川南某公路滑坡稳定性分析及防治对策研究

张尔品

(中国铁道科学研究院，北京　100088)

近年来，西部山区滑坡灾害日趋严重，已成为严重影响公路交通安全运输最主要的灾害之一。因此对公路边坡稳定性分析及其相应防护措施的研究显得尤为重要。本文以四川省凉山州某国道滑坡为例，该滑坡属于本地区较为典型的由降雨及重载汽车碾压等因素形成的公路滑坡。对该滑坡成因机制、稳定性分析及相应治理措施的探讨，不仅可为同类滑坡治理提供科学的理论依据，而且对边坡加固和滑坡的预测预报也具有一定的借鉴作用[1-2]。

1　工程背景

1.1　滑坡概况

四川省凉山州某国道滑坡是较典型的由于高强度降雨及超载、重载车辆反复碾压而形成的滑坡。滑坡位于海拔1 265 m至1 277 m范围内，滑坡前缘高程1 265 m，后缘高程1 277 m，相对高差约12 m；滑坡纵向长约50 m，横向宽约40 m，滑体平均厚约7.0 m，整体滑方量约为1.4×104m3，属小型滑坡，主滑方向20(°)，滑体为粉质粘土，滑面为基覆界面，滑床为粘土岩，产状约为328(°)∠2(°)。滑坡现场照片见图1，滑坡体平面图见图2。

1.2　地形地貌和气象、水文

滑坡点属山地，地形起伏较大。地面高程约1 258～1 280 m，相对高差约22 m。滑坡所在地区气候属中亚热带西部半湿润气候，昼夜温差大，气候垂直差异变化突出，干湿季分明，夏季暴雨和大暴雨出现频繁。

图1　滑坡现场照片

图2　滑坡体平面图

1.3　地层岩性

经钻探揭露出该边坡的典型横断面地质剖面(图3)。经分析得到此处滑坡的滑动面为基覆交界面。

图3　滑坡地质剖面

滑坡路段地层主要为第四系全新统残破积层含碎石粉质黏土(Q4el+dl),下伏新生界新近系昔格达组黏土岩夹砂岩(N2x)。第四系全新统残坡积层含碎石粉质黏土(Q4el+dl)碎石含量约5%，粒径2～20 cm，磨圆度较高，母岩为花岗岩；黏土岩夹砂岩为墨绿色—灰色，部分为半成岩状。

2　滑坡体成因机制分析及稳定性评价

2.1　滑坡成因机制分析

该滑坡位于公路外侧，其地形原本就有一定坡度，在公路滑坡一侧填方所形成的临空面也为土体滑动创造了条件；滑坡体表层为粉质粘土，结构松散，孔隙度大，利于地表水下渗，下部岩层相对隔水，地表水易沿岩层排泄，易软化基覆界面土层，形成潜在滑动面；在持续强降雨作用下，地表水下渗增加了滑体重度，地下水浸泡软化了基覆界面位置土体，在持续降雨作用下地下水排泄不及时，后部裂隙形成了较大静水压力，因此，在静水压力及动水压力的共同作用下，诱发了滑坡体沿基覆界面发生滑动。同时由于滑坡位于国道外侧，长期有货车满载、甚至超载通过，对滑坡的加载作用明显，进一步加剧了滑坡的滑移。

2.2　滑坡体稳定性评价

2.2.1计算模型及工况

对稳定性系数的计算可作为评价滑坡稳定性和后续治理措施制定的依据。综合考虑当地地质条件及气象、水文影响因素，本文按照：自重、自重+暴雨、自重+地震，3种工况对滑坡稳定性系数进行计算。

通过查阅以往资料、钻孔、探槽揭露潜在滑带，综合分析坡体可能剪出口，得出坡体可能发生折线型滑动。现选择图2中1-1’、 2-2’两个剖面进行滑坡稳定性计算。

2.2.2计算参数的选取

稳定性分析计算的主要参数为岩土体的容重、粘聚力、内摩擦角等。根据参数反演与经验指标和室内试验，确定按表1的参数进行稳定性计算。

表1　滑坡稳定性计算参数

2.2.3滑坡稳定计算与评价

按照传递系数法并结合理正岩土软件计算稳定性系数。根据表1参数及滑坡稳定状态分级(表2)，将3种工况下的计算结果归纳于表3。

表2　滑坡稳定状态分级

表3　滑坡稳定性计算成果

由表3可知，在仅有自重作用下，滑坡处于稳定状态；在暴雨状态下，在滑坡处于不稳定状态；在地震状态下，滑坡处于稳定状态。其稳定性状态与野外宏观判断基本吻合。

2.3　滑坡因素敏感性分析

粘聚力和内摩擦角是影响滑坡稳定性的两项重要指标。利用EXCEL软件及上一节计算结果对该滑坡已选择的两个剖面的粘聚力和内摩擦角指标进行敏感性分析计算。由计算结果可知，该滑坡在3种工况条件下稳定系数均对内摩擦角敏感，降雨较地震对滑坡影响更大。

3　防治措施

该滑坡的发展演变经历了一个漫长的过程，地层岩性为滑坡提供了物质基础，滑坡区覆盖层中粉砂质淤泥岩土物理力学性质较低，为滑坡形成易滑地层[3]；滑坡区位于构造侵蚀中山区，上缓下陡，形成临空面，因此为滑坡的启动创造了条件。因此，在多种不利因素，尤其是降雨作用下，导致了该处滑坡滑移失稳。根据现场滑坡稳定性宏观判断，滑坡处于欠稳定状态，再次发生滑动变形的可能性较大。

3.1　抗滑桩设计

由滑坡稳定性评价结果与现场实地勘察分析，在暴雨工况(工况二)条件下该滑坡处于不稳定状态，将威胁到场地安全，可能造成较大的经济损失。综合考虑稳定性要求及成本因素，决定采用抗滑桩对滑坡进行治理。

可考虑的治理措施为在公路外侧设置一道桩板墙(图4)。抗滑桩分为A、B两型。其中A型抗滑桩桩长15 m，桩径1.5 m×2.0 m，中对中间距5 m，共设桩5根；B型抗滑桩桩长17 m，桩径1.5 m×2.0 m，中对中间距5 m，共设桩5根。挡土板厚35 cm，高2 m。

图4　沿公路外侧抗滑桩设置

3.2　滑坡治理中的注意事项

1)应做好前期勘察工作。准确、全面的地勘资料不仅可为工程设计、施工提供科学的理论依据，且可对边坡加固和滑坡的预测预报具有重要的指导作用。

2)抗滑工程必须穿过滑动面一定深度。滑动面以下的抗滑桩长应占总桩长的1/3以上，以免造成抗滑工程的失效[4]。

3)由于重载车辆反复碾压也是此滑坡形成的主要原因之一，故还应考虑动荷载因素的影响，适当增加抗滑工程的安全冗余度。

4　结　语

1)本文利用传递系数法对滑坡在自重、自重+暴雨、自重+地震3种工况条件下的稳定性分别进行了计算。对滑坡影响因素敏感性进行了分析。最后根据计算分析结果提出了相应防治措施及防治建议。

2)抗滑桩通过滑动面以下的稳定层锚固作用来达到抗滑目的。其抗滑能力较大，污工数量较小。故，在本工程实例中优先考虑使用抗滑桩。

3)利用勘查测绘资料、现场岩土样品试验数据等对滑坡进行稳定性分析所得结果可较好地反映该滑坡稳定性现状，为滑坡彻底治理提供了可靠的依据，也可为同类型山区公路滑坡治理提供一定的参考。