绢云母片岩滑坡稳定性分析与治理

聂 宁

(三峡大学土木与建筑学院，湖北 宜昌 443000)

1 概述

谷竹高速公路地处鄂西北山区，由于境内崇山峻岭，山川河谷交错，垂直变化大，地形地貌复杂，工程地质条件较差，最突出的就是以绢云母片岩为代表的边坡失稳与滑坡。

本文旨在分析绢云母片岩滑坡的形成机理，并且进行稳定性研究，提出其合理的防治方案措施及建议，以对今后类似的滑坡提供参考和借鉴意义，防止类似的滑坡再次发生，减少人员伤亡和经济损失。

2 滑坡概况

本滑坡区位于谷城至竹溪高速公路(如图1所示)K155+854～K156+178段左侧滑坡的中下部，为一东西走向的斜坡，单斜坡地貌。主滑方向10°，平面形态呈扇形，纵长约60 m～90 m，横长约100 m～160 m，滑坡后缘为谷城至竹溪高速公路，高程320 m～322 m；滑坡前缘高程约299 m，地形相对较缓，平均坡度约22°，滑体前缘厚约5 m，滑坡后缘厚约8 m，滑体平均厚度约7 m，滑体面积0.95×104m2，体积约为6.7×104m3，为小型牵引式岩质顺层滑坡。目前该滑坡处于蠕变阶段。

3 滑坡因素

3.1 地层岩性

该区域上层为碎石土：稍密～中密状，稍湿，碎石含量约占60%，成分为强风化片岩碎石，粒径1 cm～7 cm，少量砾石及粘性土充填，为坡表坍塌堆积或残坡积物。

中部为强风化绢云母片岩：母岩结构大部分已被破坏，构造不清晰，矿物成分为绢云母、绿泥石、长石等，节理裂隙十分发育，岩体极破碎，机械破碎后岩芯多呈砾砂夹砾石状，部分2 cm～5 cm碎石状，属极软岩，采取率70%，最大揭露厚度24.1 m。

下伏绢云母片岩节理裂隙发育，岩体破碎，片岩片理面和裂隙倾向与坡向一致，片理面倾角与坡角相近，且片理面平直光滑，无充填，结合很差，属软弱结构面，易沿片理面产生平面滑移。片理面上具有滑腻感，手掰易碎、易散，遇水后强度极低，基本泥化。

3.2 水文地质因素

水是产生滑坡的重要因素，由于坡面无截排水措施，滑坡坡顶高速公路靠滑坡区一侧未修建截排水沟，在9月～10月的持续降雨时造成滑体岩土体饱水，增大岩土体重度，降低岩土体及软弱结构面的抗剪强度，导致坡体稳定性降低；同时静、动水压力对坡体的稳定性影响很大，极易诱发坡体的失稳破坏。

3.3 人类工程活动

因县中医院建设工作的开展，在坡脚进行了大量边坡场地开挖，以及基坑开挖，对该处地形地貌改造较大，破坏了原自然斜坡原有结构，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，影响坡体的稳定性。

4 滑坡成因机制分析

由于该斜坡为岩质顺向坡，且坡脚处为断裂带，岩体破碎，场地绢云母片岩片理面上具有滑腻感，遇水后强度极低，基本泥化，中医医院基础开挖后，考虑到坡体稳定，采取了一定的支护措施(采用桩间距为2.5 m，直径1 m的圆桩进行支护)，但9月～10月在竹山发生连续50 d的降雨，在该久雨作用下，地下水位大幅上升，使得绢云母片岩片理面大幅软化，泥化程度增高，岩体抗剪强度大大降低，从而导致滑体失稳变形。据此推断，其变形破坏模式为斜坡上部强风化绢云母片岩沿强风化层与中风化层之间的过渡带及强风化层中的软弱结构面产生平面滑移，滑体物质主要为强风化绢云母片岩，滑床为中风化绢云母片岩，该滑坡为在降雨作用下引起的牵引式滑坡。

5 稳定性计算

5.1 计算剖面选取

计算剖面图见图2。

5.2 计算方法

滑坡沿岩土界面产生折线滑动，选用折线滑动法(传递系数法)计算边坡稳定性系数，公式如下：

Ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1,

Ri=Nitanφi+ciLi。

其中，Fs为稳定性系数；θi为第i块段滑动面与水平面的夹角(°)；Ri为作用于第i块段的抗滑力，kN/m；Ni为第i块段滑动面的法向分力，kN/m；φi为第i块段土的内摩擦角，(°)；ci为第i块段土的黏聚力，kPa；Li为第i块段滑动面的长度，m；Ti为作用于第i块段滑动面上的滑动分力，kN/m，出现与滑动方向相反的滑动分力时，Ti应取负值；Ψj就为第i块段的剩余下滑动力传递至i+1块段时的传递系数，j=i。

5.3 计算分析

依据勘察资料，本工程的计算参数选取见表1。

表1 计算参数表

表2 剖面图稳定性验算结果

计算结果(如表2所示)表明：滑坡浅层(局部滑面1)在天然状况下处于基本稳定状态，在暴雨作用下极易发生滑移，在地震作用下处于欠稳定状态；滑坡体较深层(局部滑面2)在天然状况下处于临滑状态，在暴雨作用或地震作用下处于欠稳定状态下极易发生失稳；滑坡整体在天然状况及暴雨作用下处于基本稳定状态，在地震作用下处于临滑状态。

6 治理方案

经计算与调查分析，本滑坡为岩质滑坡，现处于欠稳定状况，该类滑坡对变形较为敏感，且滑坡下滑力较大，因此采用抗滑桩进行支挡，该方式不但可以有效的控制变形，还可以提供较高的抗滑力，由于滑坡前缘较薄，因此将其设置在滑体中前部。而且该滑坡在降水作用下极易发生失稳，为保证治理工程的安全进行，一方面采用上部削方减载并对坡面进行反压提高坡面稳定，另一方面改善坡体的排水条件，减少降水入渗。

6.1 坡面反压回填

由于坡脚开挖导致凌空，致使坡脚阻力减小，结合四周地形，本设计按坡上部表面1 m来进行削方减载，并对松散的素填土进行清理。坡脚回填高度为3 m～5 m。填料采用级配良好、质地坚硬的中砂、粗砂、砾砂、碎(卵)石、石屑或其他工业废粒料。所用砂石材料，不得含有草根、垃圾等有机杂质。填料需分层压实，分层厚度为250 mm～300 mm，压实度不小于94%。回填压脚后，坡面坡度为1∶2.5。

6.2 抗滑桩布置

由于滑坡稳定性较差，为保证治理工程安全快速有效的进行，采用机械挖孔桩，在1—1～4—4剖面段桩间距按4 m进行布置，桩的直径为2.0 m，桩长为13 m～17 m，伸入中风化基岩的长度不小于桩长的1/3。在5—5～6—6剖面段桩间距按6 m进行布置，桩的直径为2.0 m，桩长为11 m～13 m，伸入中风化基岩的长度不小于桩长的1/3。

6.3 排水

采用在坡顶修建截水沟、坡脚修建排水沟、裂缝封填、坡面采用六棱块护面防止降水入渗、仰斜式排水孔降低坡体内部地下水位。