株洲某岩质滑坡机制及防治措施

程鹏 杨旭东

（湖南省勘查设计研究院湖南 长沙 410000）

株洲某岩质滑坡机制及防治措施

程鹏 杨旭东

（湖南省勘查设计研究院湖南 长沙 410000）

株洲某岩质边坡位于某工业园区，高约35m，2013年底该工业园开始进行平场工作（近直立开挖，未作支挡），2014年年初发生滑坡。灾情发生后园区立即组织进行了应急治理，并展开了系统的滑坡防治设计，因对滑坡体认识不彻底，一直认为该滑坡属于本地区常见的土岩交界面滑坡，低估了下滑力。清除压脚覆土后坡体再次失稳，部分抗滑桩剪断。经多次补充勘察，最终查明了滑坡发生机制，确定了下滑力，调整了加固防治措施，结合监测数据，治理效果良好。该滑坡机制及防治措施对于同类型坡体具有一定借鉴意义。

土质滑坡；岩质滑坡；桩锚；挡土墙；削坡

1 前言

滑坡属于一种常见的地质灾害，常因人工无序开挖坡脚、坡体超载及暴雨诱发，对社会及人民生命财产危害巨大。本工程地处株洲，坡体地层主要为第四系粘土、石炭系灰岩、砂岩及页岩层，属土岩组合边坡。设计最开始采用工程类比，以土质滑坡模型为基础对坡体进行了加固设计，随着工况不断改变和天气暴雨等条件作用，坡体失稳，防治工程部分失效。为保障园区安全，通过专门的滑坡勘察后最终查明该滑坡属于多级岩质滑坡，并由此确定防治措施。

2 工程概况

拟建场地地貌单元为丘陵，微地貌为山丘坡地。场地标高在88.5～122.7m之间，坡底开挖高程83.5～90.2m，相对高差约34.2m，边坡总长约300m，边坡高度5.8～34.5～19.2m，边坡放坡坡角约50°。由于开挖坡度过陡，经雨水浸泡、人工卸荷等作用后，边坡出现崩塌和拉张裂隙（规模不大，裂缝宽度约15mm）。在经常性雨水及坡脚卸荷等作用下，边坡变形不断增大，至2012年10月，坡体失稳发生滑坡，坡体中段偏南及南端坡顶拉张裂缝达30cm，垂直落差可达2m。为保障边坡稳定，设计对该段边坡采用了单排抗滑桩+锚索及格构梁的加固形式（桩径800mm，桩间距1.0m，两排锚索，锚索长约15～20m）。2013年9月左右完成了边坡加固工程施工。因2014年春季雨水绵长，加上BC（具体分段见图2）段坡脚的土体因为场地平整被清走，最终诱发了BC段边坡部分区段再次滑坡（见图1）。为保障坡体安全，结合最终勘察结果，设计最终采取坡体通长坡脚增设重力挡墙、AB段在挡墙后增布一排抗滑桩的方案进行防治。由监测数据可知，经治理后，AB段在场地平整过程中至今尚未发生明显位移，坡脚及坡体局部有持续渗水。BC段坡体经治理后，仍处于蠕滑状态。

图1 压脚土体取走后发生的滑坡

3 坡体工程地质条件

3.1 地形地貌

拟建场地原始地貌单元属低山丘陵，地面标高变化于83.46～134.48m之间。

3.2 区域地质

拟建场地处于黄塘至均坝构造隆起带的南段，场地内未发现断裂构造。场地出露的地层有第四系土层及石炭系基岩，石炭系基岩组由炭质泥灰岩、页岩及砂岩组成。

3.3 气象与水文

株洲市属亚热带季风湿润气候区，春夏多雨秋冬干旱，暑热期长，严寒期短。据株洲市气象站（1954～2009年）气象资料，多年平均降水量为1409.5mm，降水天数175.2d。年降水主要集中在4～6月，占全年降水量的60%；平均年蒸发量为1299.9mm，年均气温17.5℃，极端最高气温40.5℃（1963年8月27日）极端最低气温-8℃（1967年1月16日），日照春夏两季较长，秋冬两季较短，历年元霜期约270d左右，年平均相对湿度78%。

图2 工程地质平面图

3.4 地层岩性

场地内埋藏的地层按自上而下顺序分述如下：

（1）第四系人工堆积（Qml）人工填土①：褐黄色，主要由强风化岩块混粘性土组成，松散状态，层厚0.50～5.90m。

（2）第四系坡残积（Qdl+el）粉质粘土②：褐黄色，不均匀含强风化碎块，呈稍湿，硬塑状态，切面稍有光滑，摇振无反应，干强度韧性高，层厚0.40～8.50m。

（3）石炭系（C）基岩：该岩组主要表现为炭质泥灰岩、页岩及砂岩互层。本次钻探揭露强风化炭质泥灰岩、全风化页岩、强风化砂岩、中风化炭质泥灰岩地层及滑带土层，其野外特征描述如下：

a.强风化（γ3）砂岩③1：褐黄色，细粒结构，中厚层构造，主要矿物成分为石英、长石和少量粘土矿物，节理裂隙极发育，岩芯破碎，岩芯呈碎块状。

b.全风化（γ3）页岩③2：褐灰、灰白色，泥质结构，薄层构造，主要矿物成分为粘土矿物，夹少量强风化岩块，节理裂隙极发育，泡水后易软化，岩芯极破碎，呈硬土或泥状。

c.滑带土③3：褐灰色，灰白色，主要成分为全风化页岩，含高岭土类粘土矿物，夹少量强风化碎块，呈湿，软塑状态。

d.强风化（γ3）炭质泥灰岩③4：灰黑、褐灰色，隐晶结构，中厚层构造，主要矿物成分为方解石、石英和粘土矿物，夹薄层页岩及砂岩（其中页岩层层厚约2～5cm，主要为粘土矿物成分，泡水后呈泥状），节理裂隙极发育，结构面泥膜覆盖，泡水后易软化。岩层产状局部变化较大，介于180°∠10～232°∠26°。

e.中风化（γ2）炭质泥灰岩③5：褐灰、灰黑色，隐晶结构，中厚层构造，主要矿物成分为方解石、石英和粘土矿物，节理裂隙发育，岩芯破碎。

4 坡体变形特点

4.1 滑体形态

滑坡平面形态呈圈椅状，滑坡剪出口标高基本与坡脚齐平。滑坡纵长50m，前缘高程86.00m，后缘最大高程116.00m，最大相对高差30.00m，滑体平均厚度为6～8m，主滑方向为308°。

4.2 滑体成分

滑体土——根据钻探和槽探显示，该段滑体土由人工填土①、粉质粘土②和强风化岩层组成。

滑带土——主要为全风化页岩层，富含高岭土类粘土矿物，结构面泥质充填物呈褐灰色，泡水后易软化。

滑坡床——主要为强风化岩层，褐红、褐灰色，主要为泥灰岩互层的基岩组，节理裂隙发育，雨季时，地下水较丰富。

5 事故分析、稳定性及下滑力计算

5.1 计算模型

以剖面9-9（见图3）作为验算剖面，采用折线法分别对土层滑移和岩层滑移进行了计算。

图3 9-9剖面图

滑坡推力计算如下：

5.2 计算参数

计算采用的岩土物理力学参数、抗剪强度指标根据室内试验、反演分析、工程类比及参考地区经验等来综合确定。滑体土及滑带土的抗剪指标及试验值如表1所示。

表1 滑坡稳定性计算参数综合推荐表

5.3 计算结果

以工程地质剖面9-9’作为计算剖面。

滑体ρ选用19.5kN/m（水上），20.5kN/m（水下），未滑坡之前的潜在滑带土C选用17.0kPa，φ选用21.0°；滑坡形成后至今，滑带土抗剪强度C选用14.0kPa，φ选用11.5°（因变形幅度不大且不连续，验算选用的抗剪强度略大于残余剪试验值），计算如表2。

根据计算可知，坡体以土岩结合面作为滑床时坡体不稳定。但同时应验算坡体深层滑坡的可能。本次验算可知，以页岩层作为滑动面验算时，坡体具备深层滑移条件，在合适的条件下，极易产生岩质滑动，后来的桩体剪断也验证了这点。本工程正是忽略了深层滑移的可能，低估了下滑力，导致了坡体的深层滑移。

综合以上可知本工程事故原因主要有以下几点：

（1）坡体页岩作为软弱夹层互层于砂岩及炭质泥灰岩中，该层抗风化能力弱，透水性低，泡水后呈软土状，抗剪强度急剧下降。坡体表部风化、卸荷裂隙极发育，降雨作用后，雨水顺岩层产状向坡体内部蓄积，而坡体泄水构造较少，造成坡体页岩强度的持续下降，以致BC段坡体取走压脚土体后发生深层次的岩质滑动。

（2）场地岩层空间分布不均，呈倾斜产出，且普遍发育软弱夹层，AB段岩体较BC段完整性高（炭质泥灰岩为主，页岩层较薄），坡体整体的抗剪强度强于BC段。所以才会出现场地平整及坡脚抗滑土体卸载后，AB段边坡未发现明显滑动，支护体也未见有明显位移。

（3）对软弱夹层抗剪强度取值偏高，忽略了其泡水后强度下降的幅度，导致压脚土体取走后安全系数过低，坡体失稳。

（4）对于不同地质条件坡体，未进行区别对待，缺乏概念设计理念，未分层验算不同岩土层可能发生的滑坡工况。本工程坡体岩层产状构成顺向坡，严格意义上来说，仅靠抗滑桩进行支挡是较为被动且安全度偏小的方案，宜首选卸载或锚索格构梁+抗滑桩方案。

表2 稳定性及剩余下滑力计算表格

6 最终调整方案

结合最终的勘察成果，设计采取了在坡脚通长增加一排素混凝土挡土墙、AB段增加一排抗滑桩的治理方案，同时辅以坡顶削坡减载。处理后至，坡体稳定，历经多个暴雨周期，未见变形增加，坡体加固效果良好。

7 结语

抗滑桩+锚索因布置灵活、适应面广的特点在滑坡治理中获得了广泛运用，但不能视滑坡即采用此法进行治理。部分滑坡体因发生机制复杂，规模巨大，采用桩锚经济上代价高昂，长效安全没有保障，治理方案应综合考虑各类加固方案的优劣而慎重决定。本工程通过治理实例，查明了类似工程滑坡发生机制，对同类工程治理具有较强的借鉴意义和参考价值。

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P642.22

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1004-7344（2016）16-0146-02

2016-5-20