張石高速公路K21+800m緊急避險車道滑坡成因分析與防治建議

[摘要]張石高速公路K21+800m緊急避險車道滑坡地質(zhì)災(zāi)害為一小型淺層松散物蠕滑型滑坡，滑坡造成緊急避險車道和車輛損毀并造成人員傷亡，本文通過實(shí)地調(diào)查和資料整理分析，分析了滑坡的成果和誘發(fā)因素，對該滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行了現(xiàn)狀和預(yù)測評價，提出了滑坡防治措施建議。

[關(guān)鍵詞]張石高速公路 緊急避險車道 滑坡 成因分析 防治建議

[中圖分類號] U412.36+6 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-389-2

0引言

張石高速公路（編號S010）是河北省高速公路網(wǎng)主骨架“五縱六橫七條線”規(guī)劃中“五縱”的重要組成部分，是河北省政府“6+3”重點(diǎn)項(xiàng)目之一。張石高速公路張北南至張家口北段2011年10月28日通車，該路段位于內(nèi)蒙古高原與冀西北山間盆地的過渡地帶，是連接二者的唯一交通主干線，地形落差大，地質(zhì)條件復(fù)雜，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，高速公路坡陡彎多，北向南下坡方向修建有多處緊急避險車道，為剎車失靈的車輛提供緊急避險場所。K21+800m處緊急避險車道滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生于2013年6月，已造成多次事故，目前該處緊急避險車道已經(jīng)停用。

1滑坡區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件

張石高速公路K21+800m緊急避險車道位于張家口市萬全縣膳房堡鄉(xiāng)膳房堡村東北，滑坡體位于張石高速南行下坡方向西側(cè)緊急避險車道部位，滑坡后緣位于緊急避險車道尾部外側(cè)（見平面圖），滑坡造成了緊急避險車道部分坍塌。

該滑坡所處區(qū)域?qū)儆诩轿鞅鄙介g盆地與內(nèi)蒙古高原過渡地帶，多年平均降水量為371mm，其中70%集中在6～8月，日最大降水量59mm?；赂浇鼌^(qū)域地震動峰值加速度0.10g，地震設(shè)防烈度Ⅶ度。主要出露地層巖性為白堊系土井子組砂巖、泥巖，第三系漢諾壩組玄武巖和第四系松散堆積地層。滑坡體部位出露地層為白堊系上-中統(tǒng)土井子組（K2-3t）和第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)坡洪積（Q3-4dl+pl）地層。

白堊系上-中統(tǒng)土井子組（K2-3t）地層巖性為灰白色、磚紅色或灰綠色砂巖、泥巖，磚紅色、灰綠色泥巖以透鏡體的形式賦存于灰白色砂巖之中。灰白色砂巖為粘土質(zhì)砂巖，強(qiáng)風(fēng)化，遇水易軟化，強(qiáng)度降低；磚紅色泥巖，強(qiáng)風(fēng)化，干燥時較堅(jiān)硬，濕潤時強(qiáng)度降低。第四系上更新統(tǒng)-全新統(tǒng)坡洪積（Q3-4dl+pl）地層巖性主要為粉質(zhì)粘土，厚度一般0.5m～4.0m，坡體中間較厚，前緣和后緣較薄，表層富含植物根系和腐殖質(zhì)?；麦w附近分布有少量第三系漢諾壩組（N1h）黑色玄武巖。

滑坡體附近地下水以降水入滲補(bǔ)給為主，以風(fēng)化帶潛水和層間水的形式流經(jīng)砂巖、泥巖區(qū)，最終補(bǔ)給坡下的溝谷潛水。

2滑坡地質(zhì)災(zāi)害特征

如平面圖所示，滑坡體（圖上Ⅰ部位）東西長約167m，南北寬約75m，分布面積約9300m2，滑坡體后緣海拔高度1300m，前緣坡腳最低處海拔高度1273m，高差27m，坡向285°～300°，坡度11°～27°，據(jù)估算，滑坡體體積約7500m3，屬小型滑坡。根據(jù)觀測資料推算，滑坡滑移速度為1.7mm/d。

坡體后緣因滑移變形，造成緊急避險車道尾部西側(cè)半幅坍塌，坍塌段長約30m，地表下陷0.5～1.5m?；麦w中部較平緩，坡度13°左右，發(fā)育有多條拉張裂隙，寬度10～30cm不等，深度0.5～1.5m。滑坡體前緣（圖上Ⅱ部位）坡度23°左右，發(fā)生明顯滑塌，可見密集拉張裂隙和因滑塌而歪斜的樹木。在前緣滑塌部位中間地帶，發(fā)現(xiàn)6處明顯地下水溢水點(diǎn)。

滑坡體上部主要為第四系坡洪積黃褐色粉質(zhì)粘土，土質(zhì)較松散，厚度一般0.5m～4.0m。松散堆積物下伏地層為白堊系土井子組砂巖、泥巖，部分地段分布有少量第三系漢諾壩組黑色玄武巖，控滑結(jié)構(gòu)面為松散堆積物與白堊系土井子組砂巖、泥巖接觸面，巖性為嚴(yán)重風(fēng)化的灰白色、磚紅色或灰綠色砂巖、泥巖（見剖面圖），控滑結(jié)構(gòu)面傾向285°～300°，傾角12°～16°厚度約10～30cm，分布連續(xù)性較好。

在滑坡體南側(cè)區(qū)域（圖上Ⅲ部位），與滑坡體（圖上Ⅰ部位）相鄰，地表形態(tài)相似，地層結(jié)構(gòu)相同，地表可見階梯狀地形，未發(fā)現(xiàn)明顯滑動跡象，推測其可能為潛在滑坡體。

3成因分析與誘發(fā)因素

根據(jù)調(diào)查資料分析，滑坡體（圖上Ⅰ部位）前緣坡腳處臨空，兩側(cè)受溝谷水流侵蝕沖刷深度0.5～1.1m，滑坡體具備了滑移的空間條件?？鼗Y(jié)構(gòu)面為松散堆積物與白堊系土井子組砂巖、泥巖接觸面，巖性為灰白色、磚紅色或灰綠色砂巖、泥巖，傾向285°～300°，傾角12°～16°，控滑結(jié)構(gòu)面傾向與滑坡體坡向相同，控滑結(jié)構(gòu)面下部砂巖、泥巖透水性弱，而上層第四系松散地層透水性強(qiáng)，坡面較緩，大氣降水大部分滲入地下，當(dāng)入滲到控滑結(jié)構(gòu)面后受阻聚集，大部分沿控滑結(jié)構(gòu)面流動，砂巖、泥巖遇水軟化成軟塑甚至流塑狀態(tài)，強(qiáng)度降低，阻力變小，再加上地下水在控滑結(jié)構(gòu)面的向上浮托作用，從而引起上部松散物坡體（圖上Ⅰ部位）的滑動。在坡體后緣部位，緊急避險車道基礎(chǔ)對坡面的巨大壓力，促進(jìn)了坡體失穩(wěn)，坡體滑動導(dǎo)致緊急避險車道尾部地基失穩(wěn)，造成坍塌。

滑動坡體前緣（圖上Ⅱ部位）坡度較陡，地下水沿控滑結(jié)構(gòu)面出露地表，在后部滑坡體（圖上Ⅰ部位）近水平方向推力和自身重力作用下，發(fā)生大面積滑塌，滑動位移明顯大于坡體中后部。

潛在滑坡體（圖上Ⅲ部位）地表形態(tài)、地層結(jié)構(gòu)與滑坡體（圖上Ⅰ部位）相似，具備了滑動臨空面、控滑結(jié)構(gòu)面等要素，而近期未發(fā)現(xiàn)明顯滑動跡象的原因，可能是與滑坡體（圖上Ⅰ部位）相比，坡面相對平緩，具備階梯狀坡面形態(tài)，后緣沒有緊急避險車道基礎(chǔ)造成的地表壓力有關(guān)，推測坡體Ⅲ可能在歷史時期發(fā)生過滑動，造成坡面階梯地形，目前處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，而一旦外部條件改變，有再次發(fā)生滑動的可能。

導(dǎo)致滑坡發(fā)生滑移的主要因素有：

（1）地形地貌：緩坡地形、前緣較陡的臨空面和坡體兩側(cè)溝谷水流侵蝕下切形成臨空面，松散物坡體具備了滑移的空間條件。

（2）坡體結(jié)構(gòu)：上部為第四系松散地層，透水性好而不含水，下部為白堊系土井子砂巖、頁巖，透水性差，接觸面傾向傾角與滑坡體坡面傾向傾角相近，接觸面遇水軟化，上部坡體具備了沿接觸面滑移的物質(zhì)條件。

（3）地層巖性：大氣降水入滲受阻在接觸面聚集，砂巖、泥巖遇水軟化成軟塑甚至流塑狀態(tài)，強(qiáng)度降低，阻力變小，形成滑動面。

（4）大氣降水：滑坡體表層為第四系松散物，坡面較平緩，降雨易入滲到滑坡體內(nèi)部，增加了坡體自重，軟化了巖土體，同時降低了控滑結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度，對滑坡整體穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，是滑坡發(fā)生滑動的主要誘因。

（5）地下水：大氣降水通過入滲轉(zhuǎn)化為地下水，在控滑結(jié)構(gòu)面入滲受阻，降低控滑結(jié)構(gòu)面力學(xué)強(qiáng)度的同時，對上部滑坡體表產(chǎn)生一定的浮托作用，對整個滑坡體換穩(wěn)產(chǎn)生較大的影響。

（6）后緣加載：緊急避險車道基礎(chǔ)的自重，產(chǎn)生對坡體后緣地面的巨大壓力，推動坡體向前滑移。

（7）震動：高速公路上快速通過的重型車輛在路面產(chǎn)生低頻震動傳導(dǎo)到上部土體和控滑結(jié)構(gòu)面，促進(jìn)了坡體的滑移。

造成滑坡體滑移的主要誘發(fā)因素是：大氣降水、后緣加載和震動。

4穩(wěn)定性分析與發(fā)展趨勢

根據(jù)觀測資料和分析，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑移速度將維持現(xiàn)有速率，由于滑坡體蠕滑速度較小，且滑動速度受大氣降水影響，滑坡體滑移至穩(wěn)定狀態(tài)需要相當(dāng)長一段時間，預(yù)測在現(xiàn)狀外部條件下，其發(fā)展趨勢為不穩(wěn)定。

5防治建議

對滑坡進(jìn)行進(jìn)一步的勘查，在勘查的基礎(chǔ)上提出防治方案。根據(jù)目前掌握情況，提出如下初步防治建議：

（1）加強(qiáng)監(jiān)測，安裝滑坡監(jiān)測儀器；

（2）坡面排水，修建排水溝渠，減少大氣降水入滲；

（3）緊急避險車道重新修建，基礎(chǔ)應(yīng)座落在深部穩(wěn)定的巖土體上；

（4）坡面灌木綠化，植物根系可以增加坡體穩(wěn)定性。

6結(jié)論

張石高速公路K21+800m處緊急避險車道滑坡為一小型淺層松散物蠕滑型滑坡，坡體滑動造成了緊急避險車道失穩(wěn)坍塌，滑坡的形成與地形地貌、地層巖性、水文地質(zhì)、后緣加載和震動有一定關(guān)系，滑坡主要誘發(fā)因素為大氣降水、后緣加載和震動，目前處于不穩(wěn)定狀態(tài)，預(yù)測發(fā)展趨勢為不穩(wěn)定，主要防治措施建議為監(jiān)測、坡面排水、后緣減載和坡面植被防護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S]

[2]河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì) 張家口市國土資源局，張家口地質(zhì)礦產(chǎn) 地質(zhì)出版社，2013

[3]陳迎輝等 萬全縣地質(zhì)災(zāi)害防治" 十二五"規(guī)劃專題研究報告[R]，張家口，2011.