趙喻文

[摘? 要]：受2021年9月強降雨的影響，重慶開州區(qū)某公路邊坡發(fā)生失穩(wěn)，為分析該邊坡的失穩(wěn)破壞機理，文章采用野外無人機測繪、原位鉆探以及室內滑坡穩(wěn)定性分析評價方法對該邊坡展開研究。結果表明，滑坡整體范圍縱向長約180 m，橫向寬200 m，平均厚度約8 m，體積約28×104 m3，屬中型土質滑坡;根據(jù)現(xiàn)場裂縫、變形特征，研究區(qū)可分為強變形區(qū)和弱變形區(qū)，根據(jù)其運動模式特征得出該滑坡屬于牽引式滑坡;鉆探揭露的滑面近似呈直線型;滑坡體整體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，極端暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，強變形區(qū)在天然狀態(tài)處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，在極端暴雨工況下處于不穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài);建議采用“擋土墻+抗滑樁”的方案進行滑坡綜合治理。文章成果為該滑坡的有效防治提供了重要依據(jù)，同時為相似邊坡研究提供借鑒和參考。

[關鍵詞]：公路邊坡; 失穩(wěn)機理; 穩(wěn)定性分析; 傳遞系數(shù)法

P 642.21A

西南山區(qū)公路邊坡地質災害一直是影響山區(qū)公路安全運營最大的問題。公路邊坡一旦失穩(wěn)破壞，可能會對國家財產(chǎn)和人民的生命安全造成巨大的損失。降雨引起的邊坡失穩(wěn)一直是國內外地質災害防治研究的重點。既有研究表明，中國90%的邊坡穩(wěn)定性都與降水有關[1]。在三峽地區(qū)降雨是造成邊坡失穩(wěn)的主要原因之一[2]。全球范圍內，在20世紀全球范圍內40個最具破壞性的滑坡災害中，有一半是由持續(xù)降雨或強降雨造成的[3]。Lumb[4]研究了香港地區(qū)邊坡變形前后的特征，根據(jù)土體的抗剪強度分析了降雨與香港地區(qū)邊坡的穩(wěn)定性。Fredlund[5]及Sammon[6]考慮了降雨強度和土的類型對邊坡穩(wěn)定性的影響，分析了降雨強度對各類土質滑坡穩(wěn)定性的影響。黃福明[7]基于非飽和土力學理論，討論了黏土、粉砂土及砂土邊坡進行了降雨入滲的瞬態(tài)滲流分析，揭示不同土質邊坡在降雨條件下的滲流場及坡體含水量隨時間變化規(guī)律。Lee[8]研究了馬來西亞新山地區(qū)近10年來降雨數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，邊坡破壞的關鍵因素是降雨強度與土體滲透率比值。Brian等[9]通過研究得出，滑坡主要是由于基質吸力的降低導致土體的抗剪強度的下降而引起的。黃潤秋等[10]的研究表明，隨著雨水入滲，邊坡內部逐漸被水飽和，土體的基質吸力逐漸降低，降低了邊坡的穩(wěn)定性。

研究區(qū)位于重慶開州區(qū)。2021年9月下旬，由于研究區(qū)普降暴雨，造成該公路邊坡發(fā)生滑坡，約50 m公路完全垮塌，道路完全中斷致使車輛、人員均無法通行。根據(jù)現(xiàn)場調查，目前強變形區(qū)已產(chǎn)生貫穿性滑面，若遇強降雨等不利條件下，滑坡體土體的力學性質會再次降低，滑坡體可能再次啟動，進一步威脅滑坡前緣公路安全。

本文綜合采用了無人機航測、野外地質調查、室內物理力學試驗等，對該公路邊坡基本特征和失穩(wěn)機理進行了分析，揭示了該滑坡的變形破壞特征。針對其失穩(wěn)機理提出合理有效的防治措施，本文的研究可為相似工程設計及施工提供科學的理論依據(jù)。

1 工程地質概況

研究區(qū)位于重慶市東北部，地處長江之北，在大巴山南坡與重慶平行嶺谷結合地帶。處于北緯30°49′30″～31°41′30″、東經(jīng)107°55′48″～108°54′之間。區(qū)域多年年平均降雨量1 385 mm，其中5～9月降雨量占全年降雨量的70%，日最大降雨量297 mm（2004年9月4日），多年平均最大日降雨量為134.7 mm，占全年降雨量的11.4%。

鉆孔揭示地層巖性分別為：

（1）第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4el+dl）。

含碎石粉質黏土：棕灰色—灰褐色，稍濕—濕，可塑;角礫主要為砂巖或泥巖顆粒，粒徑主要集中在2.0～18.0 mm，含量約10%～20%;粉質黏土主要為砂巖或泥巖的風化產(chǎn)物;土體局部含鐵錳質氧化物及鈣質結核，遇水易軟化，搖震反應不明顯。

（2）侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）。

勘查區(qū)內基巖為砂泥巖互層。

泥巖：中厚層狀結構，塊狀構造，巖芯呈碎塊狀～柱狀，巖體較破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖質較軟，強度較低，敲擊易碎。

砂巖：青灰色-棕紅色，中粒砂狀結構，塊狀構造，碎屑顆粒支撐，孔隙式膠結，膠結物為硅質，膠結緊密。

研究區(qū)地處大巴山麓、三峽庫區(qū)腹地。西部屬盆東褶皺帶，南部屬川東平行嶺谷區(qū)，北部屬大巴山南麓。地質構造總體由北-北東向東彎轉，成為突向北西的弧形構造帶，弧形構造多具扭性特點。

根據(jù)相關規(guī)范[11-12]，本區(qū)抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05g，設計地震第一組，設計特征周期0.35 s。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形態(tài)及規(guī)模特征

滑坡前緣高程約415 m，后緣高程約455 m，相對高差約40 m。整體地形上中后部稍緩，坡度10～15°，有利于雨水匯集，下部略陡，坡度15～40°。滑坡縱向長約180 m，橫向寬200 m，平均厚度約8 m，體積約28×104m3?；w物質組成表層為第四系殘坡積粉質黏土層，下伏基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組砂巖和泥巖，巖層產(chǎn)狀170°∠19°，主滑方向200°，為順向坡。

本次災害主要為滑坡體前緣強變形區(qū)為主，滑坡強變形區(qū)縱向長約30 m，橫向寬70 m，平均厚度約4 m，體積約0.8×104 m3，屬小型淺表層土質滑坡?；w物質組成表層為第四系殘坡積粉質黏土層?；聟^(qū)橫向上兩邊地勢高、中部低，在強變形區(qū)形成凹槽，有利于雨水匯集，降低了強變形區(qū)內土體力學指標，在強降雨天氣下，強變形區(qū)整體沿基覆界面發(fā)生滑動，目前強變形區(qū)內約50 m公路完全垮塌，另外約20 m公路已開裂。

2.2 滑坡變形特征特征

滑坡區(qū)右后緣以公路路面形成的拉裂縫為界，裂縫長約6 m，寬約3 mm（圖1-③，1-④），滑坡正后方房屋無變形跡象，且房屋后方基巖出露（圖1-①）;滑坡右后側公路拉裂，裂縫長約8 m，寬約5 mm，有輕微下錯（圖1-②）;滑坡左側邊界處耕地內出現(xiàn)裂縫，現(xiàn)場調查表明，裂縫長度約3～4 m，寬約8 mm，裂縫出現(xiàn)后耕地已將其回填;滑坡前緣邊界為公路，公路垮塌，沖積土層厚度約5 m（圖1-⑥）。

強變形區(qū)后緣形成圈椅狀錯臺，錯臺高0.4 m～1 m（圖1-⑥）;強變形區(qū)左側邊界公路路面下錯，形成裂縫長約4 m，裂縫寬約0.1 m（圖1-⑦）;強變形右側邊界處公路路面下錯，形成裂縫長約3.5 m，裂縫寬約3 cm（圖1-⑤），強變形區(qū)前緣以公路垮塌處為界，公路垮塌處長約50 m，高約5 m。該區(qū)前緣公路路面多處開裂、下陷（圖1-⑤，1-⑦）。

2.3 滑坡地質結構特征

根據(jù)現(xiàn)場勘查及鉆孔揭示，滑體物質組成主要為第四系全新統(tǒng)殘坡積層（Q4el+dl）組成;滑坡滑面位于基覆界面位置，潛在滑面上部土濕潤，呈軟～可塑狀，土體手感細膩，切面光滑;滑床基巖由侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）砂巖和泥巖互層組成。巖層產(chǎn)狀為170°∠19°。其中泥巖為中厚層狀結構，塊狀構造，巖芯呈碎塊狀～柱狀，巖體較破碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，強度較低，敲擊易碎;砂巖為青灰色-棕紅色，中粒砂狀結構，塊狀構造，孔隙式膠結，膠結物為硅質，膠結緊密（圖2）。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 巖土體力學參數(shù)

滑帶土抗剪強度參數(shù)的選取合理與否，對穩(wěn)定性計算起關鍵作用。據(jù)室內土工試驗資料，滑帶土天然含水量較高，接近飽和含水量，也說明滑帶土接近飽和狀態(tài)。由于取樣、封樣、送樣以及實驗過程中人為因素的影響，致使實驗參數(shù)與實際數(shù)據(jù)有一定差異。所以在穩(wěn)定性分析和計算中抗剪強度參數(shù)是以室內試驗值為基礎，主要參考地質測繪對滑坡穩(wěn)定性的宏觀判斷及結合反演結果，從而進行參數(shù)確定（表1）。

3.2 計算模型及結果

計算目的是為滑坡穩(wěn)定性評價及防治提供依據(jù)。計算時，通?？紤]天然工況、降雨工況和地震工況。因勘查區(qū)屬于Ⅵ度地震區(qū)，滑坡受地震影響小，可不考慮地震工況。

分析計算的荷載主要有：滑坡自重（含自然狀態(tài)水位）、暴雨。分2種工況：

（1）工況一：自重+地下水。

（2）工況二：自重+暴雨+地下水，土體飽和，巖土體物理力學參數(shù)為飽和狀態(tài)參數(shù)。

通過鉆探揭露滑帶，綜合分析滑坡可能剪出口，得出滑坡可能發(fā)生近似直線型滑動，選取典型計算剖面模型如圖3所示。對滑坡剖面中的AC及BC潛在滑面分別進行上述2種工況下的穩(wěn)定性計算分析。計算方法采用傳遞系數(shù)法，結算結果見表2。

計算結果表明，滑坡整體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，極端暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài);強變形區(qū)在天然狀態(tài)處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài);在極端暴雨工況下處于不穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài)，根據(jù)計算結果，其穩(wěn)定性狀態(tài)與野外宏觀判斷相吻合。

4 坡體失穩(wěn)機理

該滑坡體屬于典型的覆蓋層滑坡，滑動面位于基覆界面，與巖層傾向平行或小角度相交，與地下水的滲流路徑基本順行，基覆界面以下為致密的砂泥巖，與上覆堆積體在垂直截面上形成較大的入滲系數(shù)的突變。因此，在遭遇極端降雨的條件下，基覆界面容易出現(xiàn)地下水富集，在鉆孔K02的取樣照片可以看出，在滑坡體前緣現(xiàn)有強變形區(qū)域，基覆界面已經(jīng)出現(xiàn)明顯的泥化現(xiàn)象。根據(jù)運動形式劃分，該滑坡屬于牽引式滑坡。

整個滑坡體后緣以及側緣也出現(xiàn)了不同程度的裂縫，但此時并未發(fā)生大規(guī)模的滑動現(xiàn)象，說明基覆界面的土體已經(jīng)開始在不斷的降雨過程發(fā)生泥化現(xiàn)象，但是并未在空間上貫通，一旦潛在滑帶圖在持續(xù)降雨條件下發(fā)生貫通性泥化，就會發(fā)生整體滑動，因此采取及時的支護措施是有必要的。

5 結論

（1）研究區(qū)滑坡是典型的由于降雨導致失穩(wěn)的滑坡，整個變形范圍縱向長180 m，橫向寬200 m，平均厚度約8 m，體積約28×104 m3，屬中型土質滑坡。目前發(fā)生強烈破壞的區(qū)

域為強變形區(qū)，該區(qū)域縱向長約30 m，橫向寬70 m，平均厚度約4 m，體積約0.8×104 m3。

（2）滑坡變形主要集中于中后部，強變形區(qū)已產(chǎn)生貫穿性滑面，若遇強降雨等不利條件下，滑坡體土體的力學性質會再次降低，滑坡體可能再次啟動。

（3）滑坡體整體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，極端暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài);強變形區(qū)在天然狀態(tài)處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài);在極端暴雨工況下處于不穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）根據(jù)現(xiàn)場調查及滑坡穩(wěn)定性計算，建議采用以擋土墻+抗滑為主的的方案進行滑坡綜合治理，同時對斜坡的松散巖土體進行清理。

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