张石高速公路K21+800m紧急避险车道滑坡成因分析与防治建议

[摘要]张石高速公路K21+800m紧急避险车道滑坡地质灾害为一小型浅层松散物蠕滑型滑坡，滑坡造成紧急避险车道和车辆损毁并造成人员伤亡，本文通过实地调查和资料整理分析，分析了滑坡的成果和诱发因素，对该滑坡稳定性进行了现状和预测评价，提出了滑坡防治措施建议。

[关键词]张石高速公路 紧急避险车道 滑坡 成因分析 防治建议

[中图分类号] U412.36+6 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-389-2

0引言

张石高速公路（编号S010）是河北省高速公路网主骨架“五纵六横七条线”规划中“五纵”的重要组成部分，是河北省政府“6+3”重点项目之一。张石高速公路张北南至张家口北段2011年10月28日通车，该路段位于内蒙古高原与冀西北山间盆地的过渡地带，是连接二者的唯一交通主干线，地形落差大，地质条件复杂，不良地质现象发育，高速公路坡陡弯多，北向南下坡方向修建有多处紧急避险车道，为刹车失灵的车辆提供紧急避险场所。K21+800m处紧急避险车道滑坡地质灾害发生于2013年6月，已造成多次事故，目前该处紧急避险车道已经停用。

1滑坡区域地质环境条件

张石高速公路K21+800m紧急避险车道位于张家口市万全县膳房堡乡膳房堡村东北，滑坡体位于张石高速南行下坡方向西侧紧急避险车道部位，滑坡后缘位于紧急避险车道尾部外侧（见平面图），滑坡造成了紧急避险车道部分坍塌。

该滑坡所处区域属于冀西北山间盆地与内蒙古高原过渡地带，多年平均降水量为371mm，其中70%集中在6～8月，日最大降水量59mm。滑坡附近区域地震动峰值加速度0.10g，地震设防烈度Ⅶ度。主要出露地层岩性为白垩系土井子组砂岩、泥岩，第三系汉诺坝组玄武岩和第四系松散堆积地层。滑坡体部位出露地层为白垩系上-中统土井子组（K2-3t）和第四系上更新统-全新统坡洪积（Q3-4dl+pl）地层。

白垩系上-中统土井子组（K2-3t）地层岩性为灰白色、砖红色或灰绿色砂岩、泥岩，砖红色、灰绿色泥岩以透镜体的形式赋存于灰白色砂岩之中。灰白色砂岩为粘土质砂岩，强风化，遇水易软化，强度降低；砖红色泥岩，强风化，干燥时较坚硬，湿润时强度降低。第四系上更新统-全新统坡洪积（Q3-4dl+pl）地层岩性主要为粉质粘土，厚度一般0.5m～4.0m，坡体中间较厚，前缘和后缘较薄，表层富含植物根系和腐殖质。滑坡体附近分布有少量第三系汉诺坝组（N1h）黑色玄武岩。

滑坡体附近地下水以降水入渗补给为主，以风化带潜水和层间水的形式流经砂岩、泥岩区，最终补给坡下的沟谷潜水。

2滑坡地质灾害特征

如平面图所示，滑坡体（图上Ⅰ部位）东西长约167m，南北宽约75m，分布面积约9300m2，滑坡体后缘海拔高度1300m，前缘坡脚最低处海拔高度1273m，高差27m，坡向285°～300°，坡度11°～27°，据估算，滑坡体体积约7500m3，属小型滑坡。根据观测资料推算，滑坡滑移速度为1.7mm/d。

坡体后缘因滑移变形，造成紧急避险车道尾部西侧半幅坍塌，坍塌段长约30m，地表下陷0.5～1.5m。滑坡体中部较平缓，坡度13°左右，发育有多条拉张裂隙，宽度10～30cm不等，深度0.5～1.5m。滑坡体前缘（图上Ⅱ部位）坡度23°左右，发生明显滑塌，可见密集拉张裂隙和因滑塌而歪斜的树木。在前缘滑塌部位中间地带，发现6处明显地下水溢水点。

滑坡体上部主要为第四系坡洪积黄褐色粉质粘土，土质较松散，厚度一般0.5m～4.0m。松散堆积物下伏地层为白垩系土井子组砂岩、泥岩，部分地段分布有少量第三系汉诺坝组黑色玄武岩，控滑结构面为松散堆积物与白垩系土井子组砂岩、泥岩接触面，岩性为严重风化的灰白色、砖红色或灰绿色砂岩、泥岩（见剖面图），控滑结构面倾向285°～300°，倾角12°～16°厚度约10～30cm，分布连续性较好。

在滑坡体南侧区域（图上Ⅲ部位），与滑坡体（图上Ⅰ部位）相邻，地表形态相似，地层结构相同，地表可见阶梯状地形，未发现明显滑动迹象，推测其可能为潜在滑坡体。

3成因分析与诱发因素

根据调查资料分析，滑坡体（图上Ⅰ部位）前缘坡脚处临空，两侧受沟谷水流侵蚀冲刷深度0.5～1.1m，滑坡体具备了滑移的空间条件。控滑结构面为松散堆积物与白垩系土井子组砂岩、泥岩接触面，岩性为灰白色、砖红色或灰绿色砂岩、泥岩，倾向285°～300°，倾角12°～16°，控滑结构面倾向与滑坡体坡向相同，控滑结构面下部砂岩、泥岩透水性弱，而上层第四系松散地层透水性强，坡面较缓，大气降水大部分渗入地下，当入渗到控滑结构面后受阻聚集，大部分沿控滑结构面流动，砂岩、泥岩遇水软化成软塑甚至流塑状态，强度降低，阻力变小，再加上地下水在控滑结构面的向上浮托作用，从而引起上部松散物坡体（图上Ⅰ部位）的滑动。在坡体后缘部位，紧急避险车道基础对坡面的巨大压力，促进了坡体失稳，坡体滑动导致紧急避险车道尾部地基失稳，造成坍塌。

滑动坡体前缘（图上Ⅱ部位）坡度较陡，地下水沿控滑结构面出露地表，在后部滑坡体（图上Ⅰ部位）近水平方向推力和自身重力作用下，发生大面积滑塌，滑动位移明显大于坡体中后部。

潜在滑坡体（图上Ⅲ部位）地表形态、地层结构与滑坡体（图上Ⅰ部位）相似，具备了滑动临空面、控滑结构面等要素，而近期未发现明显滑动迹象的原因，可能是与滑坡体（图上Ⅰ部位）相比，坡面相对平缓，具备阶梯状坡面形态，后缘没有紧急避险车道基础造成的地表压力有关，推测坡体Ⅲ可能在历史时期发生过滑动，造成坡面阶梯地形，目前处于相对稳定状态，而一旦外部条件改变，有再次发生滑动的可能。

导致滑坡发生滑移的主要因素有：

（1）地形地貌：缓坡地形、前缘较陡的临空面和坡体两侧沟谷水流侵蚀下切形成临空面，松散物坡体具备了滑移的空间条件。

（2）坡体结构：上部为第四系松散地层，透水性好而不含水，下部为白垩系土井子砂岩、页岩，透水性差，接触面倾向倾角与滑坡体坡面倾向倾角相近，接触面遇水软化，上部坡体具备了沿接触面滑移的物质条件。

（3）地层岩性：大气降水入渗受阻在接触面聚集，砂岩、泥岩遇水软化成软塑甚至流塑状态，强度降低，阻力变小，形成滑动面。

（4）大气降水：滑坡体表层为第四系松散物，坡面较平缓，降雨易入渗到滑坡体内部，增加了坡体自重，软化了岩土体，同时降低了控滑结构面强度，对滑坡整体稳定性产生不利影响，是滑坡发生滑动的主要诱因。

（5）地下水：大气降水通过入渗转化为地下水，在控滑结构面入渗受阻，降低控滑结构面力学强度的同时，对上部滑坡体表产生一定的浮托作用，对整个滑坡体换稳产生较大的影响。

（6）后缘加载：紧急避险车道基础的自重，产生对坡体后缘地面的巨大压力，推动坡体向前滑移。

（7）震动：高速公路上快速通过的重型车辆在路面产生低频震动传导到上部土体和控滑结构面，促进了坡体的滑移。

造成滑坡体滑移的主要诱发因素是：大气降水、后缘加载和震动。

4稳定性分析与发展趋势

根据观测资料和分析，滑坡体处于不稳定状态，滑移速度将维持现有速率，由于滑坡体蠕滑速度较小，且滑动速度受大气降水影响，滑坡体滑移至稳定状态需要相当长一段时间，预测在现状外部条件下，其发展趋势为不稳定。

5防治建议

对滑坡进行进一步的勘查，在勘查的基础上提出防治方案。根据目前掌握情况，提出如下初步防治建议：

（1）加强监测，安装滑坡监测仪器；

（2）坡面排水，修建排水沟渠，减少大气降水入渗；

（3）紧急避险车道重新修建，基础应座落在深部稳定的岩土体上；

（4）坡面灌木绿化，植物根系可以增加坡体稳定性。

6结论

张石高速公路K21+800m处紧急避险车道滑坡为一小型浅层松散物蠕滑型滑坡，坡体滑动造成了紧急避险车道失稳坍塌，滑坡的形成与地形地貌、地层岩性、水文地质、后缘加载和震动有一定关系，滑坡主要诱发因素为大气降水、后缘加载和震动，目前处于不稳定状态，预测发展趋势为不稳定，主要防治措施建议为监测、坡面排水、后缘减载和坡面植被防护。

参考文献

[1]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查规范[S]

[2]河北省地矿局第三地质大队 张家口市国土资源局，张家口地质矿产 地质出版社，2013

[3]陈迎辉等 万全县地质灾害防治" 十二五"规划专题研究报告[R]，张家口，2011.