黃土地區(qū)某高速公路段滑坡機(jī)理的現(xiàn)場試驗研究

艾 昕

(甘肅交建項目管理有限公司，甘肅 蘭州 730010)

0 引言

黃土作為地表沉積物廣泛分布于我國青海、甘肅、寧夏、陜西、山西和河南等省份[1-2]，由于其鈣含量高、松散堆積、大孔隙、垂直節(jié)理、松散結(jié)構(gòu)和親水性而產(chǎn)生強(qiáng)濕陷性，因而其亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)往往使得黃土地區(qū)中工程的工期難以確定，且易造成已完成工程發(fā)生重大災(zāi)害[3-4]。例如，滑坡是黃土地區(qū)數(shù)量最多、危害和損失最大的地質(zhì)災(zāi)害[5]。因此，本文以甘肅省黃土地區(qū)某高速公路段為研究對象，通過各種測量手段，利用現(xiàn)場監(jiān)測對滑坡深部位移以及地下水位進(jìn)行詳細(xì)研究，以期對未來相似工程提供指導(dǎo)借鑒作用。

1 概述

1.1 工程概況

甘肅省某高速公路LD06標(biāo)段位于里程K19+450～K19+800段線路左側(cè)存在古滑塌，嚴(yán)重影響了高速公路的正常施工。為配合現(xiàn)場的補(bǔ)勘及設(shè)計工作，提供及時準(zhǔn)確的滑坡監(jiān)測數(shù)據(jù)，對現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)測點布置及數(shù)據(jù)采集工作。在古滑坡部位前緣、中部、后緣增設(shè)深孔位移監(jiān)測點。目前已累積埋設(shè)測斜管149.5 m，累計成孔4個。本次監(jiān)測工開始于2021年12月28日，止于2022年5月2日，為期125 d。根據(jù)現(xiàn)場具體情況布設(shè)深孔位移監(jiān)測點，同時作為地下水位監(jiān)測點，深孔位移監(jiān)測點埋設(shè)完成后即開始監(jiān)測，本監(jiān)測階段內(nèi)按照1次/5 d～1次/15 d的頻率動態(tài)調(diào)整并進(jìn)行監(jiān)測。深孔位移監(jiān)測點平面布置圖如圖1所示。

1.2 監(jiān)測目的

本次滑坡變形監(jiān)測可達(dá)到以下兩方面目的：

1)施工期的變形監(jiān)測，對變形發(fā)展趨勢作出預(yù)測，判斷滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，從而保證施工安全。

2)長期動態(tài)監(jiān)測可評價和預(yù)測處治后的滑坡長期穩(wěn)定性，保障高速公路的安全運營。

1.3 監(jiān)測方法

1)深部位移監(jiān)測。

本次采用滑移式測斜儀進(jìn)行邊坡深部位移監(jiān)測，采用儀器為美國新科原裝進(jìn)口機(jī)型，型號SINCO 50334307(75 m)。

2)地下水位動態(tài)監(jiān)測。

為節(jié)約監(jiān)測成本，利用補(bǔ)勘鉆孔，與其他監(jiān)測同周期對鉆孔地下水位進(jìn)行量測。本次監(jiān)測采用手動式的電測水位計。

1.4 監(jiān)測儀器設(shè)備

根據(jù)工期及設(shè)備功效，計劃配置1臺越野車，1套測量設(shè)備，可根據(jù)現(xiàn)場在保證工期的前提下進(jìn)行必要的增減。

主要監(jiān)測設(shè)備儀器如表1所示。

表1 投入本標(biāo)段的主要監(jiān)測設(shè)備儀器表

2 監(jiān)測結(jié)果分析

2.1 深部位移監(jiān)測

經(jīng)過對多次監(jiān)測曲線進(jìn)行修訂，現(xiàn)將監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線(DZZK1902號孔、DZZK1903號孔、DZZK1911號孔、DZZK1906號孔和DZZK1907號孔，包括各方向累計位移曲線)，整理如圖2～圖5所示。

1)DZZK1902號孔位移。

DZZK1902號測斜孔(孔深45 m)位于古滑坡后緣，從圖2可知，坡體中部仍存在滑動變形，存在明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征。從A方向孔累計位移曲線可知，在測斜孔24 m以上，深部土體位移在±4 mm以內(nèi)變化，在24 m～30 m內(nèi)，監(jiān)測結(jié)果呈現(xiàn)凸形，出現(xiàn)極大值9.83 mm，累積曲線在28 m～30 m變化較大，曲線在29 m處存在明顯異常，當(dāng)埋深超過30 m后，深部位移監(jiān)測結(jié)果逐漸減小且最終結(jié)果趨近于0。從B方向孔累計位移曲線可知，在0 m～20 m內(nèi)，累計位移逐漸增大，最大位移值為9.70 mm，20 m～28 m內(nèi)，累計位移逐漸減小，在28 m～30 m內(nèi)，位移又再次增大，當(dāng)埋深超過32 m后，類似于A孔方向位移，數(shù)據(jù)逐漸減小至0。數(shù)據(jù)具有一定趨勢，具體應(yīng)結(jié)合補(bǔ)勘地層及擦痕情況綜合判斷。

2)DZZK1903號孔位移。

DZZK1903號測斜孔(孔深55 m)位于古滑坡中部，從圖3可知，A，B方向累計位移曲線變化形式基本一致，在0 m～40 m內(nèi)，位移均出現(xiàn)減小趨勢，A，B孔最大位移均發(fā)生在離地表1.5 m處，分別為19.98 mm和13.41 mm，在40 m～45 m內(nèi)，累計位移又出現(xiàn)增大的趨勢，最大值未超過6 mm，當(dāng)埋深超過45 m后，位移逐漸減小且最終趨近于0。由于觀測時間及頻率較短，數(shù)據(jù)具有一定趨勢，在數(shù)據(jù)采集過程中由于各種誤差影響，變化效果并不明顯，仍需要進(jìn)一步校核及監(jiān)測。

3)DZZK1911號孔位移。

DZZK1911號測斜孔(孔深30.5 m)位于古滑坡中部，從圖4可知，存在明顯滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征，A方向累計位移曲線在監(jiān)測日期2022年3月21日前，位移變化呈逐漸減小趨勢，位移絕對值變化較小。然而，監(jiān)測日期超過3月21日后，累積曲線在10 m～12 m變化較大，曲線在11.5 m處存在明顯異常，位移最大值為36.82 mm，最終位移均趨近于零。B方向累計位移曲線相較于A方向而言，變化趨勢較為穩(wěn)定，位移值在-10 mm～15 mm之間發(fā)生變化，在埋深0 m～10 m內(nèi)，位移逐漸減小，在10 m～12.5 m內(nèi)，位移出現(xiàn)增大趨勢，接著再次減小，在20 m～22.5 m內(nèi)位移再次出現(xiàn)增大趨勢，之后逐漸減小至零。數(shù)據(jù)具有一定趨勢，具體應(yīng)結(jié)合補(bǔ)勘地層及擦痕情況綜合判斷。

4)DZZK1906號孔位移。

DZZK1906號測斜孔(孔深20 m)位于坡體后緣，從圖5可知，坡體后緣存在滑動變形，滑動面(帶)數(shù)據(jù)特征較明顯，A，B方向累計位移曲線變化形式基本一致，在埋深0 m～6 m內(nèi)，整體呈現(xiàn)正值位移逐漸較小，最大值均發(fā)生在離地表0.5 m處，最大值分別為95.07 mm和23.62 mm。在埋深6 m～8 m內(nèi)，累計位移值逐漸增大，最大值分別發(fā)生在7.5 m，分別為-30.22 mm和-16.23 mm。當(dāng)埋深超過8 m后，累計位移均逐漸減小至0。數(shù)據(jù)具有一定趨勢，具體應(yīng)結(jié)合補(bǔ)勘地層及擦痕情況綜合判斷。

2.2 地下水位監(jiān)測

本階段地下水位監(jiān)測按照1 d～2 d進(jìn)行一次量測，測量結(jié)果如圖6所示。

從圖6可知，DZZK1902號孔和DZZK1903號孔水位較深，不易造成該項目高速公路段滑坡；DZZK19011號孔和DZZK1906號孔水位較淺，接近地表，該滑坡地段要格外注意，以免地下水引起滑坡災(zāi)害。潛在滑坡斷面要綜合地下水位和深部土體位移聯(lián)合判斷。

3 結(jié)語

本文通過現(xiàn)場監(jiān)測研究了黃土地區(qū)某高速公路滑坡現(xiàn)狀，初步判斷DZZK1902號孔在28 m～30 m的范圍內(nèi)存在滑動面，A，B方向孔累計位移極大值分別為9.83 mm和9.70 mm，極大值出現(xiàn)位置不同；DZZK1903號孔A，B方向累計位移曲線變化形式基本一致，A，B孔最大位移均發(fā)生在離地表1.5 m處，分別為19.98 mm和13.41 mm，在40 m～45 m內(nèi)，累計位移又出現(xiàn)增大的趨勢，最大值未超過6 mm；DZZK1911號在10 m～12 m的范圍內(nèi)存在滑動面，A方向累計位移曲線在10 m～12 m變化較大，曲線在11.5 m處存在明顯異常，位移最大值為36.82 mm，B方向累計位移曲線相較于A方向而言，變化趨勢較為穩(wěn)定；DZZK1906號測斜孔A，B方向累計位移曲線變化形式基本一致，最大值均發(fā)生在離地表0.5 m處，最大值分別為95.07 mm和23.62 mm。整體而言，各監(jiān)測點數(shù)據(jù)具有一定趨勢，潛在滑坡面應(yīng)根據(jù)土層深部位移監(jiān)測和地下水位共同確定，具體應(yīng)結(jié)合補(bǔ)勘地層及擦痕情況綜合判斷。