某公路滑坡破壞機(jī)理及穩(wěn)定性分析

王麗坤

(四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院， 四川成都 610059)

[定稿日期]2017-09-15

1 工程概況

工程區(qū)位于廈門到成都公路黔川界至納溪段高速公路道路內(nèi)側(cè)，該斜坡中后部部分地段出現(xiàn)變形，同時位于坡頂?shù)拿穹恳渤霈F(xiàn)墻體開裂現(xiàn)象。對行車和居民安全造成嚴(yán)重威脅。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

該地區(qū)屬典型斜坡地形，斜坡中后部坡度14～16°左右，下部較緩，斜坡段地表呈階梯狀，表層種植農(nóng)作物。變形體段前后緣相對高差約26 m，前緣距道路開挖滑坡約100 m。

2.2 地層巖性

地面調(diào)查以及鉆探揭示，該道路內(nèi)側(cè)邊上層覆蓋層主要為殘坡積(Q4el+dl)含碎礫石粉質(zhì)黏土，下伏基巖主要為棲霞、茅口組(Plm+q)灰?guī)r。

2.3 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

該工程區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺上揚(yáng)子臺坳的川東南陷褶束，巖層產(chǎn)狀165°∠13°，工程區(qū)內(nèi)未見有斷裂。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(2001)，工程區(qū)沿線地震動峰值加速度0.05g，動反應(yīng)譜特征周期0.35 s，地震基本烈度為VI度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定屬穩(wěn)定區(qū)。

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1 地表水

研究區(qū)地表水主要為礦場排放水，黃色，該水沿著人工建設(shè)的水泥砂漿抹面的排水溝貫穿整個坡體表面，部分沿坡體側(cè)邊排走，另一部分用于農(nóng)田的灌溉。

2.4.2 地下水

研究區(qū)地下水主要為覆蓋層中的孔隙水及巖溶裂隙水，地下水穩(wěn)定水位埋深大，鉆孔未能揭示。

3 滑坡變形特征及成因分析

3.1 變形破壞特征

變形體位于道路內(nèi)側(cè)滑坡中后部，變形破裂跡象主要表現(xiàn)為后緣的弧形裂縫及前緣的明顯擠壓特征。

3.1.1 后緣弧形裂縫

從圖1～圖3可見，道路內(nèi)側(cè)邊坡后緣坡體及房屋墻體均出現(xiàn)了裂縫，房屋主要存在長大裂隙外，微小裂隙較多。據(jù)調(diào)查坡體上部及坡體以外多數(shù)民房混凝土地面及墻面均存在類似不同程度的開裂裂縫，且開裂民房房屋修筑基本上屬后部開挖，前部填筑修建，易造成房屋前后沉降變形不均，產(chǎn)生裂縫，在暴雨時雨水下滲部分裂縫變形加劇。

圖1 裂縫一

圖2 裂縫二

圖3 裂縫三

3.1.2 前緣明顯擠壓變形

變形體前緣明顯擠壓變形段沿一排水溝展布，略呈弧形，水泥抹面上變形擠壓破壞跡象明顯，水泥抹面由于被擠壓，不同程度有向坡內(nèi)傾的現(xiàn)象。調(diào)查訪問得知，在修建好此排水溝后，水泥砂漿抹面上就出現(xiàn)大小不等的裂縫，再加上部分人為砸斷引水灌溉，排水溝上裂縫比較密集，由于暴雨期雨水下滲，擠壓變形現(xiàn)象有所加劇(圖4)。

圖4 變形體前緣明顯擠壓變形

3.2 成因分析

該段地處斜坡區(qū)，整體坡度較緩，局部較陡，多呈階梯狀平臺，道路內(nèi)側(cè)滑坡中后部變形體主要是由于近段時間暴雨集中，地表水無法及時排泄，地表水下滲，降低了斜坡表層土體(主要為含碎礫石粉質(zhì)黏土)的抗剪強(qiáng)度，造成表層松散土體產(chǎn)生溜滑變形。

3.3 發(fā)展演化趨勢

調(diào)查期間該地區(qū)雨量較少，未見大的暴雨或連續(xù)降雨，部分地面干裂較嚴(yán)重，暴雨?duì)顩r下，隨著變形體內(nèi)部土體力學(xué)參數(shù)的降低，變形體存在一定的安全隱患。

4 穩(wěn)定性計(jì)算

4.1 推力計(jì)算公式

計(jì)算公式選用折線型滑面推力計(jì)算公式。

滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式：Ks=(∑Riψiψi+1…ψn-1+Rn)/ (∑Tiψiψi+1…ψn-1+Tn)，(i=1，2，3，…，n-1)。

剩余下滑力計(jì)算公式：Fn=Fn-1ψ+KtGnt-Gnntgφn-CnLn。

式中：ψ=cos(βn-1-β)-sin(βn-1-βn) tgφn；Fn、Fn-1分別為第n塊、第n-1滑體的剩余下滑力(kN/m)；ψ為傳遞系數(shù)；Kt為滑坡安全系數(shù)；Gnt、Gnn分別為第n塊滑體自重沿滑動面分力及垂直滑動面的分力(kN/m)，Gnt=Gnsinβn、Gnn=Gncosβn；φn為第n塊滑體沿滑動面土的內(nèi)摩擦角(°)；Cn為第n塊滑體沿滑動面土的單位凝聚力(kPa)；Ln為第n塊滑體滑動面長度(m)。

4.2 定量計(jì)算

4.2.1 參數(shù)選定

結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件巖土體計(jì)算參數(shù)指標(biāo)，選取含碎礫石粉質(zhì)黏土參數(shù)：天然容重γ=18 kN/m3，飽和容重γ=19 kN/m3；選取潛在滑動面①、②力學(xué)參數(shù)建議值見表1。

4.2.2 穩(wěn)定性計(jì)算

對道路內(nèi)側(cè)滑坡整體穩(wěn)定性及中后部變形體穩(wěn)定性計(jì)算成果見表2。

表1 潛在滑動面①、②力學(xué)參數(shù)取值

表2 潛在滑動面①、②穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

對于深層潛在滑動面①，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：滑坡整體天然狀況整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下安全儲備較低，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在開挖坡面局部可能產(chǎn)生部分沉降變形。對于淺層潛在滑動面②，穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明：滑坡中后部變形體天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨以及連續(xù)降雨條件下，處于基本穩(wěn)定和欠穩(wěn)定狀態(tài)之間，目前坡體產(chǎn)生部分變形，在連續(xù)暴雨情況下坡體極可能形成貫通滑動面，坡體下滑，嚴(yán)重威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

5 結(jié)束語

鑒于上述研究，綜合施工安全、行車及居民安全，提出以下處理措施：

(1)對于道路內(nèi)側(cè)滑坡中后部變形體，建議在變形區(qū)范圍設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng)，對其穩(wěn)定性進(jìn)行時時監(jiān)測，及時了解其變形階段，并采取相應(yīng)防護(hù)措施，確保人民財(cái)產(chǎn)安全。

(2)建議加強(qiáng)道路開挖滑坡坡體表面排水處理措施，設(shè)置排水溝等。

(3)考慮賠建道路對E道路開挖滑坡的不利影響，建議對開挖滑坡第二、第三級滑坡放緩開挖坡比。

(4)鑒于道路開挖滑坡的第二級馬道作為賠建道路的路基，且路基土主要由含碎礫石粉質(zhì)黏土組成，考慮賠建道路對滑坡的加載影響，建議對道路滑坡采取相應(yīng)的防護(hù)處理措施。

[1] DZ T0218-2006 滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].

[2] GB 50330-2013 建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50007-2011 建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4] 厲成武，李強(qiáng).高寒區(qū)某公路滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施研究[J].山西建筑，2016,42(6)：132-133.