K66+620～K66+845段滑坡诱发因素及稳定性分析评价

王 建 伟

(山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030000)

0 引言

由于黄土具有结构疏松多孔、节理发育、高湿陷性、工程力学强度弱的特点，导致黄土地区滑坡灾害频繁发生，尤其是近年来在高速公路的建设中，滑坡灾害呈上升趋势，不仅给路线的选线造成困难，有时甚至会增加工程造价，因而滑坡的诱因及稳定性分析评价就显得尤为重要。关于滑坡诱发因素、稳定性分析评价以及形成机理，国内外学者已经取得了许多重要的研究成果。自1967年Lambe首次提出应力路径的试验方法以来[1]，从应力路径的角度分析边坡土体变形而导致边坡失稳的研究已越来越受重视。进入20世纪70年代，我国开始引入刚体极限平衡法分析边坡稳定性，从而开始了定量分析边坡的阶段；随着80年代后技术的发展，我国开始利用数值模拟(或物理模拟)手段，定量或半定量再现了滑坡变形破坏过程，全面理性的认识了滑坡变形破坏机制和边坡稳定性的发展变化[2]。通过减压三轴压缩试验模拟路堑边坡不同深度与含水量土体的应力应变关系，黄强兵等[3]合理解释了路堑边坡开挖卸荷的变形破坏过程。目前对开挖型滑坡的研究，在对道路工程岩质边坡开挖及大型水电站建设岩石高边坡开挖的研究方面开展的工作比较多[4,5]，而针对于开挖诱发土质滑坡的研究则相对较少，主要集中在对开挖型边坡失稳的变形和破坏过程分析上，相对缺少一些基于力学理论的定量分析。本文通过对高沁高速公路K66+620～K66+845段滑坡的调查及钻孔勘探，分析了该滑坡形成的三个主要因素：地层结构、大气降水、人类工程活动，从理论和力学基础上定性和定量分析了其稳定性，以为滑坡的防治提供合理的依据。

1 滑坡的基本特征

1.1 滑坡区的地质环境概括

滑坡区属黄土覆盖低山区，整体地势南高北低，地形起伏较大；有一近南北走向的冲沟，切割深度约5 m～10 m，呈“U”沟谷。区内构造相对简单，整体上无大规模的构造断裂带，岩层产状平缓，以单斜构造为主，局部发育有微褶曲。地表水、地下水不发育，其中地下水埋藏较深，主要以基岩裂隙水为主，主要接受大气降水的补给。

1.2 滑坡基本特征

高平至沁水高速公路属于山西省高速公路网的重要组成部分。该滑坡位于高沁高速公路K66+530～K66+845段龙岗镇尚庄村西南侧约130 m处，该段为挖方路段，受开挖、降雨等因素的影响，坡体于2013年10月陆续发生变形破坏，并逐步形成滑坡。

该滑坡平面形态呈“簸箕”形(见图1)，主滑方向为351°，主轴长约278 m，宽约270 m，厚约12 m，体积约6×105m3，为中型滑坡。该滑坡于2013年10月发生初次变形破坏，主要表现为在开挖过程中的坡口开裂；由于降雨的影响，2016年6月在挡墙基础的施工过程中前缘发生了滑塌，并伴随有坡体局部坍塌、开裂及错台等次生灾害，坡体整体发生前移；2016年8月在清理前缘滑塌体的过程中，路床发生隆起，隆起高度约为60 cm～80 cm，在坡体西侧出现了多条新的拉张裂缝，裂缝总体呈东西走向，距离前缘最远端的裂缝也由起初的微张裂缝逐渐扩张至宽度达40 cm的宽大裂缝，说明滑坡再次发生了前移。

2 滑坡诱发因素及稳定性分析

2.1 诱发因素

1)地层结构。

2)降水条件。

大气降水在该滑坡的发展过程中的作用是不容忽视的。滑坡区降雨较为集中，多发生于6月份～8月份。大气降水沿节理裂隙下渗，在此过程中，在雨水的溶蚀作用下，黄土及泥岩层内节理裂隙扩大加深，进一步破坏了岩土体结构，致使泥岩软化，结构松散，强度降低；另外一方面，雨水进入坡体后，坡体自重增加，下滑力增加，导致坡体稳定性降低。

3)人类工程。

人类工程活动在滑坡的形成过程中起主导作用。路堑边坡的开挖，为滑坡的形成创造了临空条件。边坡在开挖过程中，斜坡体内原有的应力平衡条件遭到破坏，前缘坡口开裂，坡面裂缝扩张，使大气降水和地表水的渗流通道更为畅通；而另一方面，开挖导致前缘抗滑段减少，抗滑力不断降低，为滑坡滑面的形成提供了可能。

2.2 滑坡的稳定性评价

2.2.1 定性分析

根据现场监测及勘察可知，该滑坡在发展过程中经历三次变形破坏。在现阶段，高滑坡前缘路床已发生了隆起，高度约60 cm～80 cm，并处于发展变化中；已施工完成的部分挡墙也由于坡体的蠕动而发生了变形开裂。后缘裂缝明显扩张，由原来的微裂缝发展变化为深大裂缝。滑坡坡体上也产生了新的拉张裂。以上现象表明，该滑坡当前处于不稳定或欠稳定状态，若不对其处治，在降雨或坡脚开挖因素的影响下，会产生滑动。

2.2.2 定量分析

定量分析在滑坡的分析过程中起着重要的作用。根据勘察资料，分析认为该滑坡潜在滑动面为折线形，并结合岩土体参数，在天然状态和暴雨饱和状态下对该滑坡的稳定性进行分析，依据GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查规范，得到如下结果(如表1所示)。

表1 稳定性系数结果统计表

由表1可知，在天然状态下，1—1′及2—2′断面处于欠稳定状态，3—3′断面处于基本稳定状态，因此，在该状态下，滑坡处于欠稳定状态；在暴雨饱和状态下，1—1′及2—2′断面处于不稳定状态，3—3′断面处于欠稳定状态，因此，在该状态下，滑坡处于欠稳定状态。

综上所述，无论是定性分析，还是定量分析，在不同条件下，滑坡均处于欠稳定或不稳定状态，两者分析评价的结果是一致的。

3 结语

滑坡病害是高速公路建设中常见的地质灾害，其防治对策极其重要，不仅会影响高速公路的选线，若处治措施不合理，也会增加工程造价，因而对滑坡的稳定性评价就显得非常重要。本文通过对滑坡区地质环境条件的调查，结合滑坡变形破坏的过程，揭示了诱发该滑坡的3个主要因素包括有：地层结构、降水条件、人类工程，其中地层结构为滑坡的发生提供了物质基础，降水条件降低了边坡的稳定性，而人类工程活动为滑坡的形成提供了可能。根据勘查资料，对滑坡进行了定性与定量分析，两者的结果基本一致；定量分析的结果表明，天然状态下该滑坡处于欠稳定状态，而暴雨饱和状态下其处于不稳定状态。