某高速公路粉砂質板巖斜坡巖堆體勘察

王少一，高沖 （安徽省交通勘察設計院有限公司，安徽 合肥 230011）

1 概述

隧道進出口均位于斜坡，進口端總體坡向約312°，坡角42°，出口端總體坡向約131°，坡角40°。隧址區地勢起伏，溝壑縱橫，洞口段地表由大氣降水形成的面流順坡向隧址區外水渠或河流排泄。巖堆區現為農田，種植有農作物及茶樹，方村隧道在巖堆體的中上部地帶通過。

2 區域地質條件

2.1 氣象條件

項目區位于亞熱帶季風氣候區，氣候溫暖，光照充足，四季分明，夏冬較長。由于地處過渡性緯度，春季時有低溫和連續陰雨，夏季梅雨量集中，易洪澇，秋季降雨量偏少，易干旱，冬季時有強寒流，冬雪幾乎年年有。多年平均無霜期230d。全年主導風向為東北風，夏季多西南風。

本區多年平均氣溫16.4°C，年際變化不大。極端最高氣溫40.8℃，最低氣溫達-12.7℃。本區多年平均降雨量為1983.0mm，汛期4～7月的降雨量為1108.0mm，占年總量的55.8%，降雨年內分配極不均勻。最大年降雨量2999.6mm，最小年降雨量1224.8mm，日最大降雨量為208.8mm。歷年最大年蒸發量為1121.6mm，最小年蒸發量為616.6mm，多年平均蒸發量為793.1mm，多年平均相對濕度為80%。

2.2 地質構造

項目區域位于揚子陸塊東南部，大地構造為揚子準地臺下揚子臺坳皖浙陷褶斷帶，跨清涼峰凹褶斷束和井潭穹斷褶束兩個四級構造單元。地質發展歷史悠久，地質構造復雜多樣，經歷了皖南、印支和燕山多期次的構造活動，致使斷裂構造發育。斷裂構造方向以北東向為主，其次為北北東向、北西和近南北向。斷裂形成時間主要為印支期及燕山期。總體上，北東向和部分北西向斷層形成較早，主要是與印支期褶皺同期發育的縱向斷層和橫斷層；北北東向、南北向斷層形成較晚，往往斜切印支期褶皺，改變褶皺軸線，破壞侏羅、白堊紀地層和祁門期、燕山期巖體，屬燕山晚期產物。

2.3 地層巖性

斜坡區地層主要有第四系全新統坡積物和長城-薊縣系昌前組粉砂質板巖。第四系全新統坡積物松散～稍密，稍濕，棱角形為主，磨圓度差，母巖成分以輕變質粉砂巖為主，粒徑以20～30mm為主，最大粒徑達50mm，填充較多黏性土和少量粉砂。長城-薊縣系昌前組粉砂質板巖，是強風化、中風化巖層。

2.4 水文地質條件

巖堆區水系較發育，河流為大洲源河，發育于周家村，經汊口、武陽，在小川匯入新安江，河流全長63.0km，流域面積408.1km2。

按含水介質、孔隙類型和地下水的賦存條件，項目區地下水類型可劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水2 種類型。松散巖類孔隙水賦存于碎石、塊石中，基巖裂隙水賦存于基巖裂隙中，勘察期間測得地下水埋深為8.30～6.20m，地下水位高程157.52～181.68m。

3 工程地質條件

3.1 斜坡特征

巖堆區地貌單元為皖南剝蝕山地，微地貌單元為山坡。巖堆體所在山坡及周邊外為農田，種植油菜和黃豆、茶園，種植活動顯著。但人類活動僅限于地表0.0～1.0m 范圍的種植與采收活動，對邊坡安全影響很小。

3.2 勘探結果

對于不同巖性的巖層、破碎帶及構造裂隙，由于其物質成分、組成形式及其結構特點不一樣，都存在著一定的電性差異，選用高密度電阻率法進行勘測。本次結合鉆孔資料，布置測線4 條，受場地限制，測線無法沿巖堆體可能滑移的方向布置，但各測線均貫穿整個場地，確保勘查結果能有效反映探測目標體。勘探布置平面示意如圖1所示。

圖1 勘探布置平面示意圖

從圖2 電阻率斷面圖分析得出，覆蓋層厚度一般5～20m，其中測線水平位置30～110m 范圍覆蓋層較厚，最厚處位于測線水平位置65～85m，厚度一般10～20m，推斷為砂土及碎石，其與基巖的接觸面近似圓弧形。

圖2 1～1’測線剖面圖

從圖3 電阻率斷面圖分析得出，覆蓋層厚度一般5～22m，其中測線水平位置20～105m 范圍覆蓋層較厚，最厚處位于測線水平位置40～70m，厚度一般15～22m，推斷為砂土及碎石，其與基巖的接觸面近似圓弧形。

圖3 3～3’測線剖面圖

巖堆周界在平面上基本呈圓弧形，前緣為山間溝谷，兩側為山坡農田，后壁位于山坡坡角變化處，后緣處山坡坡度漸變小，約為10°～20°。通過鉆孔結果，巖堆體為碎石堆積體及強風化粉砂質板巖層，厚度5.10～22.80m。

通過現場調繪、鉆探以及采用高密度電阻率法勘測，場地存在一長約95m，寬約85m 的厚覆蓋層區域，推測其為山體巖石風化物崩塌滑落形成的滑坡體，厚度變化范圍為5～22m，滑坡體的長軸方向厚度較大，該巖堆體與基巖的接觸面成圓弧形，接觸面為巖堆體接觸界面，且沿山體的方向上陡下緩。巖堆體由碎石、塊石堆積體組成，厚度5.10～22.80m，巖堆體與基巖的接觸面前緣呈圓弧形，接觸面為軟弱面，分界地層判斷為碎石層，且沿山體的方向上陡下緩，通過鉆孔在軟弱面碎石層中未發現有揉皺、鏡面、擦痕等滑動跡象。

4 巖堆體穩定性分析

邊坡區地貌為強烈風化剝蝕低山丘陵地貌，根據工程地質調繪、物探及鉆探結果，巖堆所在邊坡坡度一般在30°～40°，局部達50°。上部地層巖性主要為坡積碎石土、塊石土，呈稍密-中密狀，厚度變化大，在9.20～22.50m。坡體中上部可見基巖出露。坡體植被發育，未見馬刀樹、醉漢林等，未見臺坎、裂縫等發育，邊坡天然狀態下整體處于相對穩定性狀態，但在暴雨或連續降雨狀態下可能產生滑塌。

4.1 穩定性計算分析

巖堆主體以碎石、塊石為主，下部強風化層，裂隙很發育，可作碎裂結構考慮，因此本次選用簡化Bishop 法計算。選取典型斷面（3-3'）進行穩定性計算，計算結果如表1所示。

表1 穩定性計算結果

4.2 穩定性分析評價

本次勘察結果為堆積體巖堆，現狀處于穩定狀態，巖堆體由坡積碎石和塊石組成，巖堆前緣的堆積體較厚，坡度較陡，且所在山坡為順層坡，因修筑高速公路隧道工程，在進行工程開挖等施工擾動下，可能出現滑塌及冒頂。

結合計算結果，判明巖堆體淺層在正常工況下穩定系數為1.03～1.11，處于穩定狀態。非正常工況下穩定系數為0.92～1.05，處于欠穩定～不穩定狀態，沿碎石土層內滑動，滑動方量約3.87～3.91萬m3。巖堆體整體在正常工況下穩定系數為1.24～1.34，處于穩定狀態。非正常工況下穩定系數為1.00～1.17，處于欠穩定～穩定狀態，在開挖擾動等打破平衡狀態的施工下，巖堆體沿碎石層及土石分界面易發生整體滑塌，滑動方量約14.41～16.42萬m3。

5 治理方案建議

根據巖堆現場宏觀特征及分析計算結果，結合地區治理巖堆經驗，建議對巖堆采取治理措施如下：修整邊坡，最大限度清除巖堆體，減小坡率，增設坡面臺階；增設錨桿、抗滑樁或采用注漿方式加固巖堆體；坡面增設混凝土格構與錨桿，做好連接與排水措施；做好坡頂截水溝，加強日常管養；對巖堆前緣堆填等反壓措施；根據工程需要可對巖堆進行后期監測。

巖堆前緣為路基填方，最大填土高度為21.90m。施工時應嚴格按照順序施工，先進行前緣堆填，再對堆體進行加固處理，最后進行隧道施工，嚴禁亂挖及無序施工。

6 結論

本次勘察采用地質調繪、物探、鉆探方式，查明了場地工程地質條件為巖堆體。經穩定性計算，判明巖堆體淺層在正常工況下穩定系數為1.03～1.11，處于穩定狀態。非正常工況下穩定系數為0.92～1.05，處于欠穩定～不穩定狀態，沿碎石土層內滑動，滑動方量約3.87～3.91萬m3。巖堆體整體在正常工況下穩定系數為1.24～1.34，處于穩定狀態，非正常工況下穩定系數1.00～1.17，處于欠穩定～穩定狀態，在開挖擾動等打破平衡狀態的施工下，巖堆體沿碎石層及土石分界面易發生整體滑塌，滑動方量約14.41～16.42 萬m3。在進行工程開挖等施工擾動下，可能出現滑塌及冒頂。

邊坡地形較陡，上部坡積層厚度較大，層厚不均，同時坡腳為溝谷，未進行有效防護，非正常工況下穩定性一般～較差，施工時應減少對坡腳的擾動，必要時采取一定的防護措施。

建議對邊坡進行修整，增設錨桿、抗滑樁或采用注漿方式加固巖堆體，坡面增設混凝土格構與錨桿，做好連接及封水、截排水措施。

建議施工時應嚴格按照設計要求，先進行前緣堆填，再對巖堆體進行加固處理，最后進行隧道施工，嚴禁亂挖及無序施工。