探析武夷山机场快速通道某标段滑坡勘察

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[摘要]本文针对武夷山机场快速通道2标段K247+375～K247+435右侧山体滑坡进行勘察，分析了滑坡基本特征、成因、性质及稳定性分析评价，提出了滑坡治理方案。

[关键词]武夷山机场 治理方案

[中图分类号] P642.22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-3-146-2

1前言

武夷山机场快速通道2标段K247+375～K247+435右侧边坡开裂，根据现场地质调查，K247+400～K247+460右侧山体发生滑坡，有明显滑坡后壁错台，范围约60m×60m，由于6月份持续降雨，造成裂缝向后发展，裂缝错台进一步加大，滑坡范围亦进一步加大。

2自然地理

测区地势总体东高西低，海拔标高224.9～263.4m，相对高差近40m，属侵蚀低山区。测区为一山前斜坡，坡度20～30°，斜坡后部山体较陡，坡面植被发育。测区属中亚热带季风湿润气候区，距海洋较近，受季风环流影响，气候温和湿润，雨量充沛，日照充足，无霜期长。极端最高气温41.4℃，极端最低气温-8.1℃。多年平均降水量1900mm，全年雨量主要集中在3-7月，约占全年雨量的70%。

3水文地质条件

3.1地表水

滑坡区附近没有溪河及水系冲沟，大气降水多以片流的形式沿山坡地表径流，部分降水渗入山坡土体中，地表水水文地质条件简单。

3.2地下水

3.2.1含水岩组的划分

测区地层较单一，水文地质分区相对较简单，水文地质条件受地形地貌、地层岩性、地质构造等因素的控制，测区含水岩组可划分为两个地质单元，即松散堆积层孔隙潜水含水岩组和基岩裂隙水含水岩组。各含水岩组的特征分述如下：

（1）松散岩类孔隙潜水含水岩组

含水层由第四系坡积相的粉质黏土夹碎石组成，呈多层和透镜状，具上层滞水性质，含水条件很不稳定。该含水岩组地下水位3.5～11.6m，含水量较小。

（2）基岩裂隙水含水岩组

该组含水层由侏罗统板头组（J3b）粉砂岩、凝灰岩强～弱风化带组成，具有明显的承压性，该含水岩组地下水位埋深大，水量较大，其中9号孔13.7～14.0m处涌水。

3.2.2地下水的补给、迳流、排泄条件

滑坡区的地下水补给来源有二：一为大气降水，二为深层基岩裂隙水。

大气降水与孔隙潜水含水层关系密切，由于有利的汇水地形和上覆层较疏松等条件，促使地表水下渗而积聚，其特点是含水量不稳定，随雨量与季节变化。基岩裂隙水则以补给孔隙裂隙水为主，因为它具有较高远的补给区，因此水量较大，且较稳定。本区地下水总的流向为由东向西，与滑坡轴向和凹槽基岩面的轴向一致，地下水径流具有径流途径短、径流速度快等特点，本区地下水的主要排泄途径为蒸发、径流。在滑坡中部及下缘区则成放射状分散排泄，见多处下降泉水。

3.3地下水水质

根据本区所取水样的室内化验资料（见附件）、《公路工程地质勘察规范》『JT064-98判定：本区地下水对混凝土结构无腐蚀性。

4滑坡基本特征、成因、性质及稳定性分析评价

4.1滑坡基本特征

4.1.1滑坡地形地貌

滑坡处侵蚀构造低山山前斜坡，地形上前凸中平后凹，以上陡中缓下陡的连续斜坡形态，构成二级台阶状地貌，高速公路K247+300～+480段路基右侧开挖成高度3～16.7m的边坡，而其两端系20～35°的斜坡，故显示了该处呈现围椅状的滑坡地貌。

4.1.2滑坡空间形态

滑坡的发育特征较典型，平面形态呈不规则扁平状的长椅状形态，具有上小下大的塔式外貌。滑坡主滑方向与线路大致垂直，纵长约120m，下部宽约180m，总面积约13370m2；平均滑体厚度约6m，总体积约8.02万m3。滑坡两侧边界较清楚，分界处皆有裂缝、裂隙。滑坡边界处滑坡体内的地形坡度一般要缓于滑坡体外的坡度。

4.1.3裂缝形态分析

滑坡体内裂隙、裂缝呈弧形分布，顶部为张裂缝，两侧为错位牵引裂缝，形成环谷地貌，内侧存在多条张裂隙，方向与主裂缝大致平行。滑坡裂缝见图：

4.1.4滑坡物质组成及结构特征

（1）滑体。滑体主要为结构松散的残积、坡积物和全风化砂岩，按照成因类型、物质成份、结构自上而下将滑坡体划分为二组岩土层，具体描述如：①粉质黏土夹碎（块）石层，广泛分布于滑坡全区，褐黄色、棕黄色，软塑～硬塑。含强～弱中风化的粉砂岩角砾、碎块石，锤击易碎，局部成砂状，碎石粒径一般2～10cm。厚度变化区间为1.2～6.7m。②全风化砂岩，棕黄色、褐红色，原岩结构已完全破坏，岩芯砂土状，其中夹有强风化碎块。厚度变化区间为1.3～4.3m。（2）滑带。滑带物质以粉质黏土夹碎（块）石为主，棕黄色，软塑。局部为全风化砂岩。（3）滑床。根据勘察结果滑体多沿风化面滑动。滑床为侏罗统板头组（J3b）粉砂岩和凝灰岩全风化层组成。

4.2滑坡性质及滑动带的确定

对滑动带的确定，主要根据是：（1）饱水过湿带的存在。在滑坡范围内，在全风化基岩与粉质黏土夹碎（块）石层接触带中存在饱水过湿带，局部全风化岩层呈饱和状态。钻探中曾出现缩孔、取不出岩芯或呈液化的泥浆。（2）弧形裂缝、滑坡错台、公路变形、侧沟堵塞、张裂隙的存在，是确定滑坡范围的依据。（3）滑坡前缘特征。前缘位于开挖边坡的中部、覆盖层与下伏基岩交界处，边坡底部无明显变形。

综上分析，该滑坡应属于牵引式浅层小型滑坡。

4.3滑坡成因分析

根据滑坡变形性质和特征，结合本次勘察资料，分析认为影响滑坡稳定的因素主要有以下几点：

4.3.1物质组成及结构特征

滑坡物质来源为早期形成结构松散的坡积物，沿斜坡堆积。充足的物源是滑坡存在的客观和先决条件，决定了滑坡的滑体厚度和规模。滑坡体主要以软塑黏性土夹碎石土主，土含量不均，土体结构松散，而且碎石分布不均，结构紊乱，在自重作用下滑体物质在土含量较高的软弱部位发生位移，产生局部破坏。这种结构特征决定了滑坡先期蠕滑的变化特点。

4.3.2地形条件

滑坡分布于山前斜坡上，地形上前凸后凹，这些为滑坡后期变形发展提供了良好的势能空间。

4.3.3连续降雨和地下水

2010年5月连续的降雨，由于残破积及风化层结构疏松，易于地表水的下渗，丰富了地下水，地下水的浸泡使含碎石粉质黏土及风化成砂土状的岩层液化，使滑坡体逐渐处于饱和状态，滑带发展成软塑地层，自重不断增加，地下水的活动使滑面的强度大大降低，有可能诱发滑坡失稳。

4.3.4人类工程活动

人类工程活动是滑坡产生的直接诱发因素。在高速公路K247+300～K247+480右侧山坡于2009年11月开挖成坡率1：1～1：1.25、高度3～16.7米的边坡，形成临空面。破坏了坡体的自然平衡条件，诱发了坡体的下滑。

4.4滑坡稳定性分析评价

勘察资料表明，大多数钻孔可见滑带，滑带土特征明显，局部见光滑面、挤压揉皱和镜面等滑动特征，滑动带已基本形成。在滑坡体后缘产生了数条张裂缝，滑坡前缘边坡已滑塌，在滑坡边界出现了剪切裂缝，在滑坡体有裂缝及少量沉陷等异常现象。根据地形、地质条件和影响因素分析、近期变形破坏调查与稳定性评价计算，对滑坡的稳定性综合评价如下：滑坡在现状条件下，处于缓慢蠕动挤压状态；在暴雨条件下，处于不稳定状态，是最危险的工况组合，极有可能进一步发生破坏。

滑坡稳定性极限平衡法分析：

（1）滑坡稳定性计算方法

根据技术要求，滑坡稳定性评价方法采用传递系数法。传递系数法也称不平衡推力传递法、折线滑动法。目前我国水利、交通和铁道部门在核算滑坡稳定时普遍使用该种方法。参照（【GB50021-2001】，p206-207）计算基本公式为：

式中：Fs――稳定系数；θi――第i块段滑动面与水平面的夹角（°）；Ri――作用于第i块段的抗滑力（KN/m）；Ni--作用于第i块段的法向分力（KN/m）；φi――第i块段土的内摩擦角（°）；Ci――第i块段土的粘聚力（Kpa）；Li――第i块段滑动面长度（m）；Ti――作用于第i块段滑动面上的滑动分力（KN/m），出现与滑动方向相反的滑动分力时，Ti应取负值；ψ――第i块段的剩余下滑动力的传递至i+1块段时的传递系数（j=i）。

滑坡下滑推力计算公式如下：

Fn=Fn-1ψ+γtGnt-Gnntanφn-CnLn

ψ=cos（βn-1-βn）-sin（βn-1-βn）tanφn

式中Fn、Fn-1――第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力；ψ――传递系数；γt――滑坡安全系数；Gnt、Gnn――第n块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分力；φn――第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值；Cn――第n块滑体沿滑动面土的粘聚力标准值；Ln――第n块滑体沿滑动面的长度；

（2）滑坡稳定性计算及结果

①计算剖面：选择对应滑坡主滑方向的1#、2#、3#、4#、5#轴线断面进行计算。②滑带土强度指标确定：由于滑带土中含有较多的碎石，野外无法取得原状样，所以采用反算法计算滑带土强度指标，其原理是假定滑坡的稳定系数Fs（即滑坡所处的平衡状态），列出平衡方程式求解c、φ值。在计算剖面上进行条块划分，由于滑坡体正处于蠕滑阶段，取其滑体平衡稳定系数Fs为0.98或1.0，并假定c=0kPa，采用综合φ法，分别进行反算，求解滑面综合φ值。③滑坡稳定安全系数的选取：按危害程度等级划分，高速公路工程级别为I级，路基边坡作为永久性工程，取其稳定安全系数γt=1.30。④滑坡剩余下滑力及稳定系数计算：由于该滑坡已经处于初始滑动瞬间状态，采用Fs=1反算指标对滑坡进行剩余下滑力计算，安全系数γt=1.20时的剩余下滑力及稳定系数计算。

5滑坡治理方案建议

由于该滑坡所在的斜坡已经发生明显的蠕滑错动，因此应按滑坡治理原则选取治理方案。滑坡治理原则是：技术可行、经济合理、不留后患。对于支挡工程的位置，尽可能利用滑体抗滑段的抗滑力，以减少支挡结构的荷载。同时应针对滑坡的具体特点，根据滑坡各部分的稳定性、推力大小、滑动面埋深及滑坡体的特点，可分段采取不同的整治措施。具体措施包括以下几方面：

5.1工程措施

5.1.1支挡措施

现场变形迹象和稳定性计算均表明，该滑坡处于初始滑动瞬间状态，在刷坡、护坡等工程活动及降水作用下，随时都有可能滑塌下来，对滑坡前缘的路基施工造成直接的威胁，因此应及时采取措施进行治理。建议在滑坡前缘采用挡土墙或抗滑桩等工程支挡措施，同时对坡面进行不同程度的防护加固处理。抗滑桩持力层可选下部弱风化基岩作为桩端持力层，桩端应深入弱风化基岩内一定深度，并设置锚杆相连接，以保证有足够抗侧压强度。

5.1.2截排水措施

降雨入渗是加剧该滑坡活动的触发因素。因此，在滑坡坡面上的排水，具体可根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。同时在滑坡体前缘设置仰斜式排水孔，疏排坡体内地下水。

5.2建议

（1）建议在工程施工前，应先回填边坡上已有拉张裂缝并夯实，防止降雨时地表水大量渗入滑体内，进一步恶化滑体的稳定性。施工时，应尽量避免对坡体的大量扰动。（2）应该不定时地清除截排水沟中的淤泥，以免截排水设施起不到应有的作用。（3）建议在施工设计前对支挡工程进行补充勘查。（4）建议在施工期间对滑坡进行人工观测，及时了解施工对滑坡的影响和滑坡变形的发展趋势，保证施工安全。（5）根据工程地质条件，沿滑坡纵轴和横轴线分别布置一条监测断面，每断面监测点不少于三个，联合布置成监测网，分别监测滑坡位移、地表水、地下水及地下水水化学等内容。（6）沿主滑方向布置不少于一条的深部位移监测剖面，并与主勘探剖面向重合。