阿尔及利亚东西高速公路某滑坡稳定性分析及治理研究

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摘要：本文在调查研究阿尔及利亚东西高速公路PK47+670-PK47+880左侧滑坡的工程地质条件、滑坡特征的基础上，深入系统地分析了该滑坡的形成机制、诱发因素、失稳机理，并对其稳定性进行了分析和验算，得出滑坡在天然状态、饱水状态以及地震状态三种工况下均处于失稳下滑状态，并对该滑坡的治理方案提出了建议。

关键词：阿尔及利亚东西高速公路 滑坡 形成机制 稳定性分析

1 绪言

阿尔及利亚东西高速公路是MAGHREBINE高速公路的重要组成部分，路线总体沿地中海南岸东西向展布，共分东、中、西三段。本项目属东西高速公路西段W7标。路线于PK47+670-PK47+880以路堑形式通过，2008年7月13日，边坡开挖到Ⅰ级坡底部时，PK47+700~PK47+760左侧Ⅰ、Ⅱ级边坡最先出现下滑，坡顶出现不连续微裂隙。2008年7月20日，PK47+700~PK47+760段变形加剧，滑坡前缘隆起并反翘，滑坡后壁向后延伸，后缘出现贯通性拉张裂缝，坡体扇形裂缝、拉张裂缝极为发育；PK47+760~PK47+880段滑坡前缘出现隆起反翘，滑坡后壁形成约1米高的陡坎，滑坡体弧形拉张裂缝发育；滑坡整体平面上呈不规则长方形，周界明显，主滑方向基本与路线垂直，纵向长约75米，横向宽约220米，平均厚度约8米，体积约1.3×105m3。严重威胁在建高速公路安全。

2 自然地理及地质条件

2.1地理位置

本项目属东西高速公路西段W7，起自Limite Ouest Wilaya De Sidi Bel Abbes（PK38+820），与Echangeur RN95～Limite Ouest Wilaya De Sidi Bel Abbes段相接，终于RN22(PK84+340)，与Tlemcen～Maghnia Frontière段相接，路线全长45.520Km。

2.2地形地貌

滑坡区属丘陵洼地地貌，地形起伏较大，最大标高555米，最低处标高507米，相对高差为48米，自然边坡倾角一般8－20°，局部沟谷切割较深，坡度达60°，工程区属软质岩区，地表以耕值土为主。

2.3地层岩性

根据地质调查以及钻探揭示，该路段地层结构较为简单，上部为第四系松散堆积层，岩性主要为灰褐色粘土，硬塑状态，下部为不同风化程度的灰黄色泥灰岩、砂岩，风干易碎，遇水易软化。

2.4区域地质构造与地震

2.4.1区域地质构造

滑坡地区在大地构造上属于阿尔卑斯－喜马拉雅造山带中的阿特拉斯－阿尔卑斯褶皱带，在地中海地区代表了欧亚板块和非洲板块的汇聚处。近年来的空间和测量结果（Arguseral.1989,De Mets et al,1990）显示在阿尔及利亚北部地区这两大板块的汇聚速度为4-5mm/年。区域大地动力环境造成了阿尔及利亚北部地区的强烈构造变形，形成阿特拉斯山系的褶皱（背向斜）以及以逆断层为主的活动性断裂构造。该路段主要处于阿尔及利亚新生代亚海滨盆地西部第三纪塔夫拉构造盆地内，该盆地总体表现为宽缓的大向斜构造，

在西迪贝勒阿巴斯以东地带由于受阿特拉斯－阿尔卑斯推覆构造带的影响，地层产状变缓，形成一系列的背向斜构造。

作者简介：晁新勇：（1981年―），男，山东菏泽人，中交第一公路勘察设计研究院工程师

2.4.2地震

根据DTRB-C2-4《Règles Parasismiques Algériennes》（RPA 99/ Version 2003）规定，滑坡所在区地震动峰值加速度系数为0.15g。

2.5水文地质条件

滑坡区位于低山丘陵地貌单元，地面坡度一般为8～20°，局部起伏较大，坡面顺直，自然排泄条件较好，故地表水具有排泄速度快，停留时间短的特点，地表水贫乏。勘探期间，钻探深度范围内未揭示地下水。

3 滑坡的工程地质特征及形成机制分析

3.1滑坡的基本特征

3.1.1空间形态特征

根据地质调查资料可知，PK47+670~PK47+880左侧滑坡由3部分组成。

①PK47+670~PK47+690段：为一浅层滑坡，滑坡体所在地地形呈“凹型”，周界明显，呈“圈椅状”，纵向长26m，横向宽20m。滑体平均厚度约3m，粘土以及泥灰岩均发育有滑面，滑体面积约520m2，体积约1560m3，主滑方向12°，垂直于路线，滑体坡度约32°。

②PK47+700～PK47+760段：滑体物质由粘土以及泥灰岩组成，滑坡体所在地地形呈“凹型”，周界明显，呈“圈椅状”，滑坡前缘隆起最大高度2.5m，并形成反翘，滑体平均厚度约6m，面积约4.8×103m2，体积约2.9×104m3，主滑方向358°，与路线斜交，滑坡体坡度约14°。从剖面上分析，滑面形态呈圆弧状，前缘形成反翘，角度较缓，约为6°～13°，后缘为23°～29°，滑体坡度约14°。

③PK47+760～PK47+880段：平面呈不规则长方形，纵向长90m，横向宽120m，滑坡前缘隆起最大高度约2m，并形成反翘，滑体平均厚度约9m，面积约1.1×104m2，体积约9.7×104m3。主滑方向350°，垂直于路线。从剖面上分析，滑面形态呈圆弧状，前缘形成反翘，角度较缓，约为5°～12°，后缘为26°～53°，滑体坡度约30°。

图1滑坡地形地貌图2 钻孔揭示滑面

Fig.1 landslide terrain and landformFig.2 slide surface ofholes

3.1.2变形破坏特征

2008年7月13日，边坡开挖至PST底部时，PK47+700~PK47+760左侧边坡下滑，主滑方向与路线斜交，Ⅱ级边坡先变形下滑，挤压Ⅰ级边坡，致使坡体前移约8米，并使路基隆起约2米高，滑坡后缘位于边坡顶部，滑坡后壁高1~2米，滑坡体严重变形、解体，拉张裂缝、剪切裂缝尤为发育。PK47+760~PK47+880左侧边坡完整，坡顶地表出现不连续的隐约可见的微裂隙，表明该段尚处于蠕动阶段。另外PK47+670~PK47+690左侧Ⅰ级边坡出现小的滑塌，厚度约1米。

2008年7月20日，PK47+700~PK47+760段滑坡变形加剧，滑坡前缘隆起高度增加，最高处约2.5米，并形成反翘，滑坡壁向后延伸约10米，滑坡后缘出现一条贯通张裂缝，连接PK47+760~PK47+880段滑坡后壁，长约250米。PK47+760~PK47+880段滑坡前沿出现隆起，高度1~1.5米，右边界（PK47+880）处Ⅰ、Ⅱ级坡面出现剪出裂缝，裂缝宽6~8cm，下错20cm，滑坡后壁已形成，高度最大约1米，坡口至滑坡后壁范围内，弧形拉张裂缝发育，裂缝彼此间距约2~4米，裂缝宽一般5~10cm，最大约30cm，可见深度1~2m，下错5~15cm，最大30cm。

从该滑坡的产生、发展情况来看，PK47+700~PK47+880段因开挖后，坡体暴晒，上覆第四系高液限粘土因失水干裂，应力释放，在自重力的作用下，挤压下部泥灰岩，且岩层倾向与边坡倾向一致，引起边坡变形失稳，属推移式滑动。

3.1.3滑坡物质组成及岩土体物理力学性质

1、滑体特征及物质组成

该滑坡滑体主要由第四系松散堆积层，以及下伏全~强风化泥灰岩组成。滑坡体中上部主要为第四系松散层和全风化泥灰岩，在下部和滑坡前缘反翘位置，可深入到强风化泥灰岩中。该滑坡体厚度在纵向上呈圆弧形，主滑剖面上剪出口和滑体上部厚度较小，厚度约2.0～6.0m，中部厚度一般在8.0～10.0m，具有前、后缘薄，中部厚的特征；在横向上，滑体厚度具有中间厚，两侧薄的特点，从横剖面来看，滑体中间厚度最大为14.0m。

2、滑带（滑面）特征

据野外钻探、挖探和调查资料，该滑坡中上部滑带位于第四系松散层和全风化泥灰岩中，下部以及前缘反翘处滑带位于强风化泥灰岩中，滑面上可见擦痕以及镜面。

3、滑床特征

据钻探资料，滑床为中上部为全风化泥灰岩，风化呈粘土状，硬－极硬；下部及反翘位置为强风化泥灰岩，泥质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩层产状310°~335°∠15°，节理产状，J1：115°∠75°，J2：55°∠80°，J3：5°∠75°，J4：155°∠50°，J5：148°∠70°。滑坡后缘滑面倾角较陡，约26°～53°，前缘反翘滑面倾角较缓，约5°～13°。

表1各岩、土层的物理指标统计表

4、滑坡岩土体物理力学性质

滑带土的试验采用了天然快剪、天然残剪、饱和慢剪、饱和残剪等室内试验方法，以及土工试验常规项目（如颗粒分析、天然含水量、天然容重、液塑限等）。滑带土物理性质指标和物理力学指标详见上表1、表2。

3.2形成机制

3.2.1基本因素

地层岩性是导致边坡变形的基本因素。边坡上覆第四系高液限粘土，下伏基岩为泥灰岩。

第四系地层具土质松散、孔隙大的特点，再加之高液限粘土具中等膨胀性，具有膨胀性岩土所具有的一般属性－遇水膨胀、失水收缩。

泥灰岩是一具膨胀性的软质岩，经试验分析可知，自由膨胀率为81％，具中等膨胀性；因泥灰岩粘土矿物含量较高，因此也具有膨胀性岩土的一般属性－胀缩性。另外，泥灰岩层理310°~335°∠15°，倾向与坡向基本一致，不利于边坡的稳定，泥灰岩节理裂隙发育，裂隙面光滑，无充填，闭合，表面为铁锈薄膜，也是泥灰岩边坡破坏的原因之一。

3.2.2诱发因素

坡体的开挖是造成滑坡的诱发因素。边坡开挖前，岩土体一般都具有较大的先期固结压力和侧压力，在边坡形成过程中，由于侧向临空面的产生，侧压力释放，产生侧向位移，再加之长期暴晒，坡面附近的岩土体发生卸荷回弹，引起应力重分布和应力分异、应力集中等效应，这种作用随着开挖深度的增大而加剧，进而导致边坡变形，诱发滑坡。PK47+680～PK47+880段左侧边坡，开挖高度14～16m，有较大的临空面，且地层产状与开挖边坡坡向基本一致，对边坡的稳定极为不利，再加之岩土开挖后未及时防护，长期暴晒，造成失水干缩，且干缩裂缝不断延伸并连续，在其自重应力作用下，发生变形，边坡上部岩土体变形后挤压下部泥灰岩，并在路基上产生隆起和反翘，整个挤压下滑过程速度较快，属一推移式滑坡，另外，在雨季，雨水通过拉张裂缝渗入滑坡体，泥灰岩遇水软化膨胀，滑坡下滑力增大，加剧了滑坡变形破坏。

4 滑坡稳定性分析

4.1定性分析

该处滑坡主要是因边坡开挖所致，再加之坡体长期暴晒，岩土体失水干缩，土体内部粘聚力下降，边坡在自重力的作用下发生变形，根据现场调查和监测资料可知，目前滑坡仍处于不稳定状态，整体稳定性差；在雨季或地震状态下，随着滑带土力学性质的降低，滑坡将进一步恶化。

4.2定量分析

4.2.1计算原理

根据地质调查和勘探资料可知，该滑坡滑动面为一圆弧行滑动面，稳定性评价采用瑞典条分法。计算公式如下：

其中孔隙孔隙水压力 ，即近似等于浸润线即近似等于浸润面以下土体的面积 乘以水的容重 。

渗透压力产生的平行滑面分力

渗透压力产生的垂直滑面分力

式中 ―第i 条块的重量（kN/m）；―第i 条块内聚力（kPa）；

―第i 条块内摩擦角 (°)； ―第i 条块滑面长度（m）；

―第i 条块滑面倾角(°)； ―第i 条块地下水流向(°)；

―地震加速度（重力加速度g）；―稳定系数。

4.2.2计算参数的选取

1、容重的确定

滑体土由高液限粘土以及泥灰岩组成，经室内土工试验分析滑体物质的颗粒组成、孔隙比、密实程度以及含水量等特征，综合确定天然容重 ＝19.7kN/m3，饱和容重 ＝20.3kN/m3。

2、c、 值的选取

本次试验结果均偏高，因此在稳定性评价参数选取方面主要采用了反算并参照国内经验数据进行综合确定，见表3。

表3滑坡稳定性分析参数选取表

4.2.3 稳定性计算

a、计算模型

本次稳定性分析评价选取3个剖面，地质模型见滑坡工程地质纵剖面图。

b、计算工况

根据滑坡的受力特征和可能出现的各种荷载组合情况，计算中主要考虑降雨、地震等荷载，本次选定如下三种工况，计算上述各剖面的滑坡稳定性，具体如下：

工况Ⅰ：天然状态下；工况Ⅱ：饱水状态下（持续暴雨）；工况Ⅲ：地震（Ⅰ区）

c、稳定性计算

稳定性计算各剖面计算条分图如下：

各剖面三种工况下的稳定性计算成果表如下：

4.3稳定性综合评价

根据滑坡的重要性、危害性等因素综合确定滑坡的稳定安全系数Ks＝1.20，并且对滑坡稳定系数进行区间划分，划分区间为四个等级：K≥1.20为稳定状态，1.2＞K≥1.05为基本稳定状态，1.05＞K≥1. 0为欠稳定状态，1.0＞K为不稳定状态。根据表格XXX－稳定性成果表可知，该滑坡在天然状态、饱水状态以及地震状态三种工况下均处于失稳下滑状态。

5 结论与工程措施建议

1、该滑坡为一推移式中型滑坡，滑体由高液限粘土、泥灰岩以及薄层砂岩组成，且高液限粘土和泥灰岩均具中等膨胀性，中部滑面埋深一般8－10米，岩芯断面以及挖探揭示发现有擦痕和镜面之类的运动痕迹；

2、该处边坡开挖高度14～16m，有较大的临空面，且地层产状与开挖边坡坡向基本一致，对边坡的稳定极为不利，再加之岩土开挖后未及时防护，长期暴晒，造成失水干缩，且干缩裂缝不断延伸并连续，在其自重应力作用下，发生变形，边坡上部岩土体变形后挤压下部泥灰岩，并在路基上产生隆起和反翘，整个挤压下滑过程速度较快，另外，在雨季，雨水通过拉张裂缝渗入滑坡体，泥灰岩遇水软化膨胀，滑坡下滑力增大，加剧了滑坡变形破坏；

3、根据现场调查以及稳定性验算，该滑坡在天然状态、饱水状态以及地震状态三种情况下，均处于失稳下滑状态；

4、建议采取刷坡减荷以及支挡等措施对滑坡加以整治，坡率1：2，平台宽度6－10米，并做好相应的截排水措施；同时对反翘段路基加以夯实，使其满足承载力要求；或者在滑坡前沿设置抗滑桩，以抵抗滑坡推力。

注：文章内的图表及公式请到PDF格式下查看