鄭萬線巴東縣洛坪滑坡穩定性分析及處治措施

蒲自俊

（中國鐵路成都局集團有限公司，四川 成都 610081）

鄭萬高鐵是西南地區通往華北、東北、華中地區的快速客運干線。線路位于豫、鄂、渝三省市境內，其中巴東至萬州段受長江及支流的強烈侵蝕切割，段內山高谷深、奇峰異嶺、峽谷眾多，巴東縣境內分布大量巴東組紫紅色泥巖，其工程地質力學性質差，出現了很多工程地質問題，特別是在該地層中發生的滑坡較多，自然狀態下巖體強度較高，但在地下水軟化或者邊坡開挖后的自然風化作用，邊坡穩定性將出現顯著的惡化，并易沿坡面發生滑塌，屬該地區典型的“易滑地層”。定測期間在巴東縣境內遇到洛坪滑坡，其穩定性直接決定了鄭萬高鐵在該段的走向。

1 滑坡基本特征

1.1 地形地貌

洛坪滑坡區域屬中低山溝谷地貌，地形受溝谷切割強烈，前沿甕橋溝兩側岸坡沖溝發育，整體坡度20°～30°，溝谷底較狹窄，寬20～30 m，溝內常年有流水，水量較小，受降雨影響較大，雨季洪水漲落較快，見圖1。

圖1 洛坪滑坡地貌全景圖

1.2 地層巖性及地質構造

滑坡區內覆蓋層主要分布有第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）中粗砂、卵石土，滑坡堆積層（Q4del）粉質黏土、細角礫土、碎塊石土和坡殘積層（Q4dl+el）角礫土；下伏基巖為三疊系中統巴東組二段（T2b2）泥巖夾砂巖、巴東組一段（T2b1）泥質灰巖夾鹽溶角礫巖。

滑坡區內疑似基巖的塊石較多，初期調查時多被視為連續的基巖分布，但其產狀變化較大，區域產狀為走向與線路近平行（滑動方向與線路小角度相交），巖層產狀：N30°E/45～60°N，沖溝兩側小型褶曲現象，揭示巖芯大多較破碎，局部出現鏡面，地表均被滑坡體土層覆蓋，坡面塊石的疑似層面產狀：N80°W/90°、N25°E/90°、E-W/48°N、N30°E/50°S等。因此該斜坡的穩定性需進一步研究分析。

1.3 滑坡形態及特征

滑坡平面形態呈舌形，前沿較平緩，中間凸起區域較窄，后緣呈圈椅狀，主軸剖面呈兩級臺階狀，根據現場調繪和鉆探揭示，按其滑動的時間先后劃分為Ⅰ區和Ⅱ區，其中Ⅰ區為較早一級滑動區，滑動后侵占早期的甕橋溝，使前沿沖溝改道，地形上可見該段溝床明顯蛇曲化，且滑坡前沿鉆孔揭示在滑坡堆積層碎塊石土層之下分布有較厚的卵石土層和砂層透鏡體，砂層砂質較純，以中粗砂為主；因Ⅰ區滑動后在后沿形成較陡的臨空面，從而為Ⅱ區整體滑動提供了空間，Ⅱ區滑坡規模更大，且部分滑體覆蓋在Ⅰ區范圍內，形成現有的地形地貌，兩級緩坡和兩級陡坎較明顯，地表以旱地和水田為主。Ⅰ區坡面呈舌形，整體坡度20°～25°，中部區域明顯凸出；Ⅱ區坡面圈椅狀地貌，整體坡度8°～15°，前沿與Ⅰ區相鄰區域地形相對較陡，整體坡度約30°，Ⅱ區后壁整體坡度約35°，坡面可見局部拉張裂縫。

1.4 洛坪滑坡滑動過程分析

依靠恢復原地貌的方式恢復滑坡區域的原地貌形態，該區域原地貌前沿為甕橋溝，整體坡度50°～70°，地層以巴東組二段泥巖夾砂巖的易滑地層為主，在前沿河溝的長期沖蝕及地下水的軟化作用下，原坡面受主控節理裂隙制約，在持續降雨、動水壓力變化和泥巖的膨脹性等不利條件組合下，較陡的臨空坡面在重力作用下沿軟弱結構面發生滑動，形成了深層、巖質，以自然誘因和牽引式為主的大型中厚層滑坡將原甕橋溝覆蓋。隨后在長期水流沖刷作用下，原甕橋溝溝改道，沿滑體前沿形成沖溝。因Ⅰ區滑動在Ⅱ區前沿形成新的臨空面，在長期地下水的軟化及重力作用下，在Ⅰ區高位及周圍發生第二級滑坡，部分滑體覆蓋于Ⅰ區之上，使其滑體物質增加較多。

2 滑坡穩定性分析及評價

2.1 滑坡穩定性分析

2.1.1 計算模型及計算方法

滑坡穩定性計算方法中，通常采用整體的極限平衡方法來進行分析。根據邊坡不同的破裂面形狀而有不同的分析模式。滑坡的滑動面為不規則的折線或圓弧狀，其計算方法通常有傳遞系數法、瑞典圓弧法和畢肖普法等。對本滑坡而言，滑坡中上部滑帶位于上覆第四系全新統沖洪積層（Q4al+pl）與下伏三疊系中統巴東組二段（T2b2）泥巖夾砂巖、巴東組一段（T2b1）泥質灰巖夾鹽溶角礫巖的交界面上，砂巖傾向與滑坡主滑方向呈反向大角度相交，滑帶呈折線形；故對于整體而言，相應的計算方法選取傳遞系數法，計算公式如下《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001）5.2.8。

極限平衡分析法常用于滑坡分析，其中傳遞系數法是鐵路工程穩定分析常用方法，它把滑體劃分為若干條塊，假定每側條間力的合理與上一條塊的底面相平行，然后根據力的平衡條件，逐條向下推求，直至計算至最后一條塊。

本次以滑坡主軸縱剖面進行穩定性計算。根據剖面地形和滑帶的變化特點進行剖分，剖面條分圖詳見圖2。

圖2 滑坡主軸縱剖面計算條分圖

滑坡推力按下式計算（《建筑邊坡工程技術規范》（GB50330-2002）13.1.12）

式中：

Pi、Pi-1ψ—分別為i第計算條塊、第i-1計算條塊的剩余下滑力（KN/m），如果Pi-1ψ＜0，則計算Pi時式中Pi-1ψ取0；

FstT—滑塊剩余下滑力計算安全系數；

式中其余符號意義同前。

2.1.2 計算工況

經綜合分析滑坡滑體、滑床巖土體特征及其各種荷載情況，本次選定以下兩種工況來對滑坡穩定性進行評價見表1。

表1 穩定性計算工況、荷載組合

2.1.3 計算參數

穩定性計算參數見表2。

表2 各巖土層的物理力學指標及穩定性計算參數

2.1.4 穩定性計算結果

采用傳遞系數法對滑坡進行穩定計算分析，考慮一般工況和暴雨工況兩種情形，分析計算結果見表3。

表3 穩定分析計算結果表

2.2 穩定性綜合評價

從本次對滑坡進行了整體穩定性計算，可得以下結論：

（1）在天然工況下，第二級滑坡的穩定系數K＝1.22，處于穩定狀態，第一級滑坡的穩定系數K＝1.07，處于欠穩定狀態，滑坡安全儲備不足均。

（2）在暴雨工況下，第二級滑坡的穩定系數K＝1.06，處于穩定狀態；第一級滑坡的穩定系數K＝1.01，處于欠穩定狀態，滑坡安全儲備不足均。

由此可見，滑坡以暴雨工況為最不利工況。

3 防治方案

3.1 方案一

結合地表截排水工程，在隧道洞口段采用抗滑樁+樁間擋板+樁兩端護坡擋墻+樁后填土+截排水溝的工程治理措施。

3.2 方案二

調整線路縱坡，讓鄭萬鐵路從穩定性相對較好的第二級滑坡體穿過，并在洞口段采用抗滑樁+樁間擋板+樁后填土+截排水溝。

3.3 方案三

調整線路平面曲線要素繞避本滑坡體。

三個方案從技術經濟上進行比較，則都比較成熟，但方案一分項工程較多，且本滑坡為中厚層滑坡（從地質剖面圖上可看得），治理費用較高且可能存在后期隱患。方案二因擬定線路隧道口位于第一級滑坡中下部，距離第二級滑坡高差較大，如果調整線路縱坡讓線路從穩定性相對較好的第二級滑坡中通過，線路方案改動較大，事必牽一發而動全身，此外還得對相對的穩定的滑坡設置安全措施建立安全儲備，故方案二是最不經濟方案。方案三調整線路平面曲線要素相對簡單，且可以遠離本滑坡，無需在滑坡治理方面花費較大費用，故方案三更簡單可行且經濟合理，建議選擇方案三。

4 結論及建議

通過對巴東縣洛坪滑坡的工程地質特征及穩定性分析，可以得出以下結論。

（1）鄂西地區巴東組二段地層巖性主要為泥巖夾砂巖，巖體遇水易軟化，具有一定膨脹性，自然穩定性較差，在該區域易發生大規模切層滑坡，且在長期外營力作用下，容易再次滑動。

（2）滑坡在暴雨工況下處于不穩定狀態，需采取措施進行處治。

（3）在處治方案中共提出了三個處治方案，方案一為抗滑樁+樁間擋板+樁兩端護坡擋墻+樁后填土+截排水溝工程；方案二為調整線路縱坡+抗滑樁+樁間擋板+樁后填土+截排水溝工程；方案三為調整線路平面繞避本滑坡。建議推薦方案三對滑坡的處治措施。

（4）高鐵線路經過巴東組“易滑地層”時，需加強自然邊坡的穩定性評估工作。

（5）雖然鄭萬高鐵線路選擇繞避本滑坡體，但考慮到本地居民居住出行安全，建議當地政府應采取措施對本滑坡進行治理。