宝兰铁路某隧道出口黄土滑坡成因分析及治理措施

周晓光

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安　710043)

The Cause Analysis and Control Measures of Tunnel Loess Landslide in Baolan Railway

ZHOU Xiaoguang

宝兰铁路某隧道出口黄土滑坡成因分析及治理措施

周晓光

(中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西西安710043)

The Cause Analysis and Control Measures of Tunnel Loess Landslide in Baolan Railway

ZHOU Xiaoguang

摘要对宝兰铁路某隧道出口巨型滑坡进行分析研究：该滑坡为黄土自身特征、大气降水、人工开挖坡脚等因素综合作用而导致的自然灾害，采用上部清方下部反压，增设排水沟等一系列治理措施。

关键词铁路工程黄土滑坡滑坡治理

我国是世界上黄土分布最广、黄土厚度最大的国家，黄土滑坡成为黄土地区最为严重的地质灾害[1]。黄土地区铁路工程同样受到黄土滑坡的影响和威胁，2014年8月在建宝兰铁路某隧道出口突然发生滑坡，滑坡宽约150 m，高约116 m，主轴长约130 m，滑坡体厚约10～20 m，塌方量约15～20万m3，属中厚层巨型滑坡[2]，滑坡体一侧将隧道出口掩埋。该滑坡的发生再次凸显黄土地区铁路工程中预防和监测黄土滑坡工作的重要性。

1地质条件

1.1　地形地貌

滑坡位于甘肃黄土高原西部黄土梁峁区，为黄土高原经长期侵蚀、冲积、洪积形成的山川地貌，梁峁山坡坡度在40°～50°之间，相对高差达100 m以上；山坡植被稀疏，风积黄土质地疏松，易受流水侵蚀，斜坡半山腰以下为当地砖厂取土而形成的高陡边坡。

图1　滑坡平面示意

1.2　地层岩性

滑坡区地层岩性上部为第四系上更新统风积砂质黄土，厚度20～40 m，土质均一，土体较疏松，垂直节理及陷穴发育；下部为第四系中更新统风积黏质黄土，厚度>30 m，局部含姜石。

1.3　水文地质

地下水相对贫乏，局部有黄土孔隙裂隙水，赋存于第四系上、中更新统黄土中，古土壤层构成相对隔水层；黄土孔隙、裂隙潜水多呈不连续状分布，富水性较弱，季节性变化大，水位埋藏变化大，受大气降水补给。

1.4　气象及水文

本区属中温带半干旱大陆型气候区，其特点是旱季长、雨季短，雨量较少但集中，年蒸发量远大于年降雨量。根据气象站近50年资料统计，年平均降雨量395.3 mm，年最大降水量607.3 mm，月最大降水量207 mm，日最大降水量98.1 mm。

2滑坡成因

2.1　黄土自身特征

滑坡体主要物质为砂质黄土，黄土本身其结构疏松、多孔隙、垂直节理发育、遇水易崩解、透水性较好，具有湿陷性和软化性，地表多见黄土陷穴，所有这些特征构成了黄土滑坡产生的静态背景[3]。

2.2　大气降水

黄土地区降雨量虽小但却集中，多暴雨和淋雨。黄土滑坡空间上多发生在降雨量高的区域，时间上多集中在雨季[4]，从图2、图3中可见，近两年年降雨量较往年有所增加，且年内降雨主要集中在5～9月份，尤其是7～8月份。滑坡发生在8月16日，从表1可见黄土滑坡相对于降雨有一定的滞后效应[5]。大气降水对滑坡形成机理是一个非线性的物理、化学及力学效应过程，主要表现在改变黄土土体成分组成，破坏土体结构，减小土体凝聚力，降低黄土力学强度，增加坡体重力、静动水压，从而影响坡体稳定性[6-8]。

图3　近年各月降雨量对比统计

2.3　地下水

滑坡与地下水有关，绝大多数滑坡都是沿着饱含地下水的软弱面发生的。土质边坡受地下水浸润泡透后，一方面土质变软，另一方面沿节理面产生表层泥化，形成厚度很薄的黏粒层，正是这些黏粒薄层在滑坡的发育中起到决定性作用。它能使岩土体抗剪强度降低；另外，地下水使孔隙水压力增高，产生浮托力、动水压力，这些都会使岩土体抗剪强度降低，且容易形成软弱面，从而形成滑坡。

表1　当地月内天气统计

2.4　人工开挖坡脚

不合理的人类工程经济活动对滑坡的产生起到加剧作用，该黄土滑坡形成的主要原因之一就是坡脚常年取土制砖，开挖切削坡脚形成高陡边坡，造成斜坡前缘卸载，使得整个斜坡在坡脚处应力集中，破坏了已有的应力平衡，原稳定状态受到极大影响。

3综合评价

2009年勘察调查时，斜坡脚下有稳定平台，地表未见裂缝，其处于稳定状态。隧道洞轴位置位于滑坡的右下角，滑坡发生时隧道施工500多m，并已施做好二次衬砌，隧道施工时地表未出现裂缝，洞内沉降变形很小，在正常范围内，故隧道施工未构成滑坡发生的诱导因素。

该滑坡成因主要为黄土斜坡土体结构疏松，节理裂隙及陷穴发育，不利结构面易于贯通，砖厂常年取土形成高陡边坡，并长期处于临空状态，加之近几年降雨量明显增多，且多集中在8月份，从而导致山体滑坡，属突发性自然灾害。

4治理措施

经过滑坡稳定性计算，综合考虑边坡高度及隧道洞口处理措施等综合因素，边坡治理措施采用清方和反压相结合[9]。

(1)滑坡前缘高程+30 m以上的滑坡体全部清除，边坡按每级8.0 m高度，坡率采用1∶0.75～1∶1，每三级设置一处6～8 m宽大平台，其余平台4 m宽。每级边坡平台均设置梯形截水沟。边坡采用带截水槽的拱形骨架或孔窗式护墙进行防护。

(2)滑坡前缘高程+30 m以下滑坡体采用反压，坡率1∶2，并设5 m宽平台，坡脚设置3 m高混凝土挡土墙。反压边坡、平台及顶部种植灌木进行防护。刷方土用于其反压，土体采用分层碾压密实。

(3)滑坡体外缘50 m范围内黄土陷穴采用三七灰土夯填密实。

(4)沿滑坡体两侧自然山体分别设置排水沟。

滑坡主轴治理方案如图4所示。

图4　滑坡主轴治理方案

5结论

(1)黄土滑坡是黄土地区最为常见的地质灾害，该滑坡为黄土自身特征、大气降水、人工开挖坡脚等因素综合作用而导致的自然灾害。

(2)从滑坡形成机理方面讲，各种因素通过改变其应力状态，或者改变其强度，从而破坏了原有的平衡，发生滑坡。

(3)加强黄土边坡防排水系统，边坡平台及坡顶应设截水沟，防止地表水下渗加剧土体破坏及裂隙的进一步发育是极其重要的。

(4)重视工程影响范围内的长期监测，建立完整的地质灾害预防管理体系[3]，做好黄土地区滑坡的预测预报工作。

参考文献

[1]王志荣，王念秦.黄土滑坡研究现状综述[J].中国水土保持，2004，25(11):16-18

[2]常士骠，张苏民，等.工程地质手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2007

[3]谷拴成，于远详.黄土滑坡灾害形成机理及其防治对策[J].中国矿业，2008，17(3):44-46

[4]吴玮江，王念秦.甘肃滑坡灾害[M].兰州:兰州大学出版社，2006

[5]张茂省，李同录.黄土滑坡诱发因素及其形成机理研究[J].工程地质学报，2011，19(4):530-540

[6]田学伟，乔玉荣.对某铁路工程滑坡治理措施的探讨[J].铁道勘察，2013(6):31-35

[7]丁宏伟，李莉，等.大气降水对黄土滑坡的影响和控制[J].甘肃地质，2012，22(1):55-60

[8]黎志恒.兰州黄土滑坡与地表水入渗变形关系分析[J].甘肃科学学报，2003，15(专辑):131-134

[9]中铁第一勘察设计院.宝兰铁路洪亮营隧道地质灾害评估及整治报告[R].西安:中铁第一勘察设计院，2014

中图分类号：P64

文献标识码：B

文章编号：1672-7479(2015)03-0043-03

作者简介：周晓光(1983—)，男，2009年毕业于长安大学水文与水资源工程专业，工学硕士，工程师。

收稿日期：2015-03-17