揭博高速公路典型顺层边坡破坏机理分析及防治对策研究

高伟民（中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西 西安 710000）

揭博高速公路典型顺层边坡破坏机理分析及防治对策研究

高伟民
（中铁十二局集团第四工程有限公司，陕西 西安 710000）

摘 要：揭博高速公路分布较多的顺层路堑边坡。本文以K220+045～+257右侧路堑顺层边坡为例，采用地质调绘、病害调查和理论分析等等方法对顺层滑坡的病害情况及其发育规律进行分析，并提出相应的防治对策，为顺层路堑边坡病害治理提供了可借鉴的工程经验。

关键词：顺层；路堑边坡；破坏机理；防治对策

1引言

在边坡的稳定性问题中，顺层边坡因勘察资料不足、设计欠妥、人为扰动（包括开挖施工、爆破）或降雨等因素影响极易发生顺层滑坡。顺层边坡的破坏模式一般分为3种：①顺层滑移破坏：前缘坡脚临空时沿顺坡向层面或软弱结构面发生滑动破坏，这种破坏该模式最常见，相关的研究也较为系统全面。②溃屈破坏：当前缘坡脚处受阻时，岩层沿顺坡向软弱夹层或结构面发生剪切破坏，这种破坏模式发生的概率相对较小，相关的文献也很少；③弯折－崩塌破坏：当岩层直立或近乎直立时，容易发生此类破坏，该类破坏也较少。

汕头至湛江高速公路揭西大溪至博罗石坝段K220+045～+257右侧路堑边坡场区属于丘陵地貌，周边山坡较陡，然坡度约30～40°，线路与山脊线呈45°斜交切割山体中上部，坡顶反坡。边坡汕头端为长大深切沟谷，修有民居。坡顶覆盖层较薄，不足1m。根据勘察设计资料，边坡岩土层主要为第四系全新统残积层（Q4el）和侏罗系下统蓝塘群（J1ln）粉砂岩、页岩地层组成。地表无长年性水流，仅在雨季有短暂地表径流；地下水由上部土层孔隙潜水和深部基岩裂隙水组成，其补给来源主要靠大气降水的入渗补给。

现场开挖后可见坡顶覆盖层较薄，边坡主体为强风化粉砂岩及全风化炭质页岩，局部可见不均风化夹层，褐黄色～灰褐色、黑色。三级边坡中上部为强风化泥质粉砂岩风化界线，一级边坡K220+095～+150区段主要为炭质页岩，局部为全～强风化的花岗岩侵入岩脉，风化强烈，岩体极破碎，手搓有滑腻感。炭质页岩岩层产状：128°∠20°。其余边坡主体为强风化粉砂岩，局部可见炭质页岩出露。粉砂岩层产状主要为153°～180°∠20°～30°，岩体破碎，其节理产状主要为205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。线路走向279°。开挖后坡面潮湿，但未见明显地下水出露。

2 病害调查

2014年7月25日现场调查时，K220+104 ～+147段一级边坡坡面出现滑塌变形，其主要变形如下：

一级边坡在K220+104～+147段坡脚处有鼓胀变形，其中K220+115 ～+135段鼓胀明显。在K220+ 101～+104段发育有一条斜向侧界（汕头端）裂缝并延伸至二级边坡坡脚，裂缝走向为150°，缝宽2～10cm。在K220+147～+149区段发育有一条斜向侧界（湛江端）裂缝并延伸至二级边坡坡脚，缝宽5～15cm。滑坡体左右两侧周界裂缝呈近锯齿状，二级坡脚K220+101～+147段出现下错变形，下错高度约为20～50cm，相应区段一级平台及排水沟破损严重。现场调查时二级及以上边坡未见明显裂缝。

现场调查图片如图1所示。

3 边坡工程设计及实施情况

一级：坡高8m，坡率为1：1.25，采用钢锚管格梁+拱形骨架+三维网植草防护。

二级：坡高8m，坡率为1：1.25，采用拱形骨架+三维网植草防护。

三级：坡高不等，坡率为1：1.25，采用三维网植草防护。

边坡原设计为三级边坡，现场调查时边坡已开挖至一级坡脚，边坡防护工程及坡表排水系统尚未实施。

图1为一级边坡滑塌（K220+104～+147区段）坡顶反坡。

4 边坡变形破坏机理分析及发展趋势分析

（1）边坡地质条件较差，本边坡主体为强风化粉砂岩及全风化炭质页岩局部可见不均风化夹层，炭质页岩岩层产状：128°∠20°，强风化粉砂岩层153°～180°∠20°～30°，岩层斜交顺倾线路，层面倾角约小于开挖坡角，易形成顺层滑动，不利于边坡的整体稳定。此外，边坡受构造作用强烈，强风化粉砂岩破碎，岩体呈碎块状，岩体节理发育，边坡节理主要有：205°～238°∠65° ～81°、160°∠72°等。由边坡坡面与岩层结构面关系赤平投影图（图2）可知，边坡岩土体的层面与节理面易形成V型楔形体等不利组合面（L1与L4、L2与L4等），不利于边坡稳定。这是边坡失稳变形的主要原因之一。

（2）边坡岩体主要为强风化粉砂岩及全风化炭质页岩，岩体节理发育，地表水下渗通道顺畅，炭质页岩遇水后易软化。尤其受前期降雨的影响，地表水下渗润滑炭质页岩等，致使边坡抗剪强度降低，且增加边坡自重，造成边坡K220+101～+147段出现滑坡病害。这是边坡失稳变形的外因之一。

（3）由于边坡开挖卸荷作用，在开挖坡面附近的一定范围内应力水平急剧降低，边坡应力调整，临空面应力释放，边坡原有的节理张开或产生新的节理，形成边坡开挖卸荷松弛区，影响坡体的整体稳定。这是边坡失稳变形的外因之二。

本工程滑坡属于顺层滑塌破坏。若不及时进行治理，在边坡岩土体自重及外界不利因素作用下，一是加速滑塌体往两侧发展，诱发更大范围的滑塌破坏；二是滑塌将进一步沿顺倾结构面向深层发展，向后牵引坡体变形，诱发更大规模的滑坡变形。

5 防治对策

（1）清除一级边坡滑塌区段内的松散体后坡面采用锚索格梁进行加固，并在炭质页岩出露区段适当增设支撑渗沟，滑塌区段建议采用砂袋或浆砌片石等嵌补回填。二级边坡采用锚杆格梁加固，三级边坡维持原设计。

（2）边坡稳定性计算结果。

结语

本文从地质调绘、边坡变形迹象调查、工程及水文地质条件分析等方面入手，典型顺层路堑滑坡灾害的地貌特征、滑动变形特征及破坏机理进行了分析，并总结了其防治对策，提出以下结论：

（1）顺层路堑边坡是病害的多发路段，其中前缘剪出式顺层滑动破坏，则是此类路堑边坡最常见的病害类型。

（2）层面为顺坡向缓倾，且层间夹软弱夹层，则是该类病害发生的地质基础；边坡开挖导致坡体松弛，雨季雨水大量集中补给地下水，是此类病害发生的诱因之一。

（3）边坡开挖后未及时进行锚固，是造成边坡病害的重要诱发因素。

（4）当堑顶为反坡或缓坡时，设计可考虑采用刷方减载的措施（降低坡高+宽大平台）。

（5）顺层路堑边坡在公路设计施工中往往重视和投入不够或加固不及时，因此：

（6）在边坡开挖1～2级后立即进行地质调绘，查清层面与坡向的关系，以及层间是否存在软弱夹层，及时进行动态设计。

（7）在施工时严禁大开挖和爆破，应坚持“开挖一级、加固一级”的原则，并注意及时设置临时地表排水措施，阻止雨水通过坡面向下渗透，同时加强边坡监测。

参考文献

[1]JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].

[2]徐邦栋. 滑坡分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[3]杨明亮，等.高速公路路堑边坡顺层滑坡分析与治理[J].岩石力学与工程学报，2005（12）.

[4]徐卫亚，等.滑石板顺层岩质高边坡稳定性及加固措施研究[J].岩石力学与工程学报，2008（07）.

[5]张玉芳，王春生，张从明.边坡病害及治理工程效果评价[M].北京：科学出版社，2009.

中图分类号：U418

文献标识码：A