江為學(xué) 薛民臣

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽(yáng) 550081)

我國(guó)幅員遼闊，沉積巖、變質(zhì)巖及巖漿巖均有分布。其中具有層狀構(gòu)造的沉積巖及部分變質(zhì)巖占我國(guó)陸地面積的70%多，因此在人類(lèi)工程活動(dòng)中將不可避免地遇到大量的層狀巖體邊坡穩(wěn)定問(wèn)題[1]。層狀巖體邊坡破壞類(lèi)型大多表現(xiàn)為以下幾種模式：①滑坡(包括均質(zhì)或類(lèi)均質(zhì)滑坡及順層滑坡)；②崩塌。這些層狀巖體邊坡破壞類(lèi)型中尤以順層滑坡數(shù)量最多，對(duì)人類(lèi)生命、財(cái)產(chǎn)威脅也最大。

針對(duì)某高速公路K78+990-K79+130段右側(cè)挖方邊坡(已產(chǎn)生順層滑動(dòng))，為避免開(kāi)挖坡體產(chǎn)生規(guī)模更大的滑坡，保證施工人員、機(jī)具，以及后期運(yùn)營(yíng)安全，文中介紹通過(guò)野外地質(zhì)調(diào)繪、鉆探、結(jié)構(gòu)面赤平投影分析等定性分析，結(jié)合滑坡推力定量計(jì)算，對(duì)該順層滑坡采取綜合有效的防治措施，以供同行參考。

1 工程概況

某高速公路K78+990-K79+130段右側(cè)挖方邊坡切割一山體，該處右側(cè)為挖方邊坡通過(guò)，路基右側(cè)邊坡最大開(kāi)挖高度28.85 m。該段屬中低山溶蝕型地貌，場(chǎng)區(qū)最高海拔1 316.5m，最低海拔1 199.6 m，相對(duì)最大高差116.9 m左右。場(chǎng)區(qū)自然橫坡10°～25°；場(chǎng)區(qū)植被不發(fā)育。場(chǎng)區(qū)覆蓋層為殘坡積層(Qel+dl)粉質(zhì)黏土，厚0～3 m。下伏基巖為三疊系中統(tǒng)松子坎組(T2s)薄～中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥巖，強(qiáng)、中風(fēng)化層節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖層產(chǎn)狀為155°∠8°～15°。場(chǎng)區(qū)地層呈單斜產(chǎn)出，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，主要節(jié)理有25°∠80°，90°∠85° 2組，節(jié)理間距為300～500 mm。

原設(shè)計(jì)路基開(kāi)挖后于右側(cè)形成3級(jí)邊坡，坡率第一級(jí)為1∶0.75、第二、三級(jí)為1∶1，采用錨桿框架及錨索框架植草防護(hù)。邊坡開(kāi)挖第三級(jí)時(shí)，由于近期暴雨頻繁，路基右側(cè)邊坡巖土體在雨水的作用下發(fā)生滑坡，K78+990-K79+130右側(cè)坡體出現(xiàn)開(kāi)裂變形，距軸線約100 m處出現(xiàn)裂縫，裂縫最寬約5.5 m，深約4.0 m，連通性好，后二次滑動(dòng)，多處出現(xiàn)大型裂縫，形成滑坡。由于邊坡產(chǎn)生滑坡，導(dǎo)致坡體產(chǎn)生位移、開(kāi)裂，山坡上已現(xiàn)多處裂縫，嚴(yán)重威脅路基的安全。

2 滑坡體結(jié)構(gòu)特征

滑坡兩側(cè)以沖溝為界，后緣以裂縫為界，前緣以開(kāi)挖路基便道底面為界，平面形態(tài)呈撮箕形(見(jiàn)圖1)，前緣高程1 199 m，后緣高程1 316 m，前緣寬約140 m，后緣呈圓弧形，均寬80 m，縱長(zhǎng)140 m，面積11 200 m2，均厚約5 m，體積56 000 m3，主滑方向169°，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》[2]該滑坡為中型滑坡，滑動(dòng)帶，厚度0.03～0.2 m之間，滑坡體主要成分為薄～中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、泥巖及少量碎石土，見(jiàn)圖2。

圖1 滑坡后緣

圖2 滑動(dòng)面擦痕

3 滑坡破壞機(jī)理

根據(jù)結(jié)構(gòu)面赤平投影分析[3](見(jiàn)圖3)：①邊坡坡面(136°∠44°)；②節(jié)理面J1(25°∠80°)；③節(jié)理面J2(90°∠85°)；④巖層層面綜合產(chǎn)狀(150°∠11°)，節(jié)理面與巖層面將巖體分割成楔形體，巖層面傾向路基，巖層面與邊坡走向小角度相交，且?guī)r層面傾角小于邊坡坡面開(kāi)挖坡角，巖體易沿層面發(fā)生滑動(dòng)。

圖3 結(jié)構(gòu)面赤平投影圖

結(jié)合結(jié)構(gòu)面赤平投影分析，該路段巖體受結(jié)構(gòu)面切割及路基開(kāi)挖形成一定的臨空面，同時(shí)，受持續(xù)降雨影響，大量降水下滲導(dǎo)致下伏泥巖進(jìn)一步受水浸泡，強(qiáng)風(fēng)化泥巖在地下水的浸泡下發(fā)生軟化、強(qiáng)度降低，巖體在重力作用下沿泥巖軟弱結(jié)構(gòu)面發(fā)生順層滑動(dòng)，產(chǎn)生滑坡。

4 滑坡推力計(jì)算及處治方案

4.1 滑坡推力計(jì)算

滑坡推力采用傳遞系數(shù)法[4-5]按式(1)計(jì)算。

Ti=KWisinαi+εTi-1-Wicosαitanφi-cili

(1)

ε=cos (αi-1-αi)-sin (αi-1-αi)tanφi

(2)

式中：Ti為第i個(gè)條塊末端的滑坡推力，kN/m；K為安全系數(shù)(視工程的重要性、外界條件對(duì)滑坡的影響、滑坡的性質(zhì)和規(guī)模、滑動(dòng)的后果，以及整治的難易等因素綜合考慮)，可取1.05～1.25；Wi為第i個(gè)條塊滑體的重力，kN/m；Ti-1為第i-1個(gè)條塊末端的滑坡推力，kN/m；αi為第i個(gè)條塊所在滑動(dòng)面的傾角，(°)；αi-1為第i-1個(gè)條塊所在滑動(dòng)面的傾角，(°)；φi為第i個(gè)條塊所在滑動(dòng)面上的內(nèi)摩擦角，(°)；ci為第i個(gè)條塊所在滑動(dòng)面上的黏聚力，kPa；li為第i個(gè)條塊所在滑動(dòng)面上的長(zhǎng)度，m。

通過(guò)綜合工程地質(zhì)類(lèi)比，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)資料，選取滑坡區(qū)巖土體的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 巖體、結(jié)構(gòu)面物理力學(xué)參數(shù)表

選取K79+060作為主滑斷面計(jì)算斷面(見(jiàn)圖4)，清方后，計(jì)算至路基挖方邊緣及滑坡前緣，滑坡推力見(jiàn)表2。

圖4 K79+060斷面圖

表2 剩余下滑力計(jì)算結(jié)果表

4.2 處治方案

順層邊坡的工程處理措施有治理及繞避。治理措施包括順層清方及加固支擋。其中最有效、最安全的措施就是順層清方(沿潛在滑動(dòng)面將潛在滑動(dòng)面以上的巖體清除)；加固支擋包括施做抗滑樁、錨索框架、抗剪錨桿及抗滑擋土墻等?？紤]到該項(xiàng)目的實(shí)施情況，該邊坡前后已經(jīng)施工完畢，繞避該順層滑坡不可能實(shí)現(xiàn)；若采取順層清方，則將增加較多土石方開(kāi)挖及廢棄大量的土石方，同時(shí)工程用地也將增加，相應(yīng)的工程造價(jià)也增加較多。因此，根據(jù)該段工程地質(zhì)條件，結(jié)合定性分析及定量計(jì)算，采取抗滑樁加固支擋及順層清方的綜合處治措施，具體處治措施如下：

1) 在第一級(jí)邊坡處設(shè)置抗滑樁支擋，抗滑樁長(zhǎng)13 m，抗滑樁截面尺寸2 m×3 m，樁間距6 m(中對(duì)中)，樁間設(shè)樁間墻護(hù)面。

2) 抗滑樁頂坡面按1∶5.1順層面進(jìn)行清方，坡面采用植草綠化，同時(shí)對(duì)邊坡設(shè)置完善的截排水措施。

5 結(jié)語(yǔ)

分析了滑坡產(chǎn)生的主要原因?yàn)檫吰麻_(kāi)挖產(chǎn)生臨空面，加上持續(xù)降雨，雨水沿節(jié)理面下滲軟化泥巖軟弱結(jié)構(gòu)面導(dǎo)致巖體在自重作用下沿軟弱結(jié)構(gòu)面行成順層滑坡；通過(guò)定量分析計(jì)算得出該順層滑坡的滑坡推力，同時(shí)根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取順層清方加抗滑樁加固支擋的綜合措施對(duì)該滑坡進(jìn)行治理是有效的。此外，通過(guò)該順層滑坡的分析治理，提示工程相關(guān)人員在工程活動(dòng)中，對(duì)緩傾順層邊坡應(yīng)引起足夠的重視，加強(qiáng)工程地質(zhì)條件勘察及采取合理有效的處治方案，避免順層滑坡危害人類(lèi)生命及財(cái)產(chǎn)安全。