谷竹高速青峰滑坡成因分析及治理措施

刘 军 钱 盈

（湖北省交通规划设计院 武汉 430051）

青峰挖方路基滑坡位于K73＋595～K73＋750段左侧，原边坡开挖设计最大高度为41 m，由六级边坡组成：第一、二级坡高3 m，第三、四、五级坡高8 m，每级坡顶设2 m宽平台，共5个平台。其中，一级和二级边坡设计坡率为1∶0.75，三至五级坡坡率为1∶1，六级坡坡率为1∶1.25。边坡顶监测位移量由3 c m突变为10 c m，并且坡面上出现大量细小裂缝；坡体上裂缝出现数量越来越多，规模逐渐变大，并且发现路基出现横向裂缝并起拱。针对滑坡段工程建设的特点，以滑坡段路基工程安全为核心，查明了滑坡形成的机理、类型、破坏模式及其对建设工程构成的危害，同时进行了危险性评估，提出了防治措施建议。

1 地质条件

1.1 地形地貌

谷竹高速公路位于鄂西北中山～低山区，处于武当山脉西南坡与大巴山脉东段东北坡的连接地带，山脉呈北西向横列路线区北、南两侧，沿线山体海拔高度一般在400～1 240 m，路线经过区域山体海拔高度多在500～800 m。

根据地貌成因、形态及组合特征，滑坡区属构造剥蚀侵蚀低山区。滑坡区地表高程330～450 m，相对高差为120 m，山体呈浑圆状，地形坡度一般为20°～40°，局部陡峭。山体平缓坡段及沟谷低洼地带和河流两岸多由第四系残坡积、冲洪积层所覆盖

。

1.2 地层岩性

工作区出露的主要岩性为古生界志留系片岩、千枚岩及第四系河流冲洪积相和残坡积相松散堆积层等。此外，在构造破碎带内见有构造角砾岩。

2 滑坡特征及成因机制分析

2.1 滑坡范围

该滑坡前缘高程约359 m、后缘高程约395 m，高差36 m，纵向长约65 m、前缘区宽约130 m，滑坡区面积约0.85×104 m2。

2.2 滑面分析

滑面出露情况：沿滑坡周界，在滑坡的后部、中部及前部，多处揭示滑面。

2.3 滑坡总体规模

滑坡总体为顺片理面的推移式基岩滑坡，前部顺节理裂隙面剪出，滑动方向为0°，滑坡前缘高程约359 m、后缘高程约395 m，高差36 m，纵向长约65 m、前缘区宽约130 m，滑坡区面积约0.85×104 m2；滑体平均厚度约为6 m，初步计算滑坡体积为4.1×104 m3。

2.4 滑坡成因机制分析

滑坡的形成具有明显的内在原因——地质因素，以及外在原因——引水隧道中水对边坡长期的渗流和对岩土体的软化作用。

滑坡形成的内在原因主要为滑坡所在斜坡区的地层岩性、地质构造及水文地质条件。

（1）地形地貌。滑坡区属构造剥蚀侵蚀低山区。滑坡区地表高程为330～450 m，相对高程为120 m，山体呈浑圆状，地形坡度一般30°～40°，局部陡峭。在滑坡后缘附近山体相对较缓，自然坡度5°～15°，前部为施工开挖坡度约45°的路基边坡。后缘缓坡地形为地表水汇集下渗及径流提供有利的条件，特别是引水隧道垮塌后，在边坡后缘南侧形成一明显“凹”地形，后缘汇集的地表水在滑坡后缘附近流速降低，有利于雨水下渗进入坡体；前缘开挖后地势较低，开挖坡面形成一较为陡峭的临空面，也为滑坡变形提供了较好的空间条件，有利于滑坡的形成。

（2）地层岩性。边坡岩土体主要为早志留系梅子垭组（S1m）片岩、千枚岩，具变余砂状结构，变余层理构造，变质程度较高。岩体结构松散，有利于雨水的入渗，属软质岩——较软岩组，断层、节理裂隙、片理面等结构面发育，岩体完整性较差，力学强度较差。岩体节理面发育，部分节理面被地下水长期浸泡后形成软弱填充物，为滑坡提供了天然滑面。

（3）地质构造。受构造影响，滑坡区地层总体上呈单斜层状产出，片岩岩层层面产状：倾向340°～0°、倾角34°～50°。即滑坡方向与岩层倾向一致。岩体节理裂隙发育，将岩体切割呈块状。发育4组节理：①185°∠55°，间距1条／m，可见长度大于2 m，可见深度大于1 m，可见宽度大于1 c m，节理裂隙内充填碎石土，隙面粗糙；②90°∠85°，间距1条／m，可见长度大于1 m，可见深度大于1 m，可见宽度大于5 mm，节理裂隙内充填碎石土，隙面粗糙；③44°∠63°，间距小于1条／m，可见宽度大于5 mm，节理裂隙内充填碎石土，隙面粗糙；④265°∠56°，间距小于1条／m，可见宽度大于5 mm，节理裂隙内充填碎石土，隙面粗糙。

（4）水文地质条件。本区域内地形纵坡降大，为地下水补给、径流区，地下水类型主要为基岩裂隙水，在区内不均匀分布。含水层为裂隙发育的片岩、千枚岩，地下水主要受大气降水的季节性补给。持续降雨及强降雨增加边坡岩土体自重的同时，致使边坡岩土体力学强度降低，边坡岩土体自稳能力下降［1－2］。

滑坡形成的外在原因主要是引水隧道中水渗流和入渗对边坡坡脚 （主要是对岩土体结构面）的软化作用。引水隧道塌陷后，引水隧道衬砌结构完全坡坏，引水隧道的水不断顺岩土体节理裂隙向边坡侧渗流，致使边坡下部岩土体和路基长期处于饱水状态，致使岩土体力学作用轻度急剧降低，且增加边坡岩土体的自重。

3 滑坡稳定性评价

3.1 定性分析

根据滑坡成因机制分析中地质构造调查内容，同时在开挖路基中线附近发现的前缘剪出口，滑面擦痕明显，在边坡的周围发现擦痕明显的界面，因此可以较为清晰地判断滑坡的周界。

根据前述地表位移监测成果可知滑坡位移有如下特点：中后部位移量大、前缘区位移量小，这表明该滑坡处于蠕滑阶段，表现为滑坡中前部滑体处于挤压变形状态。若继续开挖至路基设计高程，极可能加剧滑坡变形，从而导致路堑边坡大规模整体性滑动。

3.2 定量计算

（1）计算剖面及工况。滑坡后缘位于高程394.17 m处的拉张裂缝L6，前缘剪出口位于目前路基（高程359.24 m）中线附近，可以将这2个位置的连线方向作为滑坡的主滑方向，即正北向。对滑坡主剖面进行滑面参数反演，计算深层滑动的稳定性及剩余下滑力［3－5］。滑带参数反演剖面见图1。

图1 滑带参数反演剖面图（滑坡主滑方向）

根据《公路路基设计规范》（JTGD30－2004）中路堑边坡设计要求，滑坡拟考虑以下3种工况条件进行边坡稳定计算：①正常工况，边坡处于天然状态下的工况；②非正常工况I，边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况；③非正常工况II，边坡处于地震等荷载作用状态下的工况。

（2）计算参数的确定。为了尽可能比较准确地选取滑带土（结构面）的抗剪强度参数，采用以参数反演为主，同时参考土工试验成果、工程地质类比分析成果的方案来综合确定滑带土（结构面）的强度参数。见表1。

表1 滑坡滑带土（结构面）反演参数表

（3）稳定性计算分析

①计算模型。滑坡稳定性计算剖面条分图，见图2。

图2 滑动剖面稳定性计算模型

②稳定性计算结果。经计算得知，滑坡剖面在天然状态下滑坡稳定性系数大于1.12，处于基本稳定状态；在暴雨或持续降雨状态下，滑坡稳定性系数小于1.0，处于欠稳定状态；在地震荷载状态下，滑坡稳定性系数近于1.05，处于欠稳定状态。综合考虑可知，需要对该边坡进行工程治理。

③滑坡剩余下滑力计算。剩余下滑力计算采用传递系数法计算公式。根据《公路路基设计规范》（JTGD30－2004）中路堑边坡设计要求，本次计算正常工况条件下采用1.3的设计安全系数，非正常工况I下采用1.20的设计安全系数，非正常工况II下采用1.10的设计安全系数。剩余下滑力计算结果见图3～5。

图3 正常工况滑坡剩余下滑力曲线

图4 非正常工况I滑坡剩余下滑力曲线

图5 非正常工况II滑坡剩余下滑力曲线

根据计算结果及滑坡地形条件，初步考虑采用卸载作为主要的处理方式。

4 防治工程建议

根据上述计算结果，确定该滑坡的防治方案为削坡＋片石挡墙修复＋立体排水＋反压回填的综合治理方案，其具体治理措施如下。

（1）自滑坡段片石挡墙顶部起，对开挖边坡及山体上出现裂缝区域（引水隧道塌陷牵引区）进行削坡减载，设计放坡坡比为1∶2.5。剖面削坡示意图见图6。

图6 削坡示意图

（2）对滑坡段的片石挡墙进行修复，即修复坡脚抗滑挡土墙。

（3）立体截排水，分为坡体内和地表截排水2类。坡体内排水主要在坡脚增设碎石盲沟，防止引水隧道内的渗水积滞在坡体；地表截排水工程的主要作用是拦截滑坡区外的地表水，并尽可能地将坡面径流排出滑坡体外，根据开挖和削坡后的地形，在滑坡周边布置截水沟，在开挖后坡体表面布置排水沟，排水沟按Y字形布置，将所有的滑坡排水系统与公路排水系统相连，从而形成一套完整的地表排水系统，以提高滑坡稳定性。

（4）右侧路基的反压处理。利用开挖弃方右侧路基挡土墙外侧进行反压回填。其目的一方面是增强外侧路基的整体稳定性，防止路基在左侧滑坡的推移下发生整体滑动；另一方面回填土石方对已有路肩墙的主动土压力可部分抵消路基填土压力，起到补强效应；而且反压的土方可利用左侧山体刷坡产生的弃方，减少远运成本，体现环保理念。

［1］ 戴自航，卢才金.边坡失稳机理的力学解释［J］.岩土工程学报，2006，28（10）：1191-1197.

［2］ DA WSON E M，ROT H W H，DRESCHER A.Slope stability anaysis by strength reduction［J］.Geotechnique，1999，49（6）：835-840.

［3］ 朱云升，李洪亮.道路滑坡稳定性分析有限元方法研究［J］.公路交通科技，2007，24（4）：39-42.

［4］ 朱典文，唐小兵，谢支钢.边坡稳定性分析的数值解研究［J］.武汉理工大学学报：交通科学与工程版，2003，27（6）：856-859.

［5］ 黄昌乾，丁恩保.边坡工程常用稳定性分析方法［J］.水电站设计，1999，15（1）：53-58.