红岩嘉陵江大桥左岸岸坡的稳定性分析

任国峰 刘惠军 李昭文 董 瑞 陈子龙

（成都理工大学 环境与土木工程学院，四川 成都610059）

滑坡是常见的地质灾害之一，常常会摧毁房屋、中断交通、阻碍河流、破坏各种地下管线等，对人民的生命和财产安全造成极大的危害[1-3]。特别是在西南地区，其独特的地形地貌、地层岩性、气象水文等条件，都是孕育滑坡的温床，造成的损失也是巨大的。某些人类工程活动会为滑坡的产生提供有利的地形条件。

在嘉陵江大桥左岸岸坡，在桥址上下游几百米范围内的人类工程活动导致坡脚开挖、岸坡稳定性变差、坡体上产生裂缝。在广元发生多期强降雨的影响下，坡体发生滑动的可能性较大，因此对坡体稳定性做出准确评价并进行治理是十分必要的。

1 滑坡特征

1.1 滑坡基本特征

嘉陵江左岸岸坡斜向坡长约110m，宽约170m，面积约为1.7×104m2，厚约25m左右，体积约40×104m3，其主滑方向为180°，为中型岩质牵引式滑坡。滑坡体右以桥址上游120m地面陡缓交界处为界，左以红岩嘉陵江大桥桥址下游50m处为界，前缘以岸坡坡脚与河床交界地带为界，后缘以乡村道路前方40m处为界。滑坡整体平面呈圈椅状，桥址处呈山嘴斜坡伸入河床，滑坡整体坡度为30°～40°，坡体后缘为平台，上部由于堆砂，对坡体形成加载。坡体上植被茂盛，滑坡前缘受采砂采金活动影响，坡脚开挖严重（见图1、照片1）。

图1 滑坡平面图

照片1滑坡全貌图

该滑坡滑体物质组成为第四系全新统粉质粘土夹块石和下部破碎的砂泥岩地层，滑坡体基岩中上部的砂岩与泥岩的破碎部位为滑面所在的位置，砂岩、泥岩产状90°∠25°。

1.2 滑坡区概况

1.2.1 地质条件

勘查区位于川东北低山、丘陵地带，属于多向宽谷圆顶低山地貌，平均坡度约15～25°，存在多个高陡坎，有临空面条件，存在有利于滑坡形成的地形地貌条件。

1.2.2 物质组成

该滑坡表层主要为粉质粘土夹块石，结构松散，粘聚力小，孔隙度大，有利于雨水透过地表，形成地下水；下伏基岩主要为侏罗系上统莲花口组（J3l）泥岩夹薄层砂岩，节理裂隙发育。在外界因素的触发下，坡体易沿强风化的砂泥岩软弱结构面向下滑动。

1.2.3 地震

红岩嘉陵江大桥滑坡受“5.12”地震影响，斜坡表层岩土体松动，基岩岩体裂隙进一步扩展，坡体稳定性下降。

1.2.4 降水

长期的降雨使雨水渗入地下的水量大为增加，一方面使岩土体由于吸水而导致自身重量增加，另一方面又使岩土体的抗剪强度降低，从而诱发坡体沿着潜在的滑移面发生蠕滑，导致了滑面的产生[4]。

1.2.5 人类工程活动

施工单位在桥址上下游挖金，同时修建进场道路，在坡顶堆载，对红岩嘉陵江大桥上下游岩坡的破坏产生了根本性的影响。

1.3 滑坡变形特征

据访问，嘉陵江大桥桥址下游50～500m范围内于2011年、2012年在岸坡坡脚进行严重的取土作业，导致岸坡坡顶开裂严重，且随时间逐渐垮塌。在2013年，桥址上游300m范围内，由于坡脚开挖严重，滑坡后缘在降雨的作用下出现多条裂缝。其中滑坡体中部有2条小裂缝，拉开距离0.1～5cm，后缘出现13条平行裂缝，滑坡后缘滑坡台坎高0.20～0.6m，裂缝宽约30～70cm，发育长度约20～40m，拉裂缝一直延伸到滑坡体右侧坡脚。

2 滑坡形成机制

该滑坡的形成机制为塑流--拉裂式[4]。由于人类工程活动，坡脚形成临空面，在降雨的作用下，上部土体及岩石挤压下部软岩，使下部软岩产生塑性流动并向临空方向挤出，进而导致上覆较坚硬的岩层发生拉裂、解体和不均匀沉降。在雨季期间，雨水不断渗入土体，既增加了坡体重量，又促进了塑流变形的发展，软化滑动面，降低了抗剪强度，进而导致坡体变形失稳，产生滑移。因此嘉陵江大桥左岸岸坡的形成与特定的地质条件、物质组成、地震、降水、人类工程活动有关。

3 滑坡稳定性分析

3.1 定性分析

根据目前滑坡体上裂缝的发生、发展来看，该滑坡已经处于不稳定阶段，且坡体上的裂缝仍处于相继发展的阶段，变形会进一步加剧。尤其在持续降雨后，滑坡整体的稳定将大幅度降低。

3.2 定量分析

3.2.1 滑面的搜索

滑坡稳定性计算的方法有很多，根据滑坡滑动面的形态及滑坡的特征，这里采用Rocscience公司的Slide6.009先搜索出滑坡典型剖面的最危险滑面，然后采用传递系数法对滑坡稳定系数及滑坡推力进行计算。

根据地质剖面对其进行了简化分析，整个地层分为了四部分，上部土层、中部基岩分砂岩和泥岩，下部为卵砾石层。对岸坡1-1′剖面进行了计算，计算模型见图2，滑面搜索结果见图3。

图2 滑坡地质剖面图

图3 剖面滑面搜索结果

3.2.2 计算方法及参数的选取

根据Slide软件搜索出的最危险滑面，笔者采用最危险滑面对滑坡的稳定系数及推力进行了计算，稳定系数计算公式如下：

φj—第i块的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i），

φj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tgφi+1；

Wi—第i条块的重量（kN/m）；

Ci—第i条块内聚力（kPa）；

φi—第i条块内摩擦角（°）；

Li—第i条块滑面长度（m）；

αi—第i条块滑面倾角（°）；

βi—第i条块地下水流向（°）；

A—地震加速度（单位：重力加速度g）；

Kf—稳定系数。

嘉陵江左岸岸坡稳定性计算参数的确定主要是根据室内试验以及地区经验，滑坡稳定性计算参数值见表1。

表1 嘉陵江左岸岸坡稳定性计算参数取值表

3.2.3 滑坡稳定性计算与评价

按上述公式及计算参数，对滑坡典型剖面进行2种工况的计算，计算工况及计算成果见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果表

计算结果表明：天然状态下，滑体稳定系数Fs=1.511-1.762，处于稳定状态。暴雨状态下，滑体稳定系数Fs=1.364-1.588，处于稳定状态。结果表明嘉陵江左岸岸坡不论是处于天然或暴雨状态均处于稳定，但暴雨或嘉陵江水位涨落对滑坡稳定系数的影响较大。

4 结语

经过分析，嘉陵江左岸岸坡为岩质滑坡，其形成机制为塑流-拉裂式，稳定性分析结果表明滑坡在天然及暴雨状态下均处于稳定状态。

鉴于滑坡对嘉陵江大桥正常施工及安全运行影响较大，建议采取如下措施：（1）加强滑坡监测，及时了解滑坡动态，为下一步采取措施提供科学的依据；（2）植入抗滑桩工程；（3）削坡。

[1]李秀珍，孔纪名，邓红艳，等.“5.12”汶川地震滑坡特征及失稳破坏模式分析[J].四川大学学报（工程科学版），2009，5（3）.

[2]吴亚子，傅荣华，王健，等.大渡河松坪滑坡形成机制及稳定性分析[J].水土保持研究，2011，4（2）.