■巫海明

（三明市公路橋隧保障中心，三明 365001）

邊坡代表了特別廣泛的地質(zhì)和地貌環(huán)境。 在自然因素和人為因素的影響下，邊坡易出現(xiàn)不穩(wěn)定。破壞的主要形式有邊坡地表變形、滑坡、泥石流等[1]。邊坡的變形和破壞是災(zāi)難性的，它直接或間接地造成水土流失、洪水等災(zāi)害，帶來人員傷亡和財產(chǎn)損失。 本文通過考察某山區(qū)滑坡情況，查閱大量的技術(shù)資料，基于現(xiàn)場勘察與測繪資料分析邊坡的結(jié)構(gòu)特征、變形趨勢、滑動成因，并對滑坡穩(wěn)定性進行分析，制定可行的治理方案，不但對某山區(qū)滑坡治理具有現(xiàn)實參考意義，對今后解決類似的滑坡問題也具有借鑒意義。

1 工程概況

該滑坡位于某山區(qū)公路一側(cè)，滑坡平面形態(tài)呈“近扇形”，后緣高程約517 m，前緣高程約452 m；最大高差約65 m，斜長約110 m，前緣寬度約180 m，后緣寬度約35 m， 潛在滑坡體上部土體厚度約10 m，面積約6000 m2，滑坡土體體積約60000 m3。該滑坡尚處于不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴(yán)重威脅著滑坡體下方公路的行車及行人的生命財產(chǎn)安全。

2 地層分布及滑坡成因分析

滑坡區(qū)地層較為簡單，主要為三疊安仁組系粉砂巖，自上而下分為：（1）殘坡積粘性土夾碎石：灰黃色，以粘粒、粉粒為主，夾少量強風(fēng)化粉砂巖碎石，分布在坡頂，厚度3～5 m；（2）碎塊狀強風(fēng)化粉砂巖：灰黃色、紫色，薄層狀結(jié)構(gòu)，碎塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)軟，手可折斷，錘擊亦碎，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，夾泥質(zhì)粉砂巖，上部分布薄層狀砂土狀強風(fēng)化粉砂巖，局部地段鉆探漏水現(xiàn)象，采取率較低；（3）中風(fēng)化粉砂巖：灰黃色、紫紅色，薄層狀結(jié)構(gòu)，碎塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)較硬。 節(jié)理裂隙發(fā)育，主要裂隙軸夾角40°～45°不等，硅質(zhì)、鈣質(zhì)充填膠結(jié)。 巖體較破碎，巖芯呈短柱狀，滑坡后緣產(chǎn)狀，前緣左側(cè)產(chǎn)狀，前緣右側(cè)產(chǎn)狀。

淺層滑坡體多條張拉裂縫，均在殘坡積層夾碎石土層及強風(fēng)化巖層中，由于風(fēng)化劇烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，造成坡體的殘坡積層夾碎石土層及強風(fēng)化巖層在降水及地下水的作用下，下滑力增加，坡體巖、土層強度進一步降低， 導(dǎo)致坡體在自身重力作用下，沿傾向坡面向節(jié)理組合面滑動。 按地層情況對滑坡體布置1―1′、2―2′、3―3′剖面圖進行分析，1―1′、2―2′剖面存在滑動面，3―3′剖面是正常地層，如圖1～3 所示。

圖1 1―1′剖面刷方示意圖

圖2 2―2′剖面刷方示意圖

圖3 3―3′剖面刷方示意圖

3 滑坡穩(wěn)定性分析及評價

3.1 滑坡穩(wěn)定性計算

（1）計算參數(shù)、工況

根據(jù)現(xiàn)場取樣試驗及結(jié)合當(dāng)?shù)匾酝?jīng)驗，該山區(qū)滑坡為不涉水區(qū)域， 采用2 個工況下的參數(shù)取值，見表1。

表1 計算參數(shù)及工況

（2）分析計算

針對1—1′、2―2′、3―3′現(xiàn)有剖面和將要開挖的最終形態(tài)剖面，利用GEO-SLOPE 軟件算得2 種工況下滑坡體在的穩(wěn)定系數(shù)，計算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

根據(jù)計算結(jié)果可知，影響滑坡穩(wěn)定性最重要的外部因素是降水。 雨天工況下，邊坡剖面的穩(wěn)定性系數(shù)下降，滑坡穩(wěn)定性明顯降低。 與正常工況相比，雨天工況下的整體穩(wěn)定性降低幅度達0.22～0.25。連續(xù)的強降雨會導(dǎo)致滑動面形成“水路”，增大滑坡體的質(zhì)量，裂縫進一步增大變長，從而降低抗剪強度，最終導(dǎo)致滑坡體滑動。

3.2 基于FLAC3D 的邊坡滑坡數(shù)值模擬

土壤入滲場與應(yīng)力場相互作用。 首先，過濾場的變化導(dǎo)致過濾液強度和滲透壓的變化，從而改變土壤所承載的外載荷，進而改變土壤中應(yīng)力場的分布。 其次，應(yīng)力場的變化改變了體積變形，進而改變了內(nèi)部構(gòu)件的孔隙率，并改變了入滲系數(shù)，最終改變了土壤的入滲場[2]。 土壤的應(yīng)力狀態(tài)是入滲場和應(yīng)力相互作用和影響的結(jié)果，是一個與最終平衡相關(guān)的動態(tài)過程。 因此，入滲場和應(yīng)力場的聯(lián)合分析對邊坡穩(wěn)定性具有重要意義。

（1）滑坡上復(fù)雜地質(zhì)體的3D 建模

數(shù)值滑坡建模需要先獲得各種基本的邊坡結(jié)構(gòu)及數(shù)據(jù)，包括地形、等高線圖、剖面、勘測數(shù)據(jù)、地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)或各種實驗物理力學(xué)參數(shù)范圍[3]。 基于已知數(shù)據(jù)創(chuàng)建更精確的數(shù)值模型，滿足模型可視化和模擬精度的要求，再使用FLAC3D 流固耦合模塊進行滑坡變形模擬，得到更精確的計算和模擬結(jié)果。

（2）計算結(jié)果

以剖面2―2′為例，模擬連續(xù)降雨時滑坡過程，滲流工況下的滑坡位移云圖和應(yīng)力云圖如圖4、5所示。

圖4 滲流工況下的滑坡位移云圖

圖5 滲流工況下的滑坡應(yīng)力云圖

3.3 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)云圖可以看出，隨著不斷滲流，位移、應(yīng)力主要集中在滑坡的中上部，塑性區(qū)廣泛分布于堆積的表土中，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 一般來說，土壤飽和導(dǎo)致在持續(xù)強降雨條件下土壤力學(xué)性質(zhì)迅速下降。 與此同時，邊坡內(nèi)的水柱急劇上升，水壓急劇上升[4]。 在疏浚過程中，靜水壓力變?yōu)樯戏綆r石的動水壓力，滑動面或風(fēng)化界面上的這部分土體應(yīng)力趨于增大。 如果疏浚不及時，地面會產(chǎn)生大量的水壓，將水集中在這部分土體的前緣，直接加速該部分土體的變形和破壞。 由于大量雨水的不斷入滲，入滲場不斷與自身的應(yīng)力場相互作用，降低滑坡的穩(wěn)定性。 因此，在滑坡的處理過程中，應(yīng)重視因連續(xù)降雨滲流而降低土壤穩(wěn)定性的因素，縮短雨水在地表的停留時間，以提高連續(xù)降雨期間滑坡的穩(wěn)定性。 利用FLAC3D 軟件模擬連續(xù)降雨對滑坡影響的位移云圖，與之前滑坡的監(jiān)測結(jié)果相比，模擬條件基本滿足。 由于GEO-SLOPE 軟件只能計算出滑坡的穩(wěn)定系數(shù)和安全系數(shù)，因此采用流固耦合模塊FLAC3D 模擬連續(xù)降雨滲流對滑坡的影響，取得的位移、損壞位置等數(shù)據(jù)可以作為滑坡治理的參考。

4 滑坡綜合治理方案及治理效果

4.1 治理方案

根據(jù)滑坡地層性質(zhì)、成因及穩(wěn)定性分析，結(jié)合滑坡的實際情況，采用預(yù)應(yīng)力錨索框架梁的治理措施，對滑坡潛在滑面的干擾更小，修正速度更快[5]。該邊坡坡度陡峭，巖石凹凸不平，如果采用防滑樁工程，施工難度大，工期長，工程造價高。 經(jīng)過比選，在綜合分析該滑坡治理工程方案的基礎(chǔ)上，最終采用預(yù)應(yīng)力錨索框架+掛網(wǎng)錨噴+植草+截排水溝的方式進行滑坡治理。 采用刷方減重，同時第一級至第三級邊坡采用掛網(wǎng)噴射C20 小石子砼防護，第四級至第七級邊坡采用預(yù)應(yīng)力錨索框架及框架間TBS植草防護，對第八級邊坡采用TBS 植被防護，如圖6、7 所示。 具體施工措施如下：

圖6 防護平面圖

圖7 2—2′斷面防護圖

（1）邊坡刷方。 第一級至第五級邊坡坡率1∶0.75～1∶1，第六級邊坡坡率1∶0.75～1∶1.25，第七級邊坡坡率1∶1～1∶1.25，第八級邊坡坡率1∶1.13～1∶1.53；每級邊坡設(shè)置寬度為2 m 的平臺。各級平臺設(shè)置平臺水溝，平臺水溝采用C20 素砼澆筑或錨噴U 型溝，平臺表面采用厚度為8 cm 的C20 素砼封面或掛網(wǎng)錨噴；（2）錨噴工程。 第一級至第三級邊坡：采用掛網(wǎng)噴射C20 小石子砼；（3）錨固工程。 第四級至第七級邊坡：共采用28 片預(yù)應(yīng)力錨索框架+框架內(nèi)TBS 植草防護；（4）TBS 植被防護。 第八級邊坡：采用TBS 植草防護；（5）排水工程。 在第一級及第二級邊坡距坡腳高50 cm 處設(shè)置平孔排水，間距5 m。 按原尺寸修復(fù)邊溝，并加高溝墻回填種植土進行綠化。 每一級邊坡均設(shè)置急流槽和平臺水溝，在刷方邊界后方3 m 新建C20 截水溝。

4.2 治理效果

根據(jù)邊坡滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，在雨天工況下坡腳處剪力較大，穩(wěn)定性較差，正常工況下各剖面基本穩(wěn)定。 對經(jīng)過處治的邊坡進行穩(wěn)定性分析評價，結(jié)果顯示1—1′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)為1.67，2―2′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)為1.65，3―3′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)為1.62，滿足規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)為1.35。 從計算結(jié)果可以看出，邊坡穩(wěn)定性有較大提高，治理后邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)， 可見采取的預(yù)應(yīng)力錨索框架+掛網(wǎng)錨噴+植草+截排水溝的治理方案是合理可行的。 經(jīng)過兩年多的持續(xù)觀測，該滑坡體未發(fā)生崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，從實踐得出對該滑坡體的治理措施取得了良好效果。

5 結(jié)論

針對某山區(qū)滑坡失穩(wěn)， 研究了滑坡變形機理，分析了滑坡穩(wěn)定性， 提出了全面的滑坡治理方案。由此得到以下幾點結(jié)論：

（1）應(yīng)開展邊坡滑動區(qū)基巖力學(xué)參數(shù)試驗，合理選取計算參數(shù)。 同時，應(yīng)利用好力學(xué)分析軟件，為滑坡治理工程提供確切信息，奠定堅實的基礎(chǔ)。

（2）由于每個項目的實際地質(zhì)條件不同，建立的3D 數(shù)學(xué)模型可能存在差異， 耦合模擬得出的結(jié)論可能并不真正準(zhǔn)確。 如有可能，應(yīng)加強對處理設(shè)計和實際施工效果的審查，以提高不穩(wěn)定邊坡處理的合理性、有效性和可行性。 治理方案設(shè)計和實施應(yīng)根據(jù)實際情況及時修正和改進。

（3）滑坡一般在雨季后形成，在易發(fā)生滑坡地段，應(yīng)加強監(jiān)測，提前做好預(yù)報，提早組織人員疏散和財產(chǎn)轉(zhuǎn)移，做好交通改線或管制，確保行車行人及就近財產(chǎn)安全。 滑坡區(qū)域內(nèi)的水是引起滑坡體失穩(wěn)下滑的主要原因，為此，在滑坡治理工程設(shè)計計算和工程布設(shè)中要充分考慮到這一因素，并以疏排地表及地下水作為治理工程設(shè)計的重點。

（4）滑坡治理是一項復(fù)雜的工程，經(jīng)常采取多種措施相結(jié)合來實現(xiàn)對滑坡的整治，以取得較好的治理效果。 該山區(qū)滑坡治理根據(jù)實際滑坡體情況和前期參數(shù)的分析結(jié)果， 選擇預(yù)應(yīng)力錨索框架+掛網(wǎng)錨噴+植草+截排水溝的治理方案，治理后滑坡體沒有發(fā)生滑移，處于穩(wěn)定狀態(tài)，可為山區(qū)滑坡治理提供借鑒。