贵州沿河至榕江高速公路合兴滑坡稳定性分析

孟晋杰 杨建强

【摘要】：本文在野外工程地质调查与岩土工程勘察的基础上，对"合兴滑坡"采用定性数值模拟分析方法，分析了滑坡产生的机理、类型及特征，表明该滑坡的类型属强风化泥岩夹土中厚层滑坡。滑坡整体在自然状态下处于基本稳定状态，后期由于路基开挖施工，破坏了原地面临界稳定状态，在坡体自重及地下水及岩层顺层间润滑泥作用下，出现了滑坡。通过采取清方、抗滑桩、排水、坡面防护对滑坡进行了综合治理，并对滑坡体进行动态监测。

【关键词】：滑坡；稳定性分析；数值模拟；抗滑桩

1引言

"合兴滑坡（路线桩号K104+060～K104+287）"深挖路堑位于德江县合兴镇中寨村东南侧，沿轴线地面高程858.95～887.44m。该段长约227m，线路设计路面高程859.29～862.83m，长236m，坡度2.0%，按设计高程开挖后，轴线左侧最大挖方深度约34.48m。单幅路基设计宽度为10.75m，设计挖方边坡坡比为1：0.75～1：1.0。

2地质环境条件

2.1区域地质概况及地层岩性[1]

路堑区出露地层岩性主要有残坡积层粉质粘土、志留系下统龙马溪群页岩及奥陶系中上统泥质灰岩。

2.2地质构造[1]

路堑区位于宽平正断层东侧上盘，该段线路走向与宽平正断层走向平行，路堑区距离断层面约150m，岩体受断层影响，挤压破碎严重，层面挠曲，节理裂隙发育，局部充填有粘性土。受断层影响路堑区节理裂隙发育，均以高陡倾裂隙为主。

3滑坡基本特征及稳定分析评价

3.1滑坡基本特征

滑坡变形区平面形态呈半圆形，前缘以开挖边坡坡脚线为界，后缘以最后一道张拉裂缝为界，两侧以微地貌冲沟为界，纵长约145m，宽约215m，平面面积约2.44×104m2，平均厚度约为10m，体积约24.4×104m3。

3.2边坡变形宏观分析评价

（1）变形特征

据当地村民反应边坡上部出现裂缝后，施工单位立即对整个边坡进行排查并布置了监测工作量，边坡顶部距离坡顶开挖线100m范围内呈现多条裂缝，后缘线裂缝宽约2～3cm。根据监测资料及常规排查，坡顶裂缝不断增加，并逐步向后源扩散，已有裂缝宽度逐步加宽，并向两侧延伸，表明该路堑边坡已处于蠕滑变形阶段。半个月后边坡体后缘裂缝较之前延伸了5～10m，新后缘裂缝宽3～5cm。山体后缘上方民房出现开裂现象，但周围未发现裂缝痕迹。

（2）变形破坏的模式

线路位于斜坡前缘，其走向与边坡延伸方向及宽平正断层走向一致，线路施工开挖斜坡前缘，并在其左右两侧形成路堑边坡，尤其在线路左侧形成高达30m的岩质边坡。

边坡开挖坡体前缘（前缘减载），破坏了岩土体原有的应力平衡状态，在边坡临空面及坡脚一带因应力释放产生卸荷，破坏了边坡岩体的完整性，降低了坡体的抗滑力。路堑左侧开挖边坡坡向为291°22'，形成的边坡主要为顺向坡，倾角约为10～15°。边坡岩体为页岩，薄层状构造，性脆，为软质岩，易崩解开裂，且岩体受构造影响，局部挠曲，陡倾裂隙发育，岩体被切割呈块状。经钻孔揭露，强风化层中多见泥化夹层，个别中风化钻孔见泥化夹层。

（3）稳定性宏观判断及发展趋势

经工程地质调绘及调查访问知，天然斜坡未见明显变形迹象，处于基本稳定～稳定状态。现坡顶上方产生多条张拉裂缝，仅在两侧边缘见微量剪切裂缝，在停止施工后，坡体上已有裂缝缓慢张开向两侧延伸贯通外，后缘未继续向后发展，表明开挖边坡现状处于欠稳定状态。但边坡在风化卸荷等内营力作用下，在降雨入渗、震动等外营力作用下，其物理力学性质将进一步降低，其稳定性将进一步降低，边坡可能产生失稳破坏。

4滑坡稳定性分析

本文采用数值模拟软件ANSYS分析"合兴滑坡"的稳定性。目前南方大部分滑坡都是在多雨季节连续强降雨导致的，本次通过计算对滑坡在自然状态和开挖施做抗滑桩后的两种状态的边坡稳定性都进行了计算分析其稳定性。

4.1数值模拟分析滑坡稳定性

（1）模型建立

边坡模型左右边界采用法向约束，底部采用固定端约束，共同构成模型的边界条件，上部滑坡体和下部基岩的接触面采用Targe169和Conta172进行模拟。

（2）结果分析

①Y方向应力

通过从分析可知滑坡体在抗滑桩施做前Y方向最大应力位于边坡中部坡率最大处，滑坡体从上层到下层逐渐增加，抗滑桩施做后在Y方向应力减少约47%，这表明滑坡体下滑力大大减少，抗滑桩起到的岩土体下滑的作用。

②XY方向剪应力

通过分析可知滑坡体XY方向最大剪应力位于滑坡体中上部和中下部坡率发生陡变处，这表明滑坡体将在这两个位置开始发生剪切破坏进而发生滑坡剪出，本次滑坡体就是在路基边坡开完后未及时支护导致剪应力集中并在坡面连通后发生滑坡。施做抗滑桩后剪应力发生了重新分布，最大剪应力发生在两排抗滑桩的底部，滑坡体的剪应力大大减少。保证了滑坡体不发生剪切破坏，保证了滑坡体的稳定。

③总位移

通过分析可知滑坡体最大位移位于滑坡体中部，并往坡脚处逐渐减小，在施做抗滑桩前，滑坡体将从边坡中部开始产生蠕变滑移并逐渐产生滑坡，在施做抗滑桩后由抗滑桩抵抗下滑力，使其位移减少将近50%，保证边坡的稳定安全性。

5滑坡治理方案

上述数值模拟表明该天然斜坡在自然状态下是稳定的，在边坡开挖后饱和状态下是不稳定的，因此该路基边坡在开挖发生滑坡后采取了进行"滑坡清方+放缓坡率+两排抗滑桩+治水+坡面防护"的综合治理方法。

5.1清方、放缓坡率及防护方案

变更后设计边坡坡率第1、2级1：1采用锚索框架梁防护，第3级1：1.5采用锚杆框架梁防护，第4级1：1.75，第五级1：2，第四、五级采用人字形骨架植草防护。边坡应严格按照开挖一级、防护一级的顺序施工，结合永久性排水设施做好施工期间的临时排水工作。若雨季施工，开挖后须采用临时遮盖或其他措施；对坡面进行及时防护；同时按设计要求加强边坡施工开挖过程中监测工作。

5.2抗滑桩方案

从滑坡区的地形地质条件、滑坡的性质、推力及安全等因素综合考虑，本滑坡治理时采用两级排抗滑桩进行支护，分别阻抗现状边坡滑移面和开挖至设计路面潜在滑移面。

5.3治水

水是导致山体滑动的关键，必须将供给滑动带的水源予以切断。滑坡后缘裂缝地表水入渗是危害滑坡的主要因素，宜在滑坡后缘以外设置环形截水沟，以拦截和旁引滑坡范围外的地表水，使之不进人滑坡区；在滑坡体表面上修建树枝状排水系统，在边坡下部采用仰斜式排水孔系统，尽快将地下水排出，以达到排水疏干的效果，增加滑坡岩土体的抗滑力。

6结论与建议

本文通过针对路堑开挖后滑坡的成因机理、稳定性分析、治理方案等定性、定量研究，得到以下结论：

（1）本滑坡属强风化泥岩夹泥的牵引式滑坡；

（2）在天然状态下，该滑坡整体处于基本稳定状态，但稳定安全储备不高，在路堑开挖后未及时进行支护，再遇上在连续降雨很容易导致其发生滑坡，因此对于强风化页岩、泥岩等软质岩高边坡在设计时要加强勘察、设计防护、施工的规范性，以防滑坡事故的发生；

（3）采用"滑坡清方+放缓坡率+抗滑桩+治水+坡面防护"的综合治理方法治理，采用人工挖孔灌注桩作为该工程支挡措施；坡顶上部截流堵源，坡体内排水疏干；夯实坡面，并采用骨架植草护坡；

（4）目前沿河至榕江高速公路项目部已对该滑坡进行了变形监测，建议在下一步施工时开挖后及时支护，加强对滑坡的动态监测。

参考文献

[1]沿河至榕江高速公路工程地质详细勘察报告.北京.中交一公局公路勘察设计院有限公司.2013

[2]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規范

[3]候运秋，刘代全.某高速公路倾斜基底高路堤滑坡机理分析与治理[J].公路