裂隙水壓力作用下巖質(zhì)滑坡成因機(jī)理與防治對策研究

程 琳 祝浩然 洛絨克孜 葉高銘

（1.成都理工大學(xué)，四川 成都610059 2、四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，四川 成都610081）

1 概述

滑坡作為我國最常見的地質(zhì)災(zāi)害之一，在我國西南山區(qū)滑坡災(zāi)害較為發(fā)育，其中有一類滑坡較為特殊。在砂泥巖互層的順向巖質(zhì)邊坡中，當(dāng)坡體后緣有裂隙發(fā)育時，在降雨不良工況下，雨水通過裂隙滲入坡體內(nèi)部，在后緣形成水柱，對坡體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生向外的推力。

同時雨水會沿著坡體內(nèi)部的砂泥巖軟弱夾層往下滲流，泥巖遇水容易發(fā)生軟化作用，泥巖軟化后，其抗剪強(qiáng)度將會急劇降低，上部巖土體在自身重力作用下，當(dāng)軟弱面所能提供的抗滑力小于下滑力時，巖土體將沿著該軟弱面發(fā)生平面滑移剪切破壞。

通過對裂隙水壓力影響的分析，建立坡體穩(wěn)定性計算模型，得出此類滑坡穩(wěn)定性計算公式。在此基礎(chǔ)之上，提出這類坡體結(jié)構(gòu)在前期弱變形時的處置方案，有效的防止了大規(guī)模滑坡的發(fā)生。

2 此類滑坡成因機(jī)理分析及計算模型建立

2.1 滑坡成因機(jī)理分析

①巖體結(jié)構(gòu)

該滑坡位于眉山市青神縣，在坡體發(fā)生失穩(wěn)前，為一砂泥巖互層的順層結(jié)構(gòu)坡體，邊坡巖體為中～薄層狀砂、泥巖互層結(jié)構(gòu)，巖層傾角相對較緩，泥巖多呈碎裂結(jié)構(gòu)，位于表層的巖體風(fēng)化較為嚴(yán)重，裂隙較為發(fā)育，為雨水的入滲提供了有利條件。泥巖遇水極易軟化，可使邊坡巖土體向臨空方向變形，因而從邊坡巖體結(jié)構(gòu)特征來看，該坡體具備變形失穩(wěn)的條件。

②地形條件

滑坡所處位置地形整體情況為后緣較陡，前緣道路處較緩，坡體中上部的坡度逐漸增大，為滑坡的發(fā)生提供了足夠的動能條件，在上部巖土體自身重力的作用下，使坡體發(fā)生推移式滑動。

③自然因素

滑坡的形成需要很重要的一個自然條件，那就是雨水的作用，經(jīng)過現(xiàn)場訪問可知，該滑坡發(fā)生時正值暴雨天氣，雨水經(jīng)過基巖裂隙進(jìn)入坡體內(nèi)部，對斜坡巖土體的影響較大，一定程度上降低了滑面巖土體的抗剪強(qiáng)度，從某種程度上來說，降雨可以加劇斜坡體的變形。

2.2 此類滑坡穩(wěn)定性計算模型的建立

圖1 紅層砂泥巖互層巖質(zhì)邊坡分析模型

對于砂泥巖互層的巖質(zhì)邊坡而言，水是影響坡體穩(wěn)定性的重要因素。西南地區(qū)紅層泥巖在不斷的干濕循環(huán)作用下會發(fā)生崩解現(xiàn)象，砂巖在干濕循環(huán)作用下，也會發(fā)育一定的張拉裂縫，砂泥巖互層的軟弱結(jié)構(gòu)面在裂隙水的作用下抗剪強(qiáng)度急劇降低，進(jìn)而坡體在自身重力的作用下向坡外發(fā)生剪切位移。

國外學(xué)者Hoek 和Bray 在分析時，考慮了裂隙水壓力的作用，建立了邊坡穩(wěn)定性分析模型。如圖1。

在上圖1 中，硬巖層為砂巖層，軟巖層為泥巖層，雨水從后緣裂隙滲入坡體結(jié)構(gòu)，在后緣裂縫形成一定高度的水柱，產(chǎn)生水壓力T2，在軟巖處形成滲水通道，同時形成揚壓力T1。建立傳統(tǒng)的基巖裂隙充水滑坡穩(wěn)定性計算公式：

在式1 和2 中γw- 水的重度，Z- 后緣裂隙水柱高度，l- 滑面長度，坡上巖土體在重力和水壓力的作用下，穩(wěn)定性系數(shù)Fs的計算式如下：

式（3）中：

W- 上覆巖土體重力；

T- 抗滑力，R- 下滑力；

c- 黏聚力；

φ- 內(nèi)摩擦角。

當(dāng)不考慮裂隙水壓力作用時，坡體的穩(wěn)定性系數(shù)Fs的計算式為：

對比式（3）和式（4）可明顯得出在水壓力的作用下，坡體的穩(wěn)定性會降低。

3 防治工程建議

以眉山市某滑坡為例，考慮裂隙水壓力對坡體的作用，根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查得知，坡體上部發(fā)育有明顯的張拉裂縫。依據(jù)相關(guān)試驗以及規(guī)范，將坡體相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)整理如下表1。

表1 坡體相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)

在不考慮水壓力的情況下，根據(jù)（4）式計算可得坡體穩(wěn)定性系數(shù)為1.21。但是實際情況下需考慮水壓力的作用，根據(jù)（3）式計算可得坡體在暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù)為1.03，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。因此，需對坡體采取適當(dāng)?shù)墓こ讨卫泶胧?/p>

對于這類由于基巖裂隙水的作用而引起的巖質(zhì)滑坡，在工程治理時應(yīng)該先考慮對水的治理，在條件允許的情況下，遵循“治坡先治水”的原則。對這類滑坡提出抗滑支擋+截排水溝的防治措施。

4 結(jié)論

通過對砂泥巖互層巖質(zhì)滑坡成因機(jī)理的分析，來了解砂泥巖互層結(jié)構(gòu)的破壞形式。泥巖屬于軟巖，在水的作用下易軟化，強(qiáng)度急劇下降，砂巖屬于硬巖。在砂泥巖接觸面處遇水極易軟化，抗剪強(qiáng)度降低，在自身重力作用下，容易發(fā)生順層滑移破壞。

相比于常規(guī)的土質(zhì)滑坡而言，裂隙水壓力作用下順層巖質(zhì)滑坡的防治措施，除了傳統(tǒng)的支擋工程外，很重要的措施為設(shè)置截排水溝，防止地表水過多的流入基巖裂隙。當(dāng)發(fā)現(xiàn)坡體結(jié)構(gòu)后緣出現(xiàn)張拉裂縫時，應(yīng)先采取防水措施，修建截排水溝和裂縫封填，遵循“治坡先治水”的防治原則。