四川山區(qū)某高速路滑坡穩(wěn)定性分析

摘要 文章通過對四川山區(qū)某高速路滑坡進行詳細地質(zhì)勘察工作，查明滑坡邊界、規(guī)模、形態(tài)及變形特征，結(jié)合該滑坡所處的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等工程地質(zhì)條件，進行了成因及變形分析，通過定性分析及定量計算對該滑坡的穩(wěn)定性做出科學合理的評價，并提出了防治措施建議，從而保證高速公路行車安全。

關(guān)鍵詞 公路滑坡；變形特征；穩(wěn)定性；防治措施

中圖分類號 U418.55文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）02-0052-04

0 引言

中國是亞洲乃至世界滑坡災(zāi)害最嚴重的地區(qū)之一，特別是近年來隨著經(jīng)濟建設(shè)的不斷發(fā)展，滑坡災(zāi)害呈逐年加重趨勢，而且很多滑坡規(guī)模大、機制復雜、危害大，尤其以西部地區(qū)更為嚴重。隨著交通強國戰(zhàn)略的大力實施，我國高速公路建設(shè)日益完善，但由于高速公路建設(shè)環(huán)境條件日益復雜，極易產(chǎn)生滑坡等次生災(zāi)害，嚴重威脅高速公路的建設(shè)及運營安全。因此，該文結(jié)合實際工程案例，系統(tǒng)探究了滑坡成因及變形機理，提出了針對性的防治措施建議，對保證高速公路安全穩(wěn)定運營具有重要意義[1-2]。

1 工程概況

四川山區(qū)某高速路發(fā)育有一滑坡，該滑坡位于河流左岸，縱向長度約130 m，寬約35 m，面積約3.1×103 m2，覆蓋層厚度約7.8～10 m，方量約2.1×104 m3，滑坡規(guī)模等級屬中層小型滑坡，牽引式滑坡。滑坡體前緣為小河溝，有小路通過。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 氣象、水文

（1）氣象。工程區(qū)屬中亞熱帶西部半濕潤氣候區(qū)，有豐富的光熱資源和宜人的氣候條件。北部高寒山區(qū)年均氣溫7 ℃，極端最低氣溫?23 ℃；中部溫和山丘區(qū)年均氣溫15.3 ℃；南部干熱河谷區(qū)年均氣溫23 ℃以上，極端最高氣溫達43 ℃。全縣1月份平均氣溫7 ℃，7月份平均氣溫21 ℃；年極端最高氣溫34.9 ℃，極端最低氣溫?5.8 ℃。

降雨量受地形影響，不同地區(qū)不同季節(jié)極不均勻，從北向南逐漸減少；北部山區(qū)年均降雨量1 200 mm以上，中部平壩地區(qū)降雨量在1 158.7 mm左右，南部河谷地區(qū)降雨量在800 mm左右；全縣一月份平均降雨量7 mm，七月份平均降雨量266 mm；年平均降雨量1 211.7 mm，降雨量90%以上集中在6—10月。會理縣干濕季節(jié)明顯，日照充足；一月份平均日照時數(shù)237 h，七月份平均日照時數(shù)152 h，全年達2 421.5 h；無霜期250 d左右。

（2）水文。錦川河為安寧河中游左岸的最大一級支流，全流域集雨面積901 km2。錦川河上游主要有六華河、益門河、冷水河，其中六華河為主流。錦川河流域為長條形，支溝發(fā)育，該流域在中上游較為開闊，兩岸耕地較多，中下游山勢陡峻，河谷狹窄，兩岸耕地較少。分水嶺高程多在2 300～3 000 m左右，流域落差1 556 m。

2.2 地形地貌

該滑坡地貌上屬構(gòu)造剝蝕中山地貌，微地貌主要為斜坡地貌。滑坡位于河流左岸，總體地形南高北低，地面標高介于2 080～2 150 m，坡向偏北。地形平面上整體呈圈椅狀，前緩后陡：高程2 080～2 120 m，坡度一般約15 °～30 °，局部為陡坡；高程2 120 m以上，自然坡度約35 °～40 °。滑坡體周界較清晰，上、下游側(cè)均以陡緩交界處為界，前緣以河流為界，后緣推測以陡緩交界為界。上下游側(cè)較陡處山脊及后緣陡坡可見基巖出露。滑坡體目前雜草叢生，樹木茂盛。滑坡全貌如圖1所示。

2.3 地層巖性

根據(jù)地表工程地質(zhì)測繪及鉆探成果，滑坡表層主要為第四系全系統(tǒng)滑坡堆積角礫、碎石，河流處為沖洪積卵石。下伏基巖為中生界侏羅系、三疊系白果灣群泥質(zhì)粉砂巖、泥巖。巖層產(chǎn)狀72 °∠52 °。工程地質(zhì)剖面圖如圖2所示。

2.3.1 第四系滑坡堆積

角礫：黃褐色，干，稍密，角礫粒徑0.2～2 cm，含量50%～55%，碎石粒徑2～4 cm，含量15%左右，母巖成分為泥巖等，棱狀為主，強－中風化，粉黏粒充填。分布于滑坡表層，鉆探揭露其厚5.1～7.8 m。

碎石：褐黃色，干，稍密，碎石粒徑2～18 cm，含量55%～60%，角礫粒徑0.2～2 cm，含量10%左右，母巖成分為泥巖等，棱狀為主，強－中風化，粉黏粒充填。分布于滑坡角礫層下，鉆探揭露其厚4.9 m。

2.3.2 第四系沖洪積

卵石：雜色，稍濕，中密，卵石粒徑2～10 cm，含量55%～60%，母巖成分為砂巖、灰?guī)r等，圓狀為主，強－中風化，分選性差，粉黏粒充填。分布于滑坡前緣河床處，鉆探揭露其厚1.4 m。

2.3.3 侏羅系、三疊系白果灣群

泥質(zhì)粉砂巖：磚紅色、灰白色，細粒結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，礦物成分以長石、石英、云母等碎屑礦物為主，局部含黏土礦物，巖質(zhì)較硬，聲脆。中風化巖體發(fā)育一組傾角20 °～30 °，一組傾角60 °～70 °裂隙，巖體較完整，巖芯多呈15～20 cm柱狀，最長38 cm。

泥巖：磚紅色、灰紫色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，礦物成分以黏土礦物為主，巖性較軟，聲悶，具有失水開裂特征。強風化巖體裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖芯多呈短柱狀、餅狀；中風化巖體發(fā)育一組傾角40 °～50 °及一組傾角80 °～90 °裂隙，裂面較平直，巖體較完整，巖芯多呈10～20 cm柱狀，最長94 cm，局部呈碎塊狀。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造

工程區(qū)在區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造上位于典型活動構(gòu)造體系之青、藏、滇、緬、印尼歹字形構(gòu)造體系中部的川滇菱形活動塊體內(nèi)。工程區(qū)所處的構(gòu)造部位位于川滇菱形活動塊體中部東邊界安寧河斷裂南段與則木河斷裂之間的四級大地構(gòu)造單元—螺髻山臺穹西側(cè)中部。

近場區(qū)主要有益門斷裂帶從附近通過。益門斷裂帶走向近南北，傾向東，傾角55 °～80 °，為逆斷層。斷層上盤主要由會理群及晉寧期花崗巖、變基性巖組成；下盤地層為震旦系、白果灣組、侏羅系，是測區(qū)規(guī)模較大的主干斷層。破碎帶最寬處達100 m，其中構(gòu)造透鏡體發(fā)育。斷層線在平面上呈北東、北西向輾轉(zhuǎn)延伸。斷面波狀起伏，兩盤具拖拽現(xiàn)象，劈理發(fā)育。該斷層帶截斷了基底東西向構(gòu)造線，該斷層帶發(fā)生可能在晚三疊世瑞替克期以前，定性于喜山早期。滑坡距該斷裂帶約210 m，該斷裂帶為非全新世活動斷裂。

2.5 新構(gòu)造及地震

研究區(qū)位于青藏高原的東緣，喜馬拉雅運動以來，受青藏高原持續(xù)抬升和高原物質(zhì)向東蠕散的影響，高原的東部地區(qū)表現(xiàn)出地殼抬升、變形與縮短和塊體的旋轉(zhuǎn)與側(cè)向擠出等復雜的變形過程，導致頻繁的強震活動。這些地震主要集中分布于川滇塊體東邊界斷裂和滎經(jīng)—馬邊—鹽津斷裂上。而塊體內(nèi)部和四川盆地較少發(fā)生6級以上地震，因為這些地區(qū)新構(gòu)造和現(xiàn)代構(gòu)造活動較弱，地殼結(jié)構(gòu)較單一，整體性較好，差異運動不明顯，表現(xiàn)為整體性抬升。工程區(qū)屬于相對穩(wěn)定的地塊，主要地震效應(yīng)為外圍地震的波及影響。

工程區(qū)基本地震動峰值加速度為0.10 g，基本地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。

2.6 水文地質(zhì)條件

（1）地表水。滑坡范圍的地表水主要為河流流水、沖溝溝水。調(diào)查期間河流水面寬約1～2 m，水深20～50 cm， 其水位高程及流量主要受上游來水及大氣降水的控制和影響，補給源主要為上游來水、大氣降水。雨季坡體上水匯集而流，向低洼處排泄，匯集于溝谷處。地表水補給來源以大氣降水及地表徑流為主。

（2）地下水。根據(jù)地下水的賦存條件和水動力條件等，工程區(qū)地下水主要為第四系松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。

①第四系松散層孔隙潛水：主要賦存于第四系松散堆積層中，受大氣降水及地表徑流補給，排泄于河床或溝谷，運移和排泄條件主要受地形地貌及河谷第四系的沉積特征控制，具有較大的差異性。②基巖裂隙水：主要賦存于基巖裂隙內(nèi)，受地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造控制，區(qū)域賦水性一般，局部相對較好，其埋藏及補給、運移、排泄條件復雜，含水裂隙（帶）之間水力聯(lián)系較差，以脈狀裂隙水為主，一般無統(tǒng)一的地下水位，斷層部位和裂隙發(fā)育、連通性較好的巖體裂隙水較豐富，其流量受季節(jié)性變化影響，主要接受大氣降水、溝槽地表水的入滲補給，向河流和低洼處排泄。

（3）水化學特征及腐蝕性評價。據(jù)坡體前緣河流流水水化學分析，地表水化學類型主要為HCO3??SO42??Ca2+?Mg2+型水，pH=7.28，屬中性水。工程區(qū)場地環(huán)境類型為Ⅱ類場地環(huán)境，地表水對混凝土具微腐蝕性，對混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

3 變形特征及成因分析

3.1 變形特征

根據(jù)地表調(diào)查，滑坡坡面中后部較順直，中下部為階坎狀，坡體中部可見張拉裂隙及“馬刀樹”等推擠、鼓出等變形跡象，坡體后緣及坡體下部、側(cè)部裂縫不發(fā)育，具體如圖3～4所示。坡體后緣為一典型的后緣陡壁，目前植被茂密，陡壁后緣基巖坡體未見明顯張拉裂隙及變形跡象。通過現(xiàn)場訪問，當?shù)鼐用裎丛娺^該處滑坡體整體發(fā)生過滑動，證明該滑坡發(fā)生時間較早。目前該滑坡天然狀況下整體穩(wěn)定性一般，根據(jù)調(diào)查，坡體上的拉裂縫是在雨季產(chǎn)生。

3.2 成因分析

（1）老滑坡成因分析。根據(jù)調(diào)查，滑坡斜坡屬切向坡，交角約65 °，局部發(fā)育中陡傾坡外結(jié)構(gòu)面，斜坡前緣河流處臨空條件較好。坡體基巖主要為泥質(zhì)粉砂巖、泥巖，構(gòu)成整體軟硬相間的巖體結(jié)構(gòu)。由于該處區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，益門斷裂帶從附近通過，巖體整體完整性較差。在雨季，地表水沿結(jié)構(gòu)面滲入坡體，泥巖為相對隔水層，在水的長期浸泡作用下，軟化作用強烈，抗剪強度降低，形成相對軟弱帶；加之坡體前緣被河流淘蝕、沖刷，形成臨空面，最終坡體整體沿軟弱帶發(fā)生滑動，形成基巖滑坡。

（2）目前滑坡變形分析。目前該滑坡穩(wěn)定性主要受到內(nèi)外因素控制，表層堆積物是主要內(nèi)因，而水是誘發(fā)老滑坡復活的主要外因。水對滑坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為以下幾個方面：①滑坡體表層以第四系角礫、碎石為主，角礫有一定的黏聚力，分布不均勻，碎石層結(jié)構(gòu)松散，透水性較好，穩(wěn)定性差，下伏基巖中泥巖為相對隔水層。雨季降水入滲，一方面造成滑體重度增加，加大下滑力，另一方面降水下滲至滑動面使滑帶土飽和軟化，地下水壓力增加，對上部土體產(chǎn)生浮托，巖土體力學性質(zhì)降低，使滑塊的抗滑能力大大降低。②雨季斜坡前緣河水位上升，流量驟增，對滑坡前緣沖刷、淘蝕，造成坡腳土體流失，使滑坡的抗滑段長度減小，抗滑能力降低[3]。

除水的影響外，地震等不利工況也是誘發(fā)滑坡的外因。在內(nèi)、外因作用下，坡體發(fā)生蠕滑拉裂，形成拉裂縫。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 滑坡穩(wěn)定性定性評價

滑坡地形整體稍陡，前緣呈階坎狀，局部為直立陡坎，滑坡體物質(zhì)組成主要為稍密角礫、碎石。坡體覆蓋層厚度約7.8～10 m，坡體較為平順，整體坡度稍陡，約15 °～30 °。滑坡體及其周界上均未見拉裂、錯動變形，中部可見張拉裂隙及“馬刀樹”等推擠、鼓出等變形跡象。目前該滑坡天然狀況下整體穩(wěn)定性一般，雨季坡體有蠕滑跡象。

4.2 穩(wěn)定性定量評價

（1）計算方法及工況。采用傳遞系數(shù)法，考慮天然、暴雨、地震三種工況下對變形體進行穩(wěn)定性計算分析，計算公式選用折線形滑面推力計算公式。計算模型如圖5所示。

（2）計算參數(shù)的選取。根據(jù)穩(wěn)定性宏觀判斷，目前該滑坡天然狀況下整體穩(wěn)定性一般，滑體上的拉裂縫是強降雨導致，雨季坡體有蠕滑跡象，滑帶成分主要為角礫土，含粉質(zhì)黏土。因此，采用暴雨工況進行參數(shù)反演，該工況下穩(wěn)定性系數(shù)范圍為1～1.05，結(jié)合現(xiàn)場實際情況綜合考慮，反演穩(wěn)定性系數(shù)選取1.011。經(jīng)過反演計算分析確定滑坡土體參數(shù)為：暴雨狀態(tài)下滑體重度為21 kN/m3，滑帶內(nèi)聚力為4.8 kPa，內(nèi)摩擦角為17.1 °。

（3）穩(wěn)定性計算及結(jié)果分析。根據(jù)上述巖土體參數(shù)指標，對滑坡的主滑面按天然工況、暴雨工況、地震工況等三種工況進行穩(wěn)定性計算，計算結(jié)果如表1所示。

計算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)繪定性評價結(jié)果一致。滑坡在天然工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.070，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.011，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；Ⅷ度地震工況下穩(wěn)定性系數(shù)為1.035，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

5 防治措施建議

由于滑坡前緣在河水的沖刷、淘蝕作用下形成新的臨空面，在施工擾動情況下穩(wěn)定性會受到影響，隧道進口從滑坡中部通過，考慮隧道施工及運營的安全，建議對整個滑坡覆蓋層進行清方處理，并對清方后的坡體及后緣陡壁進行相應(yīng)的處理，保證坡體的穩(wěn)定。前緣河流沖刷處采取防沖刷措施，并加強監(jiān)測預警[4]。

6 結(jié)束語

（1）目前該滑坡穩(wěn)定性主要受到內(nèi)外因素控制，表層堆積物是主要內(nèi)因，而水是誘發(fā)老滑坡復活的主要外因。

（2）通過定性分析與定量計算，目前該滑坡天然狀況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨及地震狀況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）根據(jù)勘察結(jié)果，結(jié)合該處工程地質(zhì)條件及變形特征，提出了針對性的防治措施建議。

參考文獻

[1]丁登陽. 高速公路路塹邊坡滑坡及工程對策分析[J]. 交通科技與管理， 2023（15）： 123-125.

[2]黃達， 裴向軍， 張志剛， 等. 某公路滑坡成因機制及穩(wěn)定性[J]. 山地學報， 2008（6）： 721-726.

[3]劉俊騏. 某高速路變形體發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析[J]. 四川建筑. 2022（5）： 133-135.

[4]王士天， 鄧浩. 成渝公路22公里滑坡概況及其整治對策討論[J]. 地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護， 1993（1）： 45-48.

收稿日期：2023-11-24

作者簡介：劉俊騏（1990—），男，碩士研究生，工程師，從事工程地質(zhì)相關(guān)的勘察設(shè)計工作。