湖南芷銅高速滑坡成因分析及治理方案研究

杜江 DU Jiang

（中交路橋建設有限公司，北京 101100）

0 引言

滑坡是一項十分復雜的地質工程，由于滑坡的特殊性質，在滑坡上開挖道路塹邊坡，往往會給工程帶來諸多不利影響，當邊坡地質條件較差時，由于土的抗剪強度不足或有軟弱夾層或順層存在，造成邊坡開挖后坡體應力釋放，形成臨空面，從而形成工程滑坡。本論文結合湖南地區滑坡勘察成功案例，對芷江至銅仁（湘黔界）高速公路滑坡成因進行研究分析，同時提出合理可行的處治方案。

1 工程概況

擬建項目位于湖南省懷化市，路線起點位于懷化市芷江縣，設置艾頭坪互通接已建的懷芷高速，路線向西經三道坑鎮、堯市鎮，最終連接懷化市與銅仁市交界的羅水田，路線全長33.48km，按四車道高速公路標準設計，設計速度100km/h，整體式路基寬度24.5m，分離式路基寬度12.5m。

2 滑坡周邊地形地貌

構造丘陵峰從地貌上看，山高40m 左右，山脊平緩，山頭略圓，地形坡度25～45°，山地植被發育較好覆蓋率約30%～80%，如圖1 所示。

圖1 滑坡周邊地形地貌

3 滑坡地層巖性

滑坡區主要出露地層為含礫石粉質粘土的第四系殘坡積層，各地層的分布情況和巖性特點是：

3.1 含礫石粉質黏土

褐黃色，粒級配差，含礫石，一般粒徑1-5mm，最大2cm，約占5%-15%，呈棱角狀，母巖為強-全風化的泥巖，韌性低，按其滑動后的狀態分成兩個子層。

3.1.1 含碎石粉質粘土①：于滑床、滑體均有暴露，呈硬塑狀，該層于場地鉆孔見暴露，暴露厚度1.10～6.20m，層內取原狀土樣11 件，孔隙比0.726～0.773，平均值0.749；屬中壓縮土。

3.1.2 含礫粉粘土①2：主要暴露于滑體，呈松散狀，該層見有暴露于鉆孔ZK4、ZK5、ZK7、ZK9、ZK11，暴露厚度1.20～3.50m，層取原狀土樣6 個，孔隙比0.768～0.841，平均0.806；液態指標IL 范圍值0.09～0.18，均值0.14。

3.2 泥巖②

深灰色，礦物成分主要有蒙脫石、高嶺石、泥質結構、薄、中間體狀、全～中風化。原巖大部分組織結構被破壞，手壓無印痕，指甲可留刮痕，遇水易軟化，取芯呈礫狀、塊狀，局部夾雜黃色全風化泥巖夾頁巖，該層于所有鉆孔均見有分布。該巖樣的9 組作飽和單軸抗壓試驗，其強度值為16.80～26.50MPa。

4 滑坡水文地質條件

4.1 地表水

地表水：連續降雨，使地表水深入坡體，增加了土的重度，降低了坡體的抗剪強度，在現場勘測時沿見有滲水的滑舌。

4.2 地下水類型及其特征

松巖類孔隙水：該區域的松巖類孔隙潛水主要是在含有礫石粉質粘土的第四系孔隙中貯存、運移，其孔隙細小、含水率差，是一種水量貧乏的弱透水層。地下水主要接受降雨補給，形成上層滯水，其水量貧乏，水位埋深約為0.2～4.2m。地下水由東南至西北向坡腳排泄，水量較小。

碎屑巖裂隙水：滑坡體位于地下水排泄區，地下水向西北方向流動。勘察期間，因鉆探深度限制，在鉆探深度范圍內不暴露該層地下水。因滑動面處于地下水位以上，考慮雨季降水對滑坡的影響，滑坡體計算時考慮暴雨狀態下按飽水狀態進行計算。

5 滑坡的基本特征

芷江至銅仁（湘黔界）高速公路K10+708～K10+840左側挖方后，于2020 年12 月20 日下雨導致滑坡開始下滑，12 月24 日下大雨，導致滑坡再一次下滑，滑坡裂縫變大。滑坡后緣裂隙寬6～50cm 不等，長約3～10m 不等，深度可達1m。滑體平面呈簸箕形，主滑方向311°，有兩級滑坡，屬牽引式滑坡，下部先滑使上部失去支撐而變形滑動，相對高差15～28m，順坡長約106m，寬約70m。屬小型巖土質滑坡。

因滑坡局部已發生失穩滑動，且坡面表層土體松散、強風化泥巖夾頁巖裂隙發育，相對透水性較好（坡體可見滲水）。雨水從松散土體、上部全風化泥巖夾頁巖下滲至下部強風化泥巖夾頁巖、中風化泥巖夾頁巖面（致密，透水性相對較弱），由于滲透差異，不易排泄，軟化該巖土結構，形成貫通式軟弱結構面。

6 滑坡影響因素與變形破壞機制

根據實地調查和收集的資料分析，該滑坡的形成主要有以下幾方面因素：

①降雨和地表水：滑坡區雨量充沛，降雨過程長且多暴雨。轉化為地下水，地下水在下滲過程中遇到相對透水性較差的結構較致密的中風化泥巖夾頁巖，并在該巖面以上滯留、滲流軟化土體及全風化泥巖夾頁巖，在巖土交界面形成軟弱結構面，且降雨入滲增大巖土體的自重，滑體從軟弱結構面位置剪出，從而導致本次坡面巖土體發生滑動。

②地質構造：滑坡區位于向斜東翼，滑坡區受該向斜地質構造作用的影響，致使基巖面傾向（345～10°）與邊坡傾向（280°）相同，為順向坡（赤平投影示意圖見圖2），泥巖結構面結合極差，為軟弱結構面，結構不穩定。

圖2 赤平投影示意圖

③人類工程活動：人類活動較強烈，對地形進行了較大的改造，其中部分坡面由于邊坡開挖破壞，天然邊坡受力平衡，坡面裸露，坡面殘坡積土層遭受破壞、結構強度降低，且坡體缺乏有效的防護及排水措施。

滑坡變形破壞機制：地下水在下滲過程中遇到相對隔水的下部強風化泥巖夾頁巖、中風化泥巖夾頁巖面時，在該層面以上滯留。從而使該層面之上的巖土體被軟化形成了軟弱結構面，即形成了滑坡的滑帶，同時地表水滲入滑帶以上的滑體中，增大了滑體的容重，最終導致滑體沿著滑帶向下滑動形成滑坡地質災害。

7 滑坡發展變化趨勢及危害性預測

7.1 發展變化趨勢

目前，滑坡已發生滑動變形（圖3 為監測數據變化趨勢），形成滑坡的各種因素依然存在，在此基礎上，通過對滑坡穩定性定性分析和定量計算，后期道路修建仍開挖清除滑坡滑舌松散堆積土，坡面開挖裸露，再次破壞坡體受力平衡，在今后的強降雨沖蝕、侵潤等因素破壞影響下，極有可能會再次發生滑動，甚至產生更大規模的滑動，整體自東南向西北方向滑動，導致下方的道路受到威脅。

圖3 滑坡變形監測數據變化趨勢圖

7.2 危害性預測

該滑坡已發生過塌滑變形，經計算滑坡現狀在飽和狀態下潛在滑坡主體處于不穩定狀態，直接威脅到坡腳的道路的安全。危害等級屬二級。圖4 為滑坡穩定計算模型圖。

圖4 滑坡穩定計算模型

8 滑坡處治推薦工程措施

為防止邊坡繼續垮塌，本次滑坡處治加固防護方案（如圖5 所示）：

圖5 滑坡治理方案

8.1 抗滑樁

挖方坡腳設置抗滑樁，圓樁，樁徑D=2.2m，樁間距4.0m，樁長16m，其中懸臂段8m，錨固段8m。

8.2 仰斜排水孔

坡體內設置仰斜排水孔，長度12m，豎向間距2.0m，排除坡體內積水。

8.3 坡頂及平臺截水溝

滑坡體表面設置坡頂及平臺截水溝，防止地表水滲入坡體內。

9 滑坡穩定性評價

9.1 計算模型

據勘察分析，滑坡滑動面確定潛在滑動面可近似折線型，采用理正邊坡分析軟件中傳遞系數法指定折線滑動面的方法對滑坡主縱剖面3-3′、剖面8-8′進行計算。具體見計算書。

9.2 工況組合

計算考慮降雨（雨水入滲致使土體飽和，巖土體力學降低）等因素。穩定性分析計算的荷載主要有：滑坡體基本荷載、基本荷載+降雨荷載。

正常工況：基本組合，為設計工況，考慮基本荷載；

非正常工況（工況Ⅰ）：特殊組合，為校核工況，考慮基本荷載+暴雨荷載。

9.3 計算參數選取

各巖土層的物理力學參數特征值建議采用如表1。

表1 物理力學參數特征值建議表

9.4 滑坡穩定性計算與結果評述

通過對選定計算方法及參數，對滑坡主滑面進行計算，其加固前后滑坡穩定系數見表2。

表2 滑坡計算結果

10 結語

滑坡在有利的孕災條件下，其穩定性隨之發生變化，現狀滑坡已發生滑動變形現象，在持續的強降雨等不利條件下，導致潛在滑帶土力學強度持續降低，最終下滑力突破阻滑力極限。