唐德清

(湖南省醴茶高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司,湖南醴陵 412200)

1 概述

某高速公路k128+760～k128+840段路基右邊坡位于保靖縣復(fù)興鎮(zhèn)前顏家村,距G219線3 km,通過高速公路的臨時便道可與G219線相連。路基在切方后引發(fā)了場地失穩(wěn),產(chǎn)生了滑坡,已影響到本段路基的穩(wěn)定性。

2 滑坡區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

2.1 地形、地貌

場地地貌上為湘西斷褶侵蝕剝蝕丘陵地貌,微地貌上屬于丘陵的山坡坡腳部位。因路基切坡施工已形成人工邊坡,第一級平臺現(xiàn)有場地地面標高為271～272m,高于現(xiàn)有高速公路路面標高約10 m,平臺寬度1.0～1.5 m。

2.2 地層巖性

場地為挖方區(qū),因切坡部分前緣地段已剝?nèi)ポ^厚的覆蓋層,擬建場地內(nèi)巖土層的特征自上而下分述如下:

1)粉質(zhì)粘土:黃褐色,可塑-硬塑,以硬塑狀為主,在局部地段的土巖接合部位因有地下水浸潤而呈軟塑狀。稍有光澤,無搖震反應(yīng),干強度中等,韌性中等,具中等壓縮性。本層層厚0.8～7.8m,平均厚度為2.82m,該層分布于整個場地,是組成本滑坡體的主要層位。

2)強風(fēng)化泥灰?guī)r:為寒武系中厚層泥灰?guī)r,灰褐色,極軟巖,易軟化,巖體極破碎,鉆探時無完整巖芯,巖芯多呈粉末狀,可干鉆,沖洗液鉆進時較易鉆進。主要礦物成分為方解石及粘土質(zhì)礦物,巖體極破碎,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。1.30～6.70 m,平均3.01m,該層分布于整個場地,是組成本滑坡體的重要層位。

3)中風(fēng)化泥灰?guī)r:青灰色,為較軟巖,本層巖石具軟化崩解性,薄-中厚層,以中厚層為主,主要礦物成分為方解石及粘土質(zhì)礦物,巖體破碎-較破碎,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級,碎裂狀結(jié)構(gòu)為主,節(jié)理較發(fā)育,節(jié)理面較光滑,無充填物,節(jié)理面上有風(fēng)化殼。巖芯呈碎石狀-短柱狀。本層為滑坡體的滑床,分布于整個場地。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,該區(qū)位于揚子準地臺南東緣及湘西弧形褶皺帶上,褶皺、斷裂構(gòu)造較發(fā)育。地殼上升,間歇性抬升是本區(qū)新構(gòu)造運動的主要形式,發(fā)育有溝谷、丘崗、河谷及剝蝕夷平面。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造為花垣-張家界-澧縣華夏式斷裂帶,本斷裂為壓扭性斷裂,斷面傾角70°左右,斷裂北盤相對南盤向西推移,本斷裂帶及影響帶寬2～4 km。本場地處于斷裂影響帶內(nèi),場地巖體的完整性因斷裂影響而降低。

滑坡體的滑床為中風(fēng)化泥灰?guī)r,邊坡巖體內(nèi)的主要構(gòu)造形式為節(jié)理面,節(jié)理發(fā)育,但并無特別優(yōu)勢發(fā)育方向,密度5～10條/m,為閉合型的剪節(jié)理,節(jié)理面平直,較光滑,無充填,結(jié)構(gòu)面結(jié)合好。層面為巖體內(nèi)最主要結(jié)構(gòu)面。巖層產(chǎn)狀為170°∠55°。巖層傾向與坡向相反,為有利結(jié)構(gòu)面組合。經(jīng)地質(zhì)調(diào)查,邊坡無不利結(jié)構(gòu)面,巖體穩(wěn)定性主要由邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角控制。

2.4 氣象水文

本邊坡區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū),冬暖夏涼,四季分明,雨量充足,年平均降雨量1 169mm,多集中在6～8月,占全年降水量的50%,最大日降雨量可達100～300 mm,是湖南省暴雨集中地,易發(fā)生洪澇災(zāi)害。

該區(qū)處于花垣河流域,右為山溝,距邊坡約有80～100 m,溝底低于坡路面10～15m,對邊坡無直接影響,受地形地貌及氣候影響,坡面土質(zhì)結(jié)構(gòu)已受到一定程度的破壞,地表水較易滲入土壤中。

3 滑坡的形成機理分析

k128+760～k128+840滑坡段,由于路基切坡產(chǎn)生臨空面而誘發(fā)的滑坡,現(xiàn)有路基坡比約為1∶1.00。本滑坡已產(chǎn)生較明顯的滑動變形,前緣已有較明顯的剪出口,剪出口所在的地質(zhì)層位為強風(fēng)化泥灰?guī)r與中風(fēng)化泥灰?guī)r之間,滑移平面距離約1.0 m,滑坡體內(nèi)部產(chǎn)生很多橫向裂縫,縫寬以10～20 cm居多,最寬可達0.8m,長度達10～20m,尖滅于滑坡體兩側(cè)的滑坡周界線,形成較明顯的滑坡臺壁,臺壁高度5～20 cm居多,最高達80 cm。本滑坡為工程切坡引發(fā)的工程滑坡,組成滑坡體成分的為粉質(zhì)粘土和強風(fēng)化層,滑床為中風(fēng)化泥灰?guī)r。在兩側(cè)及后緣已形成明顯的滑坡周界線,在后緣呈弧形分布(見圖1所示)。滑坡范圍面積約5 000m2,滑體平均厚度約4.83 m,潛在滑坡方量約25 000 m3,經(jīng)分析滑動面呈平緩的圓弧形(見圖2工程地質(zhì)剖面圖),主滑方向約為340°(垂直公路路塹邊坡走向)。

圖1 滑坡裂縫分布及鉆孔布置圖

圖2 k128+805工程地質(zhì)剖面圖

由于粉質(zhì)粘土的孔隙比大,起始含水量很高,氣候干燥時,土體的收縮性大,往往形成較發(fā)育的網(wǎng)狀裂紋,網(wǎng)狀裂紋的產(chǎn)生又為水的下滲提供了條件,加劇了裂紋深處的脹縮循環(huán)。當(dāng)氣候濕熱交替,土的干縮濕脹反復(fù)循環(huán),以及裂紋處形成的應(yīng)力集中,使邊坡上的裂紋不斷擴張、延伸、下切,粗裂紋逐漸連通,形成較寬的裂縫,裂縫發(fā)育連通,開始在坡面形成表層破碎層。粉質(zhì)粘土邊坡一般都分布在亞熱帶濕溫地區(qū),雨量充沛,水流的沖蝕作用很強,邊坡上的破碎層不斷發(fā)展,形成局部坍塌。

同時,在路基開挖后,路塹坡腳由于水平應(yīng)力的增大,形成坡腳的應(yīng)力集中區(qū)。而且粘土土層本身特性越往下,土越趨于軟塑性,力學(xué)性質(zhì)越差。所以,粉質(zhì)粘土路塹邊坡的破壞,常始于坡腳或邊坡下半部,慢慢向上延伸而至整個路塹。路塹邊坡破壞過程發(fā)展到后期,邊坡出現(xiàn)滑動。粉質(zhì)粘土路塹穿過的丘崗覆蓋土層一般均不深,而覆蓋土與基巖接觸面起伏,再加上土體內(nèi)存在著大量裂隙,所以滑床通常不深。粉質(zhì)粘土路塹邊坡因在水流沖刷作用或人工開挖、切割使坡腳失去支撐的情況下,坡腳土體會產(chǎn)生坍塌,且不斷發(fā)展,從局部失穩(wěn)發(fā)展到邊坡失穩(wěn),從而牽引整個邊坡向下滑動,形成滑坡。

目前滑坡正處于滑動蠕變階段,前緣、中部及后緣均已發(fā)生明顯的變形破壞,如果不治理,在其它外部條件(如地表水、地下水)作用下可能會加劇其活動速度,縱向范圍可能會擴大,但滑坡區(qū)的兩側(cè)為巖質(zhì)邊坡,故滑坡范圍一般不會再向兩側(cè)(即橫向)擴展。

4 治理滑坡的原則和方案

4.1 治理原則

1)一次根治,不留后患的原則;

2)在確保公路安全的前提下力爭經(jīng)濟合理;

3)根據(jù)滑坡區(qū)地形、地質(zhì)等條件,同時考慮經(jīng)濟、環(huán)保、方便施工等因素,采用清坡、方格骨架植草、抗滑樁及排水的綜合處治措施進行治理。

4.2 滑坡體參數(shù)的確定

1)根據(jù)室內(nèi)試驗并綜合考慮各地層野外特征,本場地各巖土層參數(shù)取值見表1。

表1 各巖土層參數(shù)取值

2)結(jié)構(gòu)面抗剪強度:根據(jù)邊坡巖體結(jié)構(gòu)面特征,依據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB 50330-2002)第4.5.1條規(guī)定及地區(qū)勘察經(jīng)驗,本邊坡的中風(fēng)化泥灰?guī)r②的結(jié)構(gòu)面抗剪強度采用:內(nèi)摩擦角φ=30°,粘聚力C=130 kPa。以上數(shù)據(jù)適合于結(jié)合一般的硬性結(jié)構(gòu)面(含巖層層面,無風(fēng)化殼及泥化夾層)。有風(fēng)化殼及泥化夾層的結(jié)構(gòu)面抗剪強度指標可采用表1中粉質(zhì)粘土殘余抗剪強度指標。

3)邊坡巖體等效內(nèi)摩擦角:邊坡巖體類型為Ⅳ類,依《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB 50330-2002)》第4.5.5條及地區(qū)勘察經(jīng)驗,中風(fēng)化泥灰?guī)r②2等效內(nèi)摩擦角取φ=45°。以上指標適合于計算巖體抗剪強度(不考慮結(jié)構(gòu)面情況下)。

4.3 滑坡安全系數(shù)計算

根據(jù)現(xiàn)場滑坡區(qū)地形、本次勘察所取得的地質(zhì)資料及目前邊坡的穩(wěn)定情況,根據(jù)目前坡面下滑坡的穩(wěn)定性,選取典型的橫斷面計算滑坡的安全系數(shù),見表2。

根據(jù)以上計算結(jié)果評析:滑坡體計算的穩(wěn)定系數(shù)Fs小于1,與當(dāng)前滑坡體的狀態(tài)(蠕滑狀態(tài),Fs=0.95～1.00)比較吻合,不穩(wěn)定,處于蠕滑狀態(tài)。

4.4 治理方案

k128+760～k128+840滑坡段,坡腳設(shè)3m高矮腳墻,一級坡坡比為1∶1.5,采用方格骨架植草進行防護,一級平臺上設(shè)置2m×1.5m的抗滑樁(抗滑樁長度為14m,根據(jù)現(xiàn)場開挖情況進行調(diào)整,設(shè)計為樁嵌入中風(fēng)化泥灰?guī)r5 m左右深度),樁中心間距為4m,二級平臺以上坡比放緩為1∶1.75,采用骨架植草防護邊坡,平臺寬6m。見圖3。

表2 目前坡面下滑坡的安全系數(shù)及滑動面的抗剪強度參數(shù)值

圖3 k 128+760～k 128+840滑坡治理斷面圖

排水設(shè)計,在后緣及兩側(cè)設(shè)置環(huán)坡頂截水溝,滑坡體區(qū)域坡面設(shè)8m深泄水孔疏排地表水和滑坡體內(nèi)淺層水。對滑坡體已有的裂縫進行填塞或夯實以防止地表水直接滲入滑體內(nèi)。

5 結(jié)論

按以上方案進行施工后,有效地制止了滑坡的變形及進一步發(fā)展,施工結(jié)束1 a來,滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。說明以上治理工程措施是正確的,對該滑坡總結(jié)如下:

1)準確的地質(zhì)資料是滑坡設(shè)計、處治的基礎(chǔ),滑坡受地形地貌、地層巖性,地質(zhì)構(gòu)造,水文地質(zhì)條件以及人為活動因素影響較大,因此,只有把握地質(zhì)基礎(chǔ)才能把握滑坡的病害特征。

2)該滑坡的產(chǎn)生主要是因為路基的開挖,破壞了斜坡的力學(xué)平衡,因此,該滑坡治理以恢復(fù)其力學(xué)平衡為出發(fā)點,采取抗滑樁方案是合理的。

3)水是導(dǎo)致滑坡加劇的主要誘因,而該滑坡巖性軟弱,地下水豐富,在地表水、地下水作用下可能會加劇滑坡的活動速度,因此,在滑坡處治時應(yīng)重視水的影響,做好滑坡的防排水工作。

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