公路滑坡滑動(dòng)面現(xiàn)場(chǎng)判別方法的適用性分析

收稿日期：2023-10-25

作者簡(jiǎn)介：賈曉宇（1983—），男，本科，工程師，從事道路與橋梁工程管理工作。

摘要 滑動(dòng)面是滑坡的關(guān)鍵特征，影響滑坡的形成與發(fā)展。為準(zhǔn)確判別滑動(dòng)面，需采用多種方法進(jìn)行綜合分析。文章以某公路土質(zhì)滑坡為例，總結(jié)常用的判別方法，包括地質(zhì)調(diào)查、鉆探、動(dòng)探、物探、地下水監(jiān)測(cè)和深層位移監(jiān)測(cè)等，分析各方法的優(yōu)缺點(diǎn)。結(jié)果表明，工程實(shí)踐中需根據(jù)實(shí)際情況選擇合適方法，旨在為滑坡勘察、監(jiān)測(cè)和防治提供參考。

關(guān)鍵詞 公路滑坡；滑動(dòng)面（帶）；野外判別；適用性；局限性

中圖分類號(hào) U418.55文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）01-0116-03

0 引言

滑坡是指斜坡上的巖體或土體沿軟弱面（帶）發(fā)生位移，軟弱面（帶）即滑動(dòng)面（帶），是滑坡的基本要素之一[1]。該文根據(jù)多年的野外判別經(jīng)驗(yàn)，分析各種判別方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以某公路土質(zhì)滑坡為例，說(shuō)明判別方法的應(yīng)用，旨在為公路滑坡滑動(dòng)面（帶）的判別及處治提供技術(shù)借鑒。

1 滑動(dòng)面（帶）野外判別經(jīng)驗(yàn)

巖土體所受剪切作用大于所受抗剪強(qiáng)度時(shí)會(huì)形成滑動(dòng)面（帶），即最大剪力面，諸如摩擦鏡面、擦痕、泥化帶等剪力作用痕跡出現(xiàn)在已失穩(wěn)的滑坡滑床，而僅出現(xiàn)變形跡象的滑坡表面沒(méi)有此類?ài)E象[2]。

1.1 地質(zhì)調(diào)查法

地質(zhì)調(diào)查法基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況判斷的滑動(dòng)面（帶），其關(guān)鍵內(nèi)容包括地形地貌分析、地質(zhì)構(gòu)造分析、巖土工程特性分析、滑坡特征分析等。地質(zhì)調(diào)查法的優(yōu)點(diǎn)是直觀、經(jīng)濟(jì)、快速，可獲取滑坡的宏觀信息、滑動(dòng)面（帶）的大致位置，但該方法受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，難以獲取滑坡的深部信息、滑動(dòng)面（帶）的精確位置。因此，地質(zhì)調(diào)查法一般作為滑動(dòng)面（帶）判別的初步方法，為后續(xù)的鉆探、物探等方法提供依據(jù)。

1.2 鉆探法

常用鉆探法有兩類：

（1）直接法。直接鉆芯取樣，針對(duì)樣本的硬度、顏色、礦物質(zhì)含量、含水率等參數(shù)進(jìn)行分析[3]。

（2）間接法。就是利用鉆進(jìn)過(guò)程中的特定現(xiàn)象輔助判斷，如鉆進(jìn)速度、巖芯鉆取率、泥漿流量等，其中直接法更準(zhǔn)確，間接法更經(jīng)濟(jì)。

1.3 圓錐動(dòng)力觸探法

圓錐動(dòng)力觸探法的原理是在土層中打入圓錐探頭，根據(jù)錘擊數(shù)判斷土的工程性質(zhì)。該方法簡(jiǎn)便直觀，可反映土體、風(fēng)化層的軟弱程度，對(duì)照巖芯編錄可初步識(shí)別相對(duì)軟弱層作為滑動(dòng)面（帶）。

1.4 物探法

物探法利用地球物理場(chǎng)的變化識(shí)別滑動(dòng)面（帶），主要包括透地雷達(dá)、高密度電法等形式。物探法可快速、連續(xù)地獲取滑動(dòng)面（帶）的信息，且不破壞地表，但是其解譯結(jié)果可能存在多種可能性，需與其他方法相互驗(yàn)證[4]。

1.5 地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)法

地下水位、水量變化反映了地下水與巖土層的相互作用，對(duì)滑坡的形成發(fā)展有重要影響[5]?；瑒?dòng)面多出現(xiàn)在含水量較高的地層端面，因此，可基于地下水位波動(dòng)進(jìn)行滑動(dòng)面識(shí)別。地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)法通過(guò)測(cè)量地下水位、水量變化來(lái)判別滑動(dòng)面（帶）?？梢詫?shí)時(shí)連續(xù)獲取地下水信息，且不破壞地表，但受地下水流動(dòng)、滲透、補(bǔ)給等多種因素影響，難以準(zhǔn)確判斷滑動(dòng)面（帶）的位置和性質(zhì)，故僅作為輔助手段。

1.6 深層位移監(jiān)測(cè)法

深層位移監(jiān)測(cè)法利用測(cè)斜儀進(jìn)行鉆孔測(cè)量，每個(gè)鉆孔按照0.5 m間隔獲取水平位移數(shù)據(jù)，繪制水平位移曲線，直觀地反映滑坡的變形及運(yùn)動(dòng)特征[6]?；瑒?dòng)面或滑動(dòng)帶的識(shí)別方法較多，適用于野外場(chǎng)景的方法如表1所示。

2 滑動(dòng)面（帶）判別實(shí)例

某處滑坡位于園林內(nèi)，正對(duì)建設(shè)中的公路，該公路于2022年7月動(dòng)工開(kāi)始挖掘滑坡斜面。2022年12月施工單位發(fā)現(xiàn)，滑坡后方游步道出現(xiàn)裂縫，且呈現(xiàn)變大變深趨勢(shì)，游步道出現(xiàn)明顯鼓脹現(xiàn)象，表明滑坡可能已經(jīng)活動(dòng)或即將活動(dòng)，需及時(shí)進(jìn)行滑動(dòng)面（帶）的判別和防治[7]。

2.1 地質(zhì)調(diào)查

該次地質(zhì)調(diào)查的目的是了解勘察區(qū)的地質(zhì)條件和災(zāi)害特征?？辈靺^(qū)內(nèi)的沉積層由礫巖、細(xì)砂巖和泥質(zhì)粉砂巖構(gòu)成，頂?shù)捉缑嫫秸瑱M向分布穩(wěn)定?？辈靺^(qū)所在的壟崗狀低丘地貌區(qū)，主要由紅砂巖形成，受風(fēng)力侵蝕而呈現(xiàn)出平行排列的壟崗及壟間低地。

表部主要覆蓋有第四系上更新統(tǒng)坡洪積層、第四系殘積層和崩積層，反映了勘察區(qū)的新生代以來(lái)的地質(zhì)演化歷史。為更清楚地展示勘察區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，典型地質(zhì)剖面圖如圖1所示。

（1）勘察區(qū)具有間歇性的沉積—?jiǎng)兾g—運(yùn)移—堆積的地質(zhì)演化特征，形成了不同的沉積層、堆積層，其中存在的原生軟弱層面是潛在滑動(dòng)面（帶）的發(fā)育場(chǎng)所，因此需重點(diǎn)關(guān)注原生軟弱層的分布及特征。

（2）判定滑坡后緣須綜合考慮地質(zhì)條件、地貌?？辈靺^(qū)中砂礫巖、細(xì)砂巖之間有明顯界面，形成高60 m的懸崖。懸崖下方崩積體中出現(xiàn)一條斷續(xù)的弧形拉張裂縫，高程為192～198 m，表明滑坡體與不動(dòng)體已脫離，且由于懸崖限制，滑坡體不可能繼續(xù)向上擴(kuò)展。因此，可認(rèn)為這條裂縫是滑坡后緣的邊界。

（3）該區(qū)域的滑坡由公路開(kāi)挖引起，公路開(kāi)挖破壞斜坡平衡，導(dǎo)致兩處坍塌、一處墻面鼓脹。滑坡剪出口在邊坡處，與地貌和變形特征相符，滑坡形成原因與公路開(kāi)挖的位置、深度、角度等因素有關(guān)。此時(shí)，滑坡體已開(kāi)始下滑，且與原地面產(chǎn)生剪切位移。因此，可認(rèn)為剪出口沿著在建公路平行分布，高程為120～122 m。

2.2 鉆探勘查

在滑坡區(qū)域進(jìn)行鉆探勘查，共布置7條勘探線、30個(gè)鉆孔。鉆孔的總進(jìn)尺為877 m，鉆孔深度以穿過(guò)中風(fēng)化的泥質(zhì)粉砂巖15 m和細(xì)砂巖8～10 m為準(zhǔn)。鉆進(jìn)過(guò)程中觀察到大部分巖芯正常，但在滑坡中后緣部分發(fā)現(xiàn)巖芯直徑明顯縮小至約50 cm，表明該層位可能存在滑動(dòng)面（帶）。

2.3 圓錐動(dòng)力觸探

滑坡區(qū)圓錐動(dòng)力觸探結(jié)果發(fā)現(xiàn)，ZK8、ZK22鉆孔處的泥質(zhì)粉砂巖風(fēng)化層有異常，動(dòng)探數(shù)據(jù)與正常值不符。該風(fēng)化層的擊數(shù)明顯低于場(chǎng)地其他鉆孔的平均值，表明該風(fēng)化層的強(qiáng)度較低，可能是滑坡的潛在滑動(dòng)面。結(jié)合場(chǎng)地的沉積環(huán)境，推測(cè)該風(fēng)化層是由于沉積間歇形成的軟弱夾層，導(dǎo)致滑坡發(fā)生。因此，該風(fēng)化層的動(dòng)探數(shù)據(jù)異常是滑坡機(jī)理分析的重要依據(jù)。

2.4 地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)法

通過(guò)地質(zhì)調(diào)查和鉆孔巖芯分析，可以確定滑坡前緣地層是隔水層，不透水，地下水埋深不能反映滑動(dòng)面（帶）的位置；滑坡后緣的地層是含水層，透水，故滑動(dòng)面（帶）附近會(huì)形成相對(duì)富水帶，地下水埋深會(huì)與滑動(dòng)面（帶）相同[8]。

2.5 滑動(dòng)面（帶）綜合判別

滑動(dòng)面（帶）是滑坡發(fā)生的關(guān)鍵部位，由崩積層底板上的兩層土體構(gòu)成。一層是角礫粉質(zhì)黏土層，另一層是泥質(zhì)粉砂巖中的軟弱夾層，屬于巖性變化導(dǎo)致的軟硬交替層。這兩部分滑動(dòng)面（帶）的埋深、坡度和分布特征不同，通過(guò)多種方法判別滑動(dòng)面（帶）。結(jié)果表明該滑坡的滑動(dòng)面（帶）呈上陡下緩的折線形，埋深在2～30 m之間變化，中間部分最深，兩端較淺。

3 滑動(dòng)面（帶）判別結(jié)果驗(yàn)證

3.1 深層位移監(jiān)測(cè)

滑動(dòng)面（帶）附近的地層會(huì)發(fā)生水平位移，通過(guò)監(jiān)測(cè)孔的水平位移曲線，可確定滑動(dòng)面（帶）的位置。該次勘察期間，可通過(guò)深層位移監(jiān)測(cè)驗(yàn)證滑動(dòng)面（帶）判別結(jié)果。2022年8月15日至9月19日，進(jìn)行12次深層位移監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率1次/3天。由于監(jiān)測(cè)孔未穩(wěn)定，勘察期間的監(jiān)測(cè)結(jié)果不可靠。圖2顯示了鉆孔深層水平位移監(jiān)測(cè)曲線?？辈旌?，繼續(xù)用人工方法監(jiān)測(cè)。

根據(jù)圖2的曲線、監(jiān)測(cè)孔剪斷位置可驗(yàn)證滑動(dòng)面（帶）與勘察判別結(jié)果相符。

3.2 抗滑樁開(kāi)挖

處理該滑坡時(shí)采用抗滑樁?；虑熬壒膊贾?8根抗滑樁，分4種不同樁型。其中，兩側(cè)樁型為1.5 m×1.8 m的矩形樁，深度為11～12 m，每側(cè)各12根。中間樁型包括2 m×3 m、2.5 m×3 m的矩形樁，深度為21～24 m，共計(jì)34根?？够瑯妒┕r(shí)，開(kāi)挖揭露了56根樁下的軟弱層，主要是紫紅色的黏土、灰綠色的高嶺土，埋藏在全強(qiáng)風(fēng)化的泥質(zhì)粉砂巖中。軟弱層的深度呈現(xiàn)出中間深、兩邊淺的分布特征，與滑動(dòng)面（帶）的位置相符，說(shuō)明抗滑樁是一種有效的處治措施，能夠錨固滑坡穩(wěn)定地層，平衡滑坡推力。開(kāi)挖過(guò)程也驗(yàn)證了勘察判別結(jié)果的準(zhǔn)確性，為抗滑樁設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

4 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)歸納總結(jié)某公路土質(zhì)滑坡滑動(dòng)面（帶）的野外判別方法，分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，得出以下結(jié)論：

（1）地質(zhì)調(diào)查是滑坡勘察的基礎(chǔ)和必要條件，可以獲取滑坡的宏觀特征和發(fā)育規(guī)律。

（2）鉆探是判別中、深層滑坡的主要手段，可以獲取滑動(dòng)面（帶）的埋深、厚度和性質(zhì)；動(dòng)探是鉆探的有效補(bǔ)充，操作簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)直觀。

（3）物探、地下水監(jiān)測(cè)屬于輔助判別方法，需與其他方法配合使用，可獲取土體的電阻率、波速、地下水位、流向、流速等參數(shù)。

（4）滑動(dòng)面（帶）可通過(guò)深層位移監(jiān)測(cè)識(shí)別。但該方法有一定局限性，如數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，需要較長(zhǎng)周期才能得到有效結(jié)果。

由此可見(jiàn)，各種判別方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，工程實(shí)踐中必須結(jié)合實(shí)際情況靈活組合運(yùn)用，才能確保判別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]范建波， 廖廷周. 某公路滑坡穩(wěn)定性分析及治理方案設(shè)計(jì)[J]. 中國(guó)水運(yùn)， 2023（6）： 104-106.

[2]梁軍平. 山區(qū)高速公路滑坡主滑方向動(dòng)態(tài)判別技術(shù)研究[J]. 交通世界， 2021（36）： 63-65.

[3]曾慶波. 巴鶴公路K164+650～+750段土質(zhì)滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析[J]. 四川建筑， 2021（2）： 174-176.

[4]趙守良. 某高速公路滑坡穩(wěn)定性分析及治理方案設(shè)計(jì)[J]. 福建交通科技， 2022（2）： 35-39.

[5]馮小龍. 高速公路滑坡施工治理工作中抗滑樁的應(yīng)用[J]. 四川建材， 2023（7）： 178-180.

[6]路立龍， 黃志豪. 雙排圓形抗滑樁在某高速公路滑坡治理中的應(yīng)用[J]. 公路， 2023（4）： 58-62.

[7]王芳佼. 抗滑樁在G30寶天高速公路滑坡治理中的應(yīng)用研究[J]. 甘肅科技， 2023（7）： 33-35+57.

[8]李宏俊， 潘少紅. 抗滑樁在山區(qū)公路滑坡治理中的運(yùn)用分析[J]. 產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究， 2023（2）： 139-141.