云南玉龙县宝山公路H1滑坡稳定性分析

李红军

(中船勘察设计研究院有限公司，上海 200063)

0 引言

我国是一个多山国家，山地和沟谷地质灾害频发性与危害性都相当惊人，特别是云南地处印度板块与欧亚板块挤压碰撞带的北东边界，两大板块长期相对运动，使得云南省地质灾害频发，尤其以滑坡和泥石流分布最广、危害最大[1-2]。

云南省玉龙县宝山公路K3+780.000～K5+965.283段改线工程位于宝山乡境内，该段线路沿途地势险恶，原筑路弃渣弃土随意堆放斜坡，道路切割山体强烈，沿线H1滑坡多次发生滑动，导致下侧公路损毁后下移改道，外侧路面以及滑坡后缘填土平台出现多处明显裂缝，严重威胁道路交通。

1 H1滑坡基本特征

1.1 H1滑坡地形地貌特征

H1滑坡后缘以道路外侧弃渣场地平台为界，总体坡度介于22°～35°，滑坡上部和中部约30°～35°，下部堆积体坡度约22°～30°，滑坡平均坡度约26°。H1滑坡后缘沿道路走线展布切坡平台，南侧滑坡壁主要沿下方损毁道路北侧陡坡延伸，前中部多发育多级小型陡坎及荒坡地。H1滑坡工程地质勘察平面布置见图1。

图1 H1滑坡工程地质勘察平面布置图

1.2 H1滑坡变形迹象及边界形态

H1滑坡横向宽约78 m、纵向长约88 m，滑坡侧壁、坡面及侧壁裂缝发育，滑坡周界轮廓较为清晰，平面呈方形状，滑坡体高差约35.0 m，主滑移方向161°，现处于滑动破坏阶段，滑面已基本贯通。H1滑坡南北向主要为总体拉张变形，东西两侧壁边缘为剪切变形沿周界下错及滑动变形有加速发展的趋势，H1滑坡工程地质剖面见图2。

图2 H1滑坡工程地质剖面图

1.3 H1滑坡现状及规模类型

2 H1 滑坡结构特征

2.1 滑体物质

滑体物质主要为第四系人工填土，主要来源于修路筑路弃渣弃土，岩性以浅黄、灰黄色碎石土为主，呈黏土、角砾及碎石混杂状，干燥—稍湿，土体结构松散，土体黏聚力小，碎石、角砾含量约占总质量的25%～40%，呈棱角状。由于填土层土体之间空隙较大、土体裂隙较发育、透水性较强，有利于降雨下渗。

2.2 滑动面(带)特征

据工程地质调查测绘及勘察钻孔揭露岩土体垂向结构特征，坡体表层为填土层，填土垂向分布连续性较好，与原生坡残积层分界明显，填土底部与粉质黏土顶部结构均明显变得松散，有相对滑动痕迹，该界面为明显软弱结构面，物理力学性质较差，抗剪强度相对较低[4]。

2.3 滑床物质

H1滑坡垂向地层依次为填土、粉质黏土、砂岩，滑坡的滑床为坡残积粉质黏土，厚度一般1.5～2.5 m，具有较高的黏聚力，稳定性较好，黏性土滑床透水性弱，具有相对隔水的性质，地表降水沿填土层下渗在滑床附近易受阻，致使滑带土体状态降低至软塑—可塑状态，从而引发填土层沿坡残积粉质黏土发生滑坡。

3 滑坡成因分析

3.1 地形地貌条件与应力重分布

H1滑坡体整体坡度约26°，坡度较大不利于填土层的岩土稳定，H1滑坡前缘发育多级小型陡坎及荒坡地，局部地形高差变化造成应力差较大，容易形成最大剪应力增高带, 较易发生剪切破坏。下部道路开挖形成侧向临空面，容易发生卸负荷回弹，引起应力重分布、应力分异、应力集中效应，不利于整体稳定[5]。

3.2 地层岩性组合及工程地质条件

滑体为填土层，结构松散，孔隙比大，利于地表水下渗，物理力学性质较差；滑床为原生粉质黏土，物理力学性质较好，滑面顺坡向，填土层易沿分界面变形，逐渐贯通成为滑面。

3.3 地下水的影响

水是导致滑坡变形的重要因素之一，钻孔内未揭露地下水，但是滑体填土层结构松散、裂隙发育，利于地表雨水下渗，土体饱水后强度降低，重度增大并增加下滑力分量；地表水下渗到滑面附近受阻，并沿滑面向坡脚方向渗流，孔隙水压力及渗流压力作用也增加了下滑力分量。降雨下渗后软化土体、降低岩土体物理力学性质，地下水的影响也是形成滑坡的一个重要原因[6-7]。

4 H1滑坡稳定性分析与评价

(1)计算滑面

H1滑坡选取1条主滑剖面和2条辅助剖面进行稳定性计算与分析，滑面为人工弃渣填土与坡残积含砾粉质黏土接触界面。

(2)计算模型

计算工况的选取按照滑坡勘查规范对应的工况I(自重工况)、工况III(自重+暴雨工况)、工况IV(自重+地震工况)进行计算；钻孔内未见地下水，故不对工况II(自重+地下水)进行计算。

(3)主要计算参数

表1 滑坡堆积层抗剪强度指标取用表

注：滑体含碎石、砾石较多，实验室无法进行抗剪强度试验，故对滑坡进行反演计算。

表2 滑坡残积粉质黏土抗剪强度指标取用表

(4)计算公式的选择

H1滑坡区的滑动面(带)纵向上均呈折线形，依滑面形态，选取折线形滑面计算公式进行稳定性计算。稳定性计算(Kf)采用《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219—2006)附录A.1.2公式A.9[8]。

式中：Kf为稳定系数；TDi为渗透压力产生的平行滑面分力；Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn;Rn为渗透压力产生的垂直滑面分力；Wi为第i条块的重力，kN/m；ci为第i条块黏聚力，kPa；φi为第i条块内摩擦角，(°)；Li为第i条块滑面长度，m；αi为第i条块滑面倾角，(°)；A为地震加速度(重力加速度g)；ψj为第i块段的剩余滑力传至第i+1块段时的传递系数(j=i)。

(5)计算结果及稳定性分析评价

在工况I、III、IV的条件下，计算H1滑坡区各断面的稳定系数并进行稳定性分析评价，结果见表3。

表3 不同工况下的滑坡稳定系数及状态

①在工况I(自重)条件下：H1滑坡区在各计算断面，稳定系数Kf=1.025～1.075，总体处于基本稳定—欠稳定状态；

②在工况III(自重+暴雨)条件下：H1滑坡区在各计算断面，稳定系数Kf=0.981～0.993，总体处于不稳定状态；

③在工况IV(自重+地震)条件下： H1滑坡区在各计算断面，稳定系数Kf=1.003～1.011，总体处于欠稳定状态。

(6)剩余下滑推力计算分析与评价

H1滑坡工程级别属于Ⅲ级防治工程，Ⅲ级防治工程安全系数Ks取值如下：

①工况I(自重)：采用Ks=1.15；

②工况Ⅲ(自重+暴雨+地下水)：采用Ks=1.05；

③工况IV(自重+地震+地下水)：采用Ks=1.05。

根据不同工况对应的安全系数计算的剩余下滑力见表4。

表4 不同工况下的滑坡剩余下滑力统计表

从表4可知H1滑坡剩余下滑推力分布如下：

①工况I(自重)条件下，剩余下滑推力为185～377 kN/m；

②工况Ⅲ(自重+暴雨)条件下，剩余下滑推力为270～395 kN/m；

③工况IV(自重+地震)条件下，剩余下滑推力为254～379 kN/m。

5 结论

(1)H1滑坡滑动面已贯穿，周界清晰，裂缝发育、变形明显，滑坡按滑体体积分类为小型滑坡，按滑动方式分类为推移式+牵引式复合滑坡，按滑面埋深分类为中层滑坡，按滑体物质组成分类为弃渣弃土堆积层滑坡。

(2)滑坡危害对象等级划分为三级，滑坡防治工程等级划分为三级。

(3)H1滑坡在自重状态(工况Ⅰ)下滑坡处于基本稳定—欠稳定状态；在自重+地下水+暴雨饱水状态(工况Ⅲ)下滑坡处于不稳定状态；在自重+地下水+地震状态(工况Ⅳ)下滑坡处于欠稳定状态。

(4)工况I(自重)条件下，H1滑坡剩余下滑推力为185～377 kN/m；工况Ⅲ(自重+暴雨)条件下，剩余下滑推力为270～395 kN/m；工况IV(自重+ 地震)条件下，剩余下滑推力为254～379 kN/m。

(5)H1滑坡在外力作用下整体滑动会造成较大的经济损失和不良社会影响，具有工程治理的必要性和紧迫性，建议以“支挡加固为主，与固坡、截排水相结合的方案” 综合进行治理。