太凤高速某段滑坡稳定性分析及治理措施

冯伟 王辰

我国东部交通运输建设已日渐饱和，国家发展重心向西北和西南部转移，西部地质情况复杂，地质灾害对公路建设存在很大的影响，尤其是在开挖深路堑时，很容易造成类似于滑坡或者边坡失稳等地质灾害，人民群众的安全受到了极大的影响[1-3]。截至今日，大量专家学者对滑坡形成的机理、稳定性分析与治理措施做了大量的研究，并取得了众多成果[4-6]。其中，滑坡是最为严重的地质灾害之一。引起滑坡的原因有很多[7-8]，这些不同的因素综合是导致滑坡的必要条件。本文结合太凤高速某段滑坡治理工程对该滑坡的稳定性进行分析，根据分析结果提出较为合理的治理方案。

1 工程地质特征

1.1 地形地貌

项目区位于北秦岭加里东褶皱带南部,为中等切割的侵蚀中低山地貌。滑坡区为中低山斜坡地貌，地形南高北低，向东沟河一侧缓倾，综合坡度12°，坡体表面为修整耕种台地，坡体表面发育两条冲沟。

1.2 气象水文地质特征

1.2.1 气象特征

测区位于凤县，地形为中低山区，气候属于暖温带山地气候，该地区湿润多雨，四季分明，气候宜人。气温变化幅度小，平均在16.8-22.7℃左右，一月气温最低，在-4.7℃左右，七月和八月气温最高，平均34.9℃。该地区随降雨充沛，但空间和时间分布有显著差异，年平均降水量可达613.2mm，其降雨多集中在年中时段。

1.2.2 水文地质特征

勘察区范围内河流分属旺峪河水系，主要河流东沟河等。水系多呈树枝状，常年不息。区内小冲沟发育，水位坡降大，水位变幅受季节降水影响较大。

1.3 地质构造

研究区位于秦岭区的中低山区，其构造单元属秦岭褶皱系。区内构造变形复杂且强烈，地层具有明显差异。太凤高速走廊带区域发育的规模较大的5条断层或断裂带均距滑坡区均较远，对滑坡区无直接影响。经调绘与勘察，滑坡区未发现断层。

1.4 地震及区域稳定性

勘察区地震活动的基本特征为震级小（小于5级），强度较弱，频率低。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），凤县河口镇的地震峰值加速度（0.1g）和地震反应谱特征周期（0.45s），地震基本烈度为Ⅵ度。根据交通部《公路工程抗震规范》（JTGB02-2013）等有关规定，公路工程抗震设防措施应提高一档考虑，按Ⅶ度区设防。

1.5 地层岩性

勘察区主要出露地层有白垩系砂泥岩互层及砂砾岩；上覆第四系上更新统残坡积层。勘察区地层如下所述。

滑体Q4del：

①粉质粘土（Q4el+dl）：褐黄色，土质不纯，结构较致密，约含10%左右小砾石，块径2～10mm。稍湿，硬塑。

②碎石土（Q4el+dl）：灰黄色，潮湿-饱和，土质不均匀，碎石母岩主要为风化砂岩、砾岩等，含量51-75%，粒径2.0～5.0cm见多，多呈磨圆状和棱角状，充填有大量的粉质粘土，呈松散-稍密状态。

滑带土（Q4del）：

③滑坡体滑带多处于全风化泥岩层中，滑带厚度0.3-2.6m，岩芯呈层状、饼形土状，潮湿，可塑-硬塑，岩芯中见明显挤压揉搓迹象，擦痕明显；滑坡体后部滑带为残坡积土层，见挤压揉搓迹象，稍湿，软塑～硬塑。

滑床（K）：

④1全风化泥岩（K）：灰褐色，原岩风化剧烈，结构、构造完全破坏，岩芯破碎，呈土状，手捏易碎。

⑤2-3强-中风化泥岩（K）：灰褐色，泥质结构，中厚层状构造，岩芯呈碎块状-短柱状，锤击易碎。

⑥2-3强-中风化砾岩（K）：岩性呈深灰色，砾状结构，层状构造，砾石成分为大理岩、砂岩等，以泥质胶结为主，强度较差，岩芯以碎块状或短柱状为主；

⑦2-3强-中风化砂岩（K）：岩性呈深灰色，砂质结构，层状构造，泥质含量较大，岩芯以碎块状或短柱状为主。

2 滑坡稳定性计算与评价

2.1 滑坡稳定性计算

滑坡稳定性计算参数中的容重是按室内试验数据统计分析后取得，抗剪指标是以室内试验指标为初始数据，主要通过指标反算结合经验最终确定。

以室内试验测试成果为依据，归类和整理实验数据，对明显不合理指标进行剔除，进行统计分析。根据滑坡体发生时地面线与滑面的位置，以三条主滑断面作为计算分析剖面，结合原始边坡当时处于欠稳定状态，稳定系数取K=0.95～1.00，此时边坡在原始地貌状态下保持着脆弱的平衡状态，稳定系数取K=0.95～1.00时的试算求得的C、φ值比较符合现场实际情况。因此恢复至原地形时滑带位置滑面抗剪强度适用于现在滑带位置的土层。结合地区经验，考虑滑动后压密固结阶段滑带土性质的变化，对参数进行适当合理的调整，综合选用C，ф及γ值，适用于后续相关稳定性计算。

经综合分析本滑坡滑体、滑床岩土体特征及路线布设、各种荷载情况（滑坡所处地区地震烈度为Ⅶ度，需考虑地震工况），选取具代表性主滑断面计算，确定通过对滑坡天然、饱和及地震工况下的现滑坡与开挖工况后的稳定性计算结果来评价其稳定性。

2.2 滑坡稳定性评价

根据地表调查、剖面分析评价：该边坡地质情况较复杂，上部第四系覆盖层较厚，自然地形坡较缓。从滑坡发生过程及变形特征判断其为推移式滑坡。滑坡坡度整体较缓，展布方向与主滑方向基本一致。勘察资料显示，滑坡滑动面（带）较清晰，滑坡体已具规模，滑坡要素较全，已失稳下滑。后通过对滑坡的16个监测点位移观测数据分析，后缘观测点位移达到峰值10cm，最大沉降为8cm，之后沉降变形位移呈毫米级变化（2～8mm），且滑坡体中后缘的裂缝未再发生明显变化。以上情况说明，目前整个滑体处于固结压密阶段，处于较稳定状态。根据三条主滑剖面稳定性验算结果分析：现今状态下（非正常工况Ⅰ），滑坡整体稳定系数1.271-1.334，处于稳定状态。前缘路基开挖后，稳定系数1.176-1.256，处于稳定状态；非正常工况Ⅱ下，路基开挖后稳定系数0.986-1.07，处于不稳定～基本稳定状态，设防安全系数取值1.15时最大剩余推力3263KN/m。结合滑坡整体稳定系数及下滑推力，增设了中后缘卸载工况（卸17.9万方），开挖路基后在非正常工况Ⅰ下，稳定系数1.403-1.502，处于稳定状态；非正常工况Ⅱ下，路基开挖后稳定系数1.126-1.197，处于基本稳定状态，当设防安全系数取值1.15时，最大剩余推力404.13KN/m。当路基开挖后，坡脚处存在应力集中现象，滑坡易从坡脚处剪出破坏，此时在非正常工况Ⅰ下，滑坡稳定系数1.024-1.156，处于欠稳定～基本稳定状态，安全设防系数取1.15时最大剩余推力1896KN/m；非正常工况Ⅱ下，稳定系数0.888-1.006，处于不稳定～欠稳定状态，设防安全系数取值1.15时最大剩余推力4 755 KN/m。

根据计算结果，滑坡从坡脚处剪出破坏可能性较大，在不利工况下剩余下滑力较大，支挡防护难度较大，为了减小剩余下滑力，增设中后缘减载（17.9万方）工况下稳定性评价，减载后在非正常工况Ⅰ下，滑坡稳定系数1.274-1.301，处于稳定状态；非正常工况Ⅱ下，稳定系数1.074-1.118，处于基本稳定状态，设防安全系数取值1.15时最大剩余推力1 164 KN/m。

综上所述，目前该滑坡整体在非正常工况Ⅰ下处于基本稳定～稳定状态，但在地震工况下处于不稳定状态；当路基再次开挖后，根据应力集中位置，潜在滑面剪出口位于路基坡脚处，该处滑面在非正常工况Ⅰ下处于欠稳定～基本稳定状态，在非正常工况Ⅱ下处于不稳定～欠稳定状态。

3 滑坡区治理措施

根据滑坡勘察结果，针对滑坡的诱发因素，结合滑坡地貌特征，考虑本滑坡治理以下两个方面考虑。

3.1 滑坡区防治范围

首先整个滑体周界区域均是需治理的区域；其次该滑坡在滑动后，其右侧中后部形成的滑坡壁陡立，最大高差接近21米，形成了一个新的不稳定斜坡体，需对其进行放坡处理，预防局部坍塌。

3.2 滑坡区治理措施

（1）滑坡规模较大，设计可根据滑面形态和剩余下滑力大小，分区采取相应措施。

（2）建议从上向下清除滑坡中后部分滑体。（3）在滑坡中前部设置抗滑桩支挡。

（4）在滑坡区设置截水渗沟，滑坡坡面上设置多级排水沟，路堑坡脚设置排水沟，加上周界截水沟共同形成一个有机整体，尽量减少地表水及地下水对边坡的影响。

（5）目前滑体堵塞河道，建议疏通河道或改河，并做好河道俩侧边坡的冲刷防护。

（6）路基范围土体已扰动，碎石土潮湿～饱和，呈松散～稍密状，建议对开挖后路基采取加固措施。

（7）建议对右侧中后部形成的陡立滑坡壁进行缓坡处理，消除其潜在的滑塌风险。