百靖高速公路滑坡成因分析及治理研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇百靖高速公路滑坡成因分析及治理研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：文章以百靖高速公路路堑滑坡为工程背景，在了解地质概况的基础上，从坡体岩性、降雨、施工、设计等方面分析滑坡成因机制，采用极限平衡法对初拟削方减载方案下边坡稳定性进行分析评价，在地震、强降雨工况下边坡处于不稳定状态，易再次发生滑坡，据此提出综合治理方案，效果良好。

关键词：高速公路;公路滑坡;综合治理;滑坡成因机制;极限平衡法 文献标识码：A

中图分类号：U418 文章编号：1009-2374（2016）04-0100-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.04.050

百色至靖西高速公路位于广西百色市境内，起于田阳县那坡镇那音村，途经田阳、德保、靖西三县，止于靖西县新靖镇亮表村，沿线涉及坡高30m以上挖方边坡60余处。深挖路堑往往会打破山体原有平衡状态，造成局部边坡变形、滑塌，在强降雨天气或原岩中存在软弱夹层等条件下，甚至诱发大型整体滑坡，需投入大量人力、物力、财力处治。本文以百色至靖西高速公路K10+200～K10+400段左侧滑坡工程为例，基于滑坡形成机制地质分析，借助极限平衡法对现状滑坡稳定性进行评价，提出滑坡治理措施。

1 工程概况

百靖高速公路K10+200～K10+400段左侧路堑位于田阳县那坡镇境内，路堑长200m，路基宽26m，左侧路肩线标高313.49～316.25m。原设计左侧边坡分7级开挖，最大开挖高度约71m，每级坡高10m，自下而上各级坡率分别为1∶0.5、1∶0.5、1∶0.75、1∶0.75、1∶0.75、1∶1、1∶1，各级坡间平台宽均为2m。第二、三、六级坡采用锚杆框架梁防护，第四、五级坡采用预应力锚索框架梁防护，辅以拱形骨架护坡、三维网植草及边坡截排水措施，第二级坡及以下为中风化砂岩。在第一级坡尚未开挖、第二至七级坡已按原设计坡率开挖并做好锚杆（索）框架防护的情况下，经过连续强降雨，在多重诱因下，边坡出现滑动，左侧边坡锚索锚头部位脱落，连带格梁发生整体滑移。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

该段边坡地处剥蚀中低山地貌区域，山体连绵起伏，线路穿越山坡坡顶高程约386m，边坡所处山梁自然斜坡坡角约35°。按原设计坡率开挖后，边坡坡体表层多为三叠系中统全风化粉砂质泥岩，坡顶及坡体以外地段地表多被第四系残坡积层覆盖，植被主要为桉树、荆棘，开挖坡面尚未进行绿化。

2.2 地层岩性

根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果，场地内地层主要由第四系坡残积（Qdl+el）黏土和三叠系中统（T2）地层组成，分述如下：（1）覆盖层第四系坡残积（Qdl+el）黏土，褐黄、褐红色，硬塑，土质不均匀，混少量粉砂质泥岩、砂岩风化碎石。该层分布于山坡表层，厚度2.0～6.0m;（2）基岩主要为三叠系中统砂岩、粉砂质泥岩互层，按风化程度分为全风化、强风化。全风化粉砂质泥岩呈黏土状，褐红色为主，厚度1.7～13.5m;强风化粉砂质泥岩为灰黄、灰绿、紫红色，钻孔最大揭示厚度17.0m;强风化砂岩以灰黄色为主，细粒结构，中厚层状构造，岩芯多呈块状，钻孔最大揭示厚度23.2m。边坡中存在剪切破碎带，土体呈褐红色，主要成分为全风化粉砂质泥岩、砂岩风化碎石，厚度0.5～9.1m。

2.3 水文地质条件

边坡覆盖层为微透水层，基岩裂隙发育，透水性中等。地表水体主要为大气降水形成的地表径流，地下水为覆盖层中孔隙水和基岩裂隙水，主要接受大气降水补给，场地地下水贫乏。

3 滑坡机理分析

3.1 滑坡特征

滑坡体在平面上呈圆弧形，滑坡体前缘受边坡开挖影响呈直线形，后缘为圈椅状，滑坡后壁错台0.5～1.0m，滑体边界局部横向裂缝发育，整个滑坡体边界清晰。在主滑方向滑动面呈折线形，在垂直主滑方向，滑体中部呈近似“U”字形。根据现场地质调查及钻探结果，推测滑动面位于坡面以下8～22m处，剪切破坏带厚度0.50～9.10m。第二级边坡底部有强风化砂岩出露，滑坡体从第二级底部区域～坡间平台剪出，剪切裂缝近水平，高程约290～295m。滑坡范围上至高程360m，下至第二级边坡平台，主滑方向长约90～100m，平均厚度约20m，已滑动体积约17×104m3，按滑坡规模划分为巨型滑坡。滑坡体主要为全风化粉砂质泥岩及强风化砂岩，分布厚度7.80～23.20m。剪切破坏带主要为全风化粉砂质泥岩混风化碎石，结构松散，厚度0.50～9.10m。滑床以强风化砂岩为主，滑坡前缘为强风化粉砂质泥岩，岩质较软，节理裂隙发育，岩体破碎，钻孔揭示埋深8.30～30.10m。

3.2 滑坡成因分析

综合滑坡的工程地质特征及形成条件，该滑坡属于坡脚拉滑岩体被切断而发生的深层牵引式顺层滑坡，其滑动机理为：（1）坡体岩性为粉砂质泥岩与砂岩互层，岩质软硬相间，边坡与岩层倾向相近，坡体具备顺层滑动条件;（2）在连续降雨诱因下，粉砂质泥岩夹层受滞留于其中的地下水浸泡急剧软化、泥化，强度降低，首先发生滑移，进而牵引上部岩体滑动;（3）边坡挖方施工后，坡体放陡，形成较大临空面;（4）加固边坡的锚杆、锚索长度偏短，未能贯穿软弱夹层，锚固作用欠佳。

4 滑坡稳定性分析与评价

根据斜坡面与各结构面组合关系进行赤平投影分析可知，岩层倾向与节理J2的组合关系对边坡稳定最为不利，边坡开挖后可能在强风化岩层的软弱层面处沿岩层面与J2组合交线方向折线形滑动破坏。

滑坡段挖方长度约200m，发生滑坡后，施工方对坡顶区域进行挖方卸载，按1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5分三级放坡，底部预留6m平台，挖除土方堆积于坡体之上，挖方卸载后边坡除局部出现裂缝外，整体未出现明显滑动，处于临界稳定状态。按初拟变更设计1∶0.75、1∶1、1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5的坡比放坡，第3级及第6级坡顶加宽为6m平台的放坡方案放坡后，最大挖方高度约90m，位于K10+325处，选取有钻探资料的K10+300断面（挖方高度约74.64m）为典型断面进行分析。根据钻探结果，已推测滑动带，在此以滑动带中部一条折线为潜在滑动面进行计算。

由于滑坡体内部孔压分布及变化情况难以准确测量，故此采用总应力法，首先根据挖方卸载后边坡处于临界稳定状态，通过反算得出剪切破坏带岩土体的抗剪强度参数c、φ值，然后根据计算所得参数，利用极限平衡法计算按初拟变更放坡后的剩余下滑力及已知滑动面的安全系数。

4.1 计算参数及计算工况

计算参数按滑坡后补充勘察报告推荐参数选取（见表1，剪切破坏带抗剪强度参数c、φ为反算所得）。滑坡路段所在的田阳县抗震设防烈度为7度，且该段边坡挖方较高，并已出现滑动，属抗震不利地段，故计算共考虑三种工况：正常工况、非正常工况Ⅰ（Ⅶ度地震）和非正常工况Ⅱ（强降雨）。

正常工况和非正常工况Ⅰ（Ⅶ度地震）采用天然指标选取参数，安全系数分别取1.20和1.10;非正常工况Ⅱ（强降雨）采用饱和状态参数，安全系数取1.15。

4.2 计算结果分析

4.2.1 初拟变更放坡安全系数。采用理正岩土软件以已知潜在滑动面的安全系数为计算目标，基于折线滑动模式进行计算，正常工况下安全系数为1.126，非正常工况Ⅰ（Ⅶ度地震）下安全系数为1.016，非正常工况Ⅱ（强降雨）下安全系数为0.679。

4.2.2 剩余下滑力。以剩余下滑力为计算目标，基于折线滑动模式进行计算，正常工况下滑坡体末端块体剩余下滑力为210.801kN，非正常工况Ⅰ（Ⅶ度地震）末端块体剩余下滑力为348.258kN，非正常工况Ⅱ（强降雨）末端块体剩余下滑力为3445.085kN。

综上，无论是整体安全系数，还是已知滑面的剩余下滑力，按初拟变更坡比放坡后，正常工况下边坡均处于极限平衡状态，非正常工况Ⅰ（Ⅶ度地震）处于欠稳定状态，非正常工况Ⅱ（强降雨）边坡稳定性最差，可能再次出现滑动。因此，需在放缓坡比的基础上，对边坡采取支挡、锚固等预加固措施。

5 治理措施

5.1 削方减载

根据出现裂缝位置分八级放坡，自下到上坡比依次为1∶0.75、1∶1、1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5。每级坡高为10m，第2、6级坡顶设6m宽坡间平台，第7级坡顶设4m宽平台，其余坡间平台均为2m。

5.2 抗滑桩

在第2级坡顶6m宽平台内设置抗滑桩，抗滑桩截面为2m×3m，桩长为25m（悬臂段12m、锚固段13m），纵向桩中心间距为6m，采用C30钢筋混凝土现浇。

5.3 预应力锚索框架

在第4、5、6级坡体上各设置三排预应力锚索，长度为24～28m，锚固段均为10m，Φ130成孔，沿坡面走向间距为3m;锚索倾角20°，由4Φs15.2高强度低松弛1860钢绞线组成;锚索端部设置框架，框架横梁和竖梁截面均为0.4m×0.4m，采用C25钢筋混凝土现浇。

5.4 锚杆框架

在第2、3级坡体上各设置三排锚杆，锚杆长均为9m，由Φ32螺纹钢组成，Φ70成孔，沿坡面走向间距为3m，倾角为25°;锚杆错开抗滑桩设置，端部设框架，框架截面均为0.3m×0.4m，采用C25钢筋混凝土现浇。

5.5 坡面防护及截排水

第1级坡面设置6.5m高M7.5浆砌片石路堑挡墙，埋深1.5m，挡墙上部设置5m高M7.5浆砌片石护面墙;第7、8级坡面设置衬砌拱护坡;各级框架梁间挂三维网植草;在各级平台上设排水沟，刷方坡口线外5m设置截水沟。

K10+300典型断面滑坡治理方案如图1所示，按上述治理方案施工后，边坡的潜在滑动趋势得到控制，未出现再次滑动迹象。

6 结语

通过对百靖高速公路K10+200～K10+400段滑坡进行工程地质分析和稳定性计算，可得出如下三点结论：（1）该滑坡属于坡脚拉滑岩体被切断而发生的深层牵引式顺层滑坡，由于岩性特征、开挖扰动、降雨软化和加固不足等多重因素发生滑坡;（2）若仅采用削方减载的处治方式，削方后边坡在地震、强降雨等工况下不满足稳定性要求，可能再次发生滑坡，故需另外采取支挡、锚固等预加固措施;（3）采取“削方减载+抗滑桩+锚杆（索）框架+坡面防护+截排水”的综合治理方案，边坡治理后未出现滑移迹象，处治效果良好。

本文的研究成果可为类似滑坡工程治理提供有价值的参考。

参考文献

[1] 孙卫鹏，李瑞涛.成武高速公路ZK51+260～ZK51+390左侧滑坡成因分析及处治措施研究[J].公路，2014，（9）.

[2] 洪刚，吴徐华，刘鹏.某高速公路滑坡稳定性评价及治理方案设计[J].公路工程，2013，（1）.

[3] 张杰，李慧丽.高速公路滑坡治理中的方案设计――以四川雅泸高速公路磨房沟古滑坡为例[J].公路工程，2011，（2）.