾向坡體臨空方向，為順層邊坡，整體地質條件利于滑坡的形成(見圖3)。滑坡區覆蓋層主要為松散粉質黏土，透水性強，抗剪強度較差，下伏基巖為泥巖，為相對隔水層，土巖界面易軟化形成軟弱滑帶。順層泥巖起到隔水作用，雨水下滲后，坡體內雨水難于快速排走，坡體內部大量積水，導致土體滲流場發生變化，孔隙水壓力上升，巖土體抗剪強度降低，容重增加，導致滑坡發生。

4.3 地形條件

滑坡位置為山谷向山脊過渡斜坡地帶(見圖1)，山谷區域利于雨水匯集，鄉村便道為雨水流通提供了通道，匯集的雨水沿鄉村便道順流而下，從而匯入滑坡區。

4.4 工程邊坡開挖

滑坡段路基右側開挖邊坡高度2 m～5 m，邊坡坡率為1∶1，邊坡僅進行常規綠化防護，且滑坡發生時綠化防護未實施。因邊坡開挖切腳，使得上部巖土體臨空而失去支撐，為滑坡的發生提供了有利條件。

4.5 降雨誘發

滑坡發生正值雨季，雨季連續降雨導致雨水對坡面持續的沖刷，雨水下滲導致坡體土顆粒分散流失，加劇滑坡中部鄉村路面原有裂縫持續發展，進一步為雨水的下滲打開通道。根據現場走訪及氣象資料，滑坡發生當天區域發生大暴雨，雨量大、歷時長，雨水從表層松散土層及鄉村便道上已有裂縫快速下滲，誘發滑坡。

5 滑坡治理

針對該滑坡的特征，遵循“一次根治，不留后患”的原則，采用穩定為本，加固為主，排水、防護并重的綜合處理措施，確保施工中的臨時穩定和通車后的長期穩定，同時，因滑坡周邊分布有大量民房及手工藝品廠，滑坡進一步發展將會導致嚴重民生問題，應急搶險要求，處治方案必須能快速實施。

5.1 參數反演

因滑坡已經產生了明顯滑移錯動，勢能及動能均明顯降低。反演假定滑坡處于極限平衡狀態，將滑動力(力矩)與抗滑力(力矩)代入計算中，反求巖土綜合抗剪強度參數，反算過程通過理正巖土軟件實現?；麦w主要組成物質為粉質黏土、泥巖，且根據現場調查，滑坡主要沿基覆界面滑動。正常工況反算穩定性系數取值為1.1，暴雨工況反算穩定性系數取值為0.98，反算結果結合經驗類比得滑動面抗剪強度參數見表1。

表1 滑動面抗剪強度參數反算及滑坡穩定性計算結果

5.2 滑坡穩定性計算

分別計算了正常工況及暴雨工況下滑坡穩定性情況，見表1。由計算結果可知，滑坡在正常工況下處于欠穩定狀態，在暴雨工況下處于不穩定狀態，暴雨影響下滑坡會再次發生滑動，影響國道的順利建設及安全通行，危及周邊建構筑物的安全，需進行處治。根據《公路路基設計規范》，計算滑坡推力時，正常工況穩定安全系數取1.25，暴雨工況穩定安全系數取1.15[5]。

5.3 工程處治措施

根據該滑坡的形貌特征、地形地質條件、穩定性計算分析及下滑力計算結果，結合應急搶險要求“安全、經濟、美觀”原則，采用最大剩余下滑力進行設計，即暴雨工況下安全系數為1.15時345 kN/m的剩余下滑力。根據工程經驗，擋墻材料易取、施工快捷、短期能滿足支擋要求及投資可控，決定采用抗滑擋墻對滑坡坡腳進行加固支擋，同時加強坡面截排水，疏通原有截排水溝。經計算，滑坡坡腳設置高5 m～7 m抗滑擋墻，擋墻面坡坡率1∶0.5，擋墻背坡坡率1∶0.25，墻底傾斜坡率1∶0.2，擋墻抗滑力滿足支擋要求。擋墻實施效果見圖4。

6 結語

本文以某在建公路滑坡應急搶險處治工程為例，以滑坡成因及穩定性的研究結果指導處治方案設計，得到以下結論與認識：

1)利于匯水的地形條件及特殊的地質構造條件是滑坡發生的內在因素，開挖邊坡切腳臨空后降雨作用誘發滑坡的發生，滑坡在正常工況下處于欠穩定狀態，在暴雨工況下處于不穩定狀態，存在進一步滑動從而引發更大規?；驴赡?。

2)覆蓋層透水性較好，而下伏順層泥巖起隔水作用，在持續降雨作用下，土巖界面易軟化形成軟弱滑帶，排水不暢后，孔隙水壓力上升，巖土體抗剪強度降低，容重增加，導致滑坡發生。泥巖等軟弱巖體沿基覆界面滑坡在工程中應引起足夠重視。

3)以理論計算結合現場實際工程情況，提出抗滑擋墻支擋處治措施，實施工期及處治費用均可控，滿足應急搶險要求，治理效果良好。應急搶險處治以材料易獲得、施工速度快為原則。