浅析综合地质勘察方法在顺层岩质滑坡中的应用

李龙权

（贵州省交通科学研究院有限责任公司）

山区高速公路建设，由于其线形指标较高，不可避免的要对地质环境进行破坏，形成高边坡、深路堑、高填方，处理不当时还会诱发和加剧各种地质灾害，增加公路建设投资，影响工期，甚至会给运营阶段带来严重的安全隐患，因此不能采用常规单一的勘察方法对不良地质作用进行勘察。现以在建某一高速公路顺层岩质滑坡为例介绍综合地质勘探方法在工程地质勘察中的运用。

1 工程概况

杭州至瑞丽高速公路（思南至遵义段）第SZTJS－12合同段K262+600～K262+780段为路堑挖方段，路堑东（小里程方向）连填方路基，西（大里程方向）接杨树坪大桥，该段路线走向255°，区属构造剥蚀低山沟谷斜坡地貌，坡面呈马蹄状，边坡自然坡角约20°，坡形杂乱，上陡中缓下陡，坡面呈台阶状。覆盖层主要为黄褐色碎石土，出露岩性为奥陶系下统湄潭组（O1m）中厚层至厚层状岩层主要为强风化粉砂质泥岩及中风化中厚层至厚层状灰岩、泥岩，局部夹粉砂质泥岩。岩层综合产状173°∠23°，右侧最大设计挖方形成坡高为40.258 m，路堑边坡为顺向岩质边坡。

路堑开挖右侧形成25～30m切脚边坡，在大气降水等外部条件的作用下导致边坡前缘产生蹦塌，并诱发坡体中后缘至山脊250 m范围内出现多条张拉裂缝（根据踏勘，滑坡裂缝有12条，其中L5、L6、L7、L8为横张裂缝（其中L8位于路线右侧约250 m，为后缘裂缝折线形，长218 m，裂壁宽0.1～0.3 m，下错0.3 m，呈典型滑坡壁特征）；L5～L7与L8平行雁列状，L1、L4为斜向裂缝，长约10 m，裂缝分布范围多处在中上部粉砂质泥岩分布区；坡体两侧有L11、L12羽状裂缝为滑坡边界裂缝特征）。

2 勘察方法

2.1 工程地质测绘

以1∶500地形图为底图进行工程地质测绘，重点调查滑坡区的各滑坡要素；查明滑坡分布范围、滑带部位、滑痕指向、倾角及滑带的组成和岩土状态；地层岩性、地质构造、地形地貌、水文地质特征及滑坡历史调查和泉水出露地点及流量等。

2.2 工程物探

为了解滑坡区含水层、富水带的分布和埋藏深度，了解下伏基岩起伏和岩性变化及滑坡有关的断裂破碎带范围，在滑坡体上共布设横测线4条、纵测线6条高密度视电阻率测探剖面进行高密度电测剖面电测，高密度电测线位置见表1。

根据高密度电测剖面，图像结合钻探资料，较为准确对岩土层进行划分。工作方法与技术如下：

（1）外业数据采集

物探勘察采用高密度视电阻率测深法，执行规范《公路工程物探规程》JTG/T（22－2009）。

表1 高密度电探测线位置统计表

（2）内业数据处理

采用软件：Geogiga Rtomo高密度电阻率法数据处理软件。根据外业采集数据经传输软件输入微机，先后进行剔除坏点、圆滑、地形改正（两次）、反演（两次）成图，主要图件为高密度视电阻率反演剖面图。

2.3 工程钻探

依据物探采集资料，相应的在该滑坡体上布置滑坡纵剖面Ⅰ－Ⅰ～Ⅵ－Ⅵ、横剖面1－1～4－4共10条剖面，并在Ⅱ－Ⅱ～Ⅴ－Ⅴ纵剖面上的变坡点、同横剖面1－1～4－4的交点位置以及滑坡边界共布设钻探验证孔22个，用于了解滑坡体的内部构造，确定滑动面的范围、深度和数量，并用于观测滑坡深部的滑动动态。

钻探设备：XY－180型油压钻机；

钻探深度：控制在推测潜在滑面下5～8 m，个别钻孔作为控制孔或滑坡监测的需要，深度钻至滑动面（带）以下6～10 m；

钻探放样：采用GPS实地放孔，钻探终孔后收孔；

钻探技术标准：《建筑工程地质钻探技术标准》（JGJ87－92）。

2.4 探井

在Ⅰ－Ⅰ、Ⅵ－Ⅵ两条纵剖面上共布置探井7个，用于确定滑坡周界和滑坡壁，观测滑坡体的变化，滑动带土体结构特征及采取滑动带土样进行试验。

2.5 深部位移监测

依据物探、钻探成果资料，为较为准确的确定滑坡滑动面（带）深度、位移速率、主滑方向，本次深部位移监测共选用具有代表性的钻孔10个进行监测工作。

监测仪器：美国Sinco测斜仪器公司生产的垂直双向数字式测斜仪（Digitilt Inclinometer System），测斜仪系统主要包括四部：①测斜管、②探头、③控制电缆、④存储读数仪；

测斜原理：量测仪器轴线与铅垂线之间的夹角变化量，进而计算出岩、土体不同高程处的水平位移与初始值进行比较，即可算出每一深度的位移增量S。

2.6 室内试验

根据钻探、槽探和坑探揭露，滑坡体覆盖层为褐黄色、黄灰色碎石粘土，局部为碎石土，鉴于滑坡为岩质滑坡，故未对覆盖层土样进行取样试验。仅对滑面采取2组土样做土工试验，采取泥岩样10件分别作抗压强度和抗剪强度。

滑坡区地表水系不发育，坡面无积水体，地下水为基岩裂隙水，水量受地形、岩性等因素控制，在地势低洼沟谷局部沿隔水层以泉的形式出露地表，采取水样1件作常规腐蚀性分析试验。

3 滑坡形成机制分析

3.1 滑坡范围及滑坡体物质组成

依据工程地质测绘（滑坡L8横张裂缝后壁山脊完整、稳定）、工程物探（WTC－D04物探成果反映该测线范围岩体破碎，以及WTC－D05～WTC－D10同WTC－D04相交附近段反映岩体破碎）、工程钻探（钻探验证4－4即WTC－D04测线上钻探时岩体破碎，有掉块现象，钻进困难）资料，因此判定滑坡范围为K262+600～K262+780至右侧L8横张裂缝间的250m段，滑坡体至上而下物质组成为：

覆盖层为碎石土，厚度0.5～1.50 m，结构中密至稍密状；同强风化粉砂质泥岩，厚度7.5～14.50 m，岩质软，岩体极破碎；

中风化灰岩（局部夹泥质灰岩，泥灰岩，层间附膜、泥化夹层），厚度15.5～17.50 m，中厚层状，岩质较坚硬，岩体较破碎；

中风化泥岩，厚度较厚（本次滑坡勘察未能钻穿），中厚层至厚层状，岩质较软，岩体较完整。

3.2 滑动面（带）形成机制分析

根据滑坡调查结合钻探、挖探、高密度电探及钻孔深部位移测试，反映滑动带位于坡面以下17.5～23.0 m范围，滑床面（带）的形成受已开挖所形成的临空结构面控制。

由构造运动作用，使原生软弱层产生层间错动，使原有岩石破坏，结构改变，为地下水渗入提供了通道，水的作用使粘粒周围形成结合水膜，含水量增大，处于塑性状态（泥化），强度降低；由于工程开挖坡脚软弱夹层临空，上部岩体失去抵力，引发顺层岩质滑坡。

3.3 滑床

根据钻探、挖探、高密度电探及钻孔深部位移测试成果，滑床岩体为灰岩，岩质较坚硬，岩体较完整，灰岩下伏泥岩为较软岩，岩体较完整，泥岩为相对隔水层，灰岩岩溶发育，前缘见有多次负地形，存在岩溶隐患，灰岩下伏泥岩岩体稳定，较软岩岩体较完整，可视为滑坡治理基础持力层。

4 滑坡治理参数的选取

4.1 水质

取泉水样经水质化学分析该水质类型为［C］NaI型，即为碳酸盐钠质水，对混凝土结构物无硫酸盐、酸型、碳酸型、微矿化水型等腐蚀性。

4.2 岩土物理力学参数

（1）碎石土、岩层泥化夹层室内试验指标

碎石粘土经现场灌水测试法测试，容重20.90 kN/m3。

取层理面间泥化夹层2组做重塑土剪切试验，室内试验物理力学参数指标统计表，见表2。

表2 室内物理力学参数统计表

通过地质调绘、地质勘探、综合物探等方法对该滑坡体进行勘察，判断滑坡为岩质滑坡，强风化泥质粉砂岩极破碎，灰岩层面间、灰岩以及泥岩接触带泥化现象严重。根据工程地质条件、水文地质条件，结合现场测试、室内试验等，选取代表性断面，采用折线法计算模型对正处于滑动的边坡进行反算分析。结合岩土体实际结构特征，综合给出滑坡物理力学参数，见表3。

表3 物理力学参数指标表

总之，由于各种勘探方法的侧重点不同，有一定的局限性，但其在特定的方面都有其独到的优点且各方面又能相互印证，做到准确可靠（即工程地质调绘能查清滑坡可能发展的整个范围，指导后继工作开展；工程物探可以了解下伏基岩的起伏和岩性变化及与滑坡有关的断裂破碎带范围等，以及指导工程地质钻探点、深部位移监测点的布设和深度；工程地质钻探能确定滑动面的范围、验证工程物探的准确性，确定深部位移监测的重点、控制范围；深部位移观测能详细查明滑动带位置和滑体不同深度处的位移情况）。

合理的运用各种勘察方法于滑坡勘察中，能较准确的建立滑坡空间模型（滑坡的性质、范围、厚度及规模），结合室内试验反算的滑动带物理力学参数，为滑坡的设计治理提供必要的地质依据，确保设计治理的经济合理、安全可靠。

［1］铁路工程地质手册［M］.中国铁道出版社，1999.

［2］公路工程物探规程（JTG/T22－2009）［S］.

［3］建筑工程地质钻探技术标准（JGJ87－92）［S］.