某高速公路龙头村滑坡稳定性及形成机理

李鹏宇

(中铁济南工程技术有限公司，山东济南　250022)

A Highway Leading Village Landslide Stability and the Formation Mechanism

LI Pengyu

某高速公路龙头村滑坡稳定性及形成机理

李鹏宇

(中铁济南工程技术有限公司，山东济南250022)

A Highway Leading Village Landslide Stability and the Formation Mechanism

LI Pengyu

摘要龙头村滑坡所处地区为构造剥蚀丘陵地貌，上部第四系覆盖层厚度较大，最厚可达22.5 m，下伏基岩为白云岩。前期河流改道和高速公路路堑施工在坡脚形成了20多米高的临空面，加之雨季连续降雨，很快发展形成了滑坡。通过钻探及取样试验，查明了该段滑坡的规模及分布范围并对该工程的滑坡机理进行分析，可为类似工程治理提供借鉴。

关键词高速公路滑坡形成机理稳定性

郧十高速公路K18+680～K18+900段以大桥及路堑方式通过。根据调查，该段线路左侧坡体于2012年5月发现有细微的裂缝，但不明显；高速公路路堑及桥涵基础于2012年8月开始施工，2012年11月位于坡体上的房屋厨房墙体开裂；2012年12月，发现山体出现一定数量的裂缝；2013年5月，发现山体出现较多断续的裂缝；2013年6月，该区连续几天降雨，雨水下渗；2013年7月裂缝发展迅速，并连通，开始发生蠕滑变形，最终形成了滑坡。

1工程地质特征

1.1　地形地貌

滑坡区属构造剥蚀丘陵地貌区，地势起伏较大，总体地势东高西低，上陡下缓。高速公路穿过地段地表为农田 ，并以桥梁及路堑形式通过。线路左侧为山体，自然坡度约18°。龙头村滑坡近南北走向，形似“凸”字，顶端及左右两侧与山体相连，底端紧邻高速公路K18+680～K18+900段，前沿迎河，河内常年流水。

滑坡体上为分布有较多台阶，滑坡体左右两侧高，中间低，呈不对称“V”字形。

1.2　地层岩性

滑坡地区山体表层覆盖第四系全新统残坡积粉质黏土、碎石，一般厚4.2～22.5 m，底部冲沟分布第四系全新统冲洪积粉质黏土、卵石，下伏震旦系上统灯影组白云岩，呈灰白色，局部条带状分布全风化层，呈砂土状；强—中风化层节理发育，岩体破碎。

1.3　地质构造

据区域地质资料及现场地质调绘结果，滑坡区地质条件较为简单，断层与褶皱不发育。

滑坡区出露基岩岩性为震旦系上统灯影组白云岩，从高速公路路堑岩石露头处量测岩层产状为270°∠32°，岩体破碎，节理裂隙发育，主要为原生节理，贯通性好，呈闭合—微张开状，其面不光滑。滑坡区裂隙很发育，主要由滑坡体拉张和剪切作用形成。

1.4　水文地质

滑坡区前沿为河流，河内常年流水。地下水主要为第四系孔隙水及少量基岩裂隙水，孔隙水包括上层滞水及孔隙潜水，孔隙潜水主要赋存于河沟中部及两侧冲洪积形成第四系全新统碎石层，上层滞水主要分布于山坡两侧残坡积碎石层。孔隙潜水水量贫瘠，主要接受河沟溪流及降水补给，上层滞水水量较微弱，分布不均匀；基岩裂隙水赋存于基岩节理裂隙中，水量较贫乏。

2滑坡主要特征

2.1　滑坡体空间特征

滑坡周界以外为震旦系上统灯影组白云岩地层，上部覆盖薄层第四系地层，表层树木茂密；滑坡周界以内为厚度较大的第四系坡残积黏性土、碎石土地层，种植农作物，几乎无树木，滑坡区坡脚在高速公路施工前修建了长60 m、宽4 m、深3.5 m的河道，与高速公路开挖的路堑以及路堑上方凌空面形成了上、中、下三级边坡，上、中、下三级坡度分别为48°，14°和51°左右，坡高分别为13.7 m、5.8 m、和8.5 m。顶部与底部高差最大可达28 m，土体松散，易崩塌。

滑坡体平面形态呈“凸”字形，主滑方向与线路近于垂直相交，滑坡后缘高程约458.00 m，前缘高程约362.00 m，相对高差96.00 m。滑坡体左右两侧高，中间低，斜坡坡度约18°。

滑坡体沿主滑方向最大长度为380.0 m，垂直于主滑方向最大宽度为210.0 m，滑坡体范围53980 m2，滑坡体最大厚度约22.5 m，平均厚度约10.2 m，滑坡体体积约5.5×105m3(如图1)。

图1　龙头村滑坡平面示意

2.2　滑坡体变形特征

下部改建河道于2013年3月施工，5月竣工；该段高速公路路堑及桥涵基础于2012年8月开始施工， 2013年5月，发现山体出现断续的裂缝；2013年6月，该区连续几天降雨，雨水下渗，2013年7月裂缝发展迅速，并连通，滑坡周界已封闭成环。滑坡壁错台裂缝最大高度可达0.5 m；滑坡体沿着既有开挖河道的临空面向前发生了蠕滑。

勘察期间对滑坡体水平、竖向位移进行了观测，根据龙头村滑坡部分测点水平位移及沉降统计，滑坡体自2013年8月9日至8月28日发生的最大水平位移为221.8 mm，最大沉降值为88 mm。

根据现场地质调查和观测点位移情况，确定该滑坡主滑方向为310°。

2.3　滑坡体滑动面及滑床特征

(1)滑坡体

滑体土属第四系残坡积堆积物，物质成分包括黏土、粉质黏土、碎石及少量的强风化白云岩等，其中黏土、粉质黏土分布厚度小，为可塑—硬塑；碎石分布较普遍，层厚变化大。潮湿程度一般为稍湿，局部地段由于存在上层滞水再加上近期雨量较大潮湿程度为潮湿或饱和；密实程度为中密—密实；碎石含量50%～70%，白云岩质。

图2　滑坡体2-2′剖面

根据勘察揭示，滑坡体最大厚度约22.5 m，厚度变化大，并表现出后缘稍薄、中部前部厚的特点，见图2。钻探及监测揭示的滑动面多位于碎石与强风化岩交界面部位，局部位于强风化岩及碎石中间，强风化白云岩厚度一般不超过3.0 m。

(2)滑床

滑床物质成分为震旦系上统灯影组白云岩，灰白色，强—中风化，强风化层岩芯一般呈碎块状，属较软岩；中风化层岩芯呈碎块状，少量短柱状，属较硬岩。

(3)滑带土

勘察及监测数据揭示，滑动带迹象较明显，以第四系堆积层与基岩接触面相对软弱的全风化白云岩和碎石为主，一般呈软塑状。滑带土在部分钻孔和探井中均有揭示，局部可见擦滑痕迹，尤以探井揭示滑带土迹象更为明显。根据滑动特征推测，滑坡体基本沿第四系堆积层与基岩接触软弱结构面滑动。

监测数据揭示，除现滑动面(带)以外，还存在潜在滑动面(带)，潜在滑动面(带)有较小的错动变形。

3滑坡形成机理

龙头村滑坡的形成是内因和外因综合作用的结果。内因方面：滑坡处受区域地质作用影响，附近岩体较破碎，强风化岩石强度较低；滑坡体中前部残坡积堆积物厚度较大，土体较松散；第四系松散土体与下伏基岩间存在软弱夹层。外因方面：该高速公路穿过滑坡体前缘抗滑地段，并以路堑或桥梁的形式通过，路堑边坡开挖加之之前形成的改河边坡在局部形成高达近30 m左右的高陡临空面，实际上相当于对滑坡前缘土体形成卸荷。由于滑坡体前缘抗滑力减小，滑坡体原有的稳定平衡被打破，导致龙头村滑坡的产生，成因上划分属牵引式滑坡。

3.1　定性分析

从滑坡体物质组成方面分析：滑体土物质成分包括残坡积堆积物、局部分布的破碎岩体和沟内存在的少量冲洪积黏性土，因结构被扰动，大部分岩土体胶结性差、孔隙率大、渗水性好，局部土体呈软塑状，岩体松散、破碎，坡体表部裂缝普遍分布，周界剪切裂缝和后缘拉张裂缝明显。因此，滑坡体整体性不强，易于拉裂，边坡自稳能力差。从监测结果看，该滑坡已处于蠕动下滑阶段。

从影响滑坡因素分析：主要因素为降雨及人为施工活动。持续降雨使雨水渗入滑体土内部，使滑坡体重度增大，抬高了地下水位，使得滑带土抗剪强度等力学性质下降，进而增加了下滑力，促进了滑坡失稳。抗滑段开挖卸载诱发了滑坡的产生，滑坡体经过滑动即将重新建立起平衡状态，整治前不宜受到新的施工扰动。高速公路建成并投入运营后，地震及振动荷载对滑坡稳定性也会产生不良影响。

3.2　定量分析

滑体土物理力学指标选取如表1。

表1　稳定性计算参数建议值

(1)稳定性计算

依据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)中基于极限平衡理论的折线形滑动面条分法和传递系数法来计算滑坡的稳定系数及剩余下滑推力。当滑动面为折线时，按下列公式计算

Ri=Nitanφi+ciLi

Rn=Nntanφn+cnLn

式中Wi——第i块滑坡体的重力/kN；

Ri——第i块滑动面上的抗滑力/kN；

Rn——最末块滑动面上的抗滑力/kN；

Ni——第i块滑动面上的法向分力/kN；

Ti——第i块滑动面上的切向分力/kN；

ψi——第i块滑动面的内摩擦角/(°)；

ci——第i块滑动面的黏聚力/kPa；

Li——第i块滑动面的长度/m；

ψi——第i块剩余下滑力传递至i+1块时的传递系数(j=i)；

θi——第i块滑动面与水平面的夹角/(°)。

根据上式计算求得饱水状况下，三个剖面稳定系数分别为0.960、0.828、0.852；由此判明该滑坡处于整体滑动破坏阶段。

(2)滑坡稳定性综合评价及发展变化趋势预测

通过对龙头村滑坡的定性和定量分析可知：整个滑坡体结构已受到破坏，坡体表部裂缝普遍分布，周界剪切裂缝和后缘拉张裂缝明显，现状稳定性差，尤其是在持续降雨条件下，随雨水渗入，可能导致滑坡整体下滑再次加速。该滑坡严重影响高速公路的施工安全及将来的安全运营，并影响到山体上及山体下居住百姓的正常生活，应尽快采取措施加以整治。

4滑坡整治方案建议

建议根据影响滑坡稳定因素、地形地貌以及工程施工情况，选择技术可行、经济合理的削方减载方案。

为了彻底根治滑坡地质灾害，考虑到目前边坡已经下滑，施工抗滑桩在一定范围内会加剧坡体下滑速度，可不考虑抗滑桩方案，直接对滑坡体中上部主滑段土体进行削方减载，使得坡面不存在下滑力，同时恢复利用原有河道，部分多余土方可弃至前缘坡脚进行填土反压。

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[13]TB10012—2004铁路工程地质勘察规范[S]

中图分类号：P642

文献标识码：A

文章编号：1672-7479(2015)03-0050-04

作者简介：李鹏宇(1981—)，男，2004年毕业于吉林大学勘查技术与工程专业，工程学士，工程师。

收稿日期：2015-02-04