昔格达地层水毁边坡应急处治的地质调查分析及综合处治

林锐 田文丰

摘 要：以雅西高速公路营运里程K2182+126～K2182+226段邊坡水毁为例，阐述了应急处治中地质调查的重要性，在有针对性地进行了地质调查的基础上，分析了昔格达地层边坡地质病害形成的机理，提出本次特殊的路基病害截断地下水通道，护面，设抗滑支挡构造物等综合处治措施。总结了在地质调查中深入分析岩土体特性，采用由因推果，由果溯源的思考方式，从而指导调查方向的一种思路。

关键词：昔格达;水毁边坡;地质调查;稳定性分析;综合处治

中图分类号：U416.14 文献标识码：A

0 引言

昔格达地层是一种较特殊的岩土体，由其组成的路基边坡在施工及运营中出现了较多的问题，目前的规范未有针对昔格达组路基边坡的专门研究。现有的研究中有王书兵、赵志中、乔彦松、蒋复初等在泸定昔格达组时代认定与古环境中对昔格达地层的时代及环境进行了研究;巫锡勇、朱宝龙在重力侵蚀作用下昔格达地层滑坡特征分析中对昔格达形成滑坡特征进行了分析。这些研究对深入认识昔格达地层起到了良好的推动作用，但目前对昔格达水毁路基边坡在营运中的应急地质调查分析和综合处治方面的研究还较少。

本文以雅西高速公路营运里程K2182+126～K2182+226段水毁路基边坡为例，进行了应急地质调查，及时掌握该段边坡现有工程地质条件，判别稳定性及影响因素;在此基础上进行了稳定性分析，并提出了有针对性的综合处治措施建议。

1 边坡地质概况及水毁情况

1.1 地质概况

该路基边坡高约28 m，邻近坡顶有一座西昌卫星发射基地专用的110 kV高压线路铁塔，边坡修建时，在塔基临空一侧（边坡后缘）采用两排φ108钢管桩对铁塔进行加固，坡面采用锚索框架梁防护，坡比1：1～1：1.59。边坡地层为第三系上新统昔格达组（N2x）黄色、褐黄色，灰黑色泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩，岩层产状105°∠23°，为逆向坡，坡顶则分布有薄层褐黄色残积（Q4el）粘质粉土。根据中国地震局《石棉-泸沽高速公路地震安全性评价报告》，工程区地震动峰值加速度为0.4 g，地震动反应谱特征周期为0.4 s，地震基本烈度为Ⅸ度。

1.2 水毁情况

受2012年8、9月份连续降雨影响，边坡于10月发生变形，锚索框架梁部分破坏、失效（见图1及图2）。

其中K2182+126～K2182+146段已完全破坏，在原一级放坡以上形成一漏斗状负地形，并于一级边坡坡顶有地下水渗出，流量约200 mL/s，于前缘地势低洼处汇聚，其余段边坡前缘尚未破坏处亦多处发现有鼓胀变形迹象，框架梁部分发生扭曲、拉裂。

K2182+146～K2182+226段，面向公路，边坡后缘钢管桩承台左侧边界处，地面土体下沉，造成两根钢管桩裸露，承台端部悬空。变形体后缘发育有一68 m左右的长大拉张裂缝，缝宽20 cm～40 cm，深20 cm～80 cm。铁塔以左向西昌方向裂缝发展为部分土体下挫，可见1 m～1.5 m左右的陡壁，壁上见擦痕。边坡左侧断续发育多条纵向裂缝，一般延伸不长，并未贯通，变形体内左侧截水沟多处发生变形破坏。

2 水毁危险性及地质调查

2.1 水毁危险性

总体而言，该段边坡目前已发生了整体的变形失稳，其中K2182+126～K2182+146段已发生完全破坏，其余部分也明显处于蠕动变形之中。受到牵引影响，铁塔基座地面处产生拉裂缝。边坡变形已危及铁塔安全，情况非常危急。

为防止变形进一步加剧，现场紧急处理措施为：封闭该段临坡侧应急车道;坡体前缘用透水性材料进行反压，反压高度6 m;后缘增设两排φ140钢管桩，并与原钢管桩形成一个整体。同时需尽快通过地质调查及时掌握该段边坡现有工程地质条件，判别稳定性及影响因素，为制定综合处治措施提供地质依据。

2.2 地质调查

应急处治强调的就是快速，该边坡目前所处的状态和地形条件，暂不具备进行钻探的条件，因此地表调查显得尤为重要。

铁塔位于边坡近顶部，其后方坡顶为梯状平台，地势开阔平缓。工程已经历多个雨季，原有边坡锚索框架梁的防护方案在一定程度上已考虑了降雨的影响，防护措施合理，此次水毁，根据现场锚索框架梁破坏的严重程度，如仅简单判定为强降雨导致坡体饱水失稳恐有不妥，应有更深层的原因。原边坡修建后并无渗水情况出现，而调查阶段天气晴朗，坡体内持续有股状地下水渗出，显示其应有较为稳定的补给源。综上所述，推测此来源不明的地下水的连续渗透破坏，是造成此次坡体变形失稳的主因，应以地下水为地质调查的主要方向，扩大调查范围，重点以摸排周边高于出水点位置的汇水区域，长大裂缝或地表水体为主。

随后调查发现边坡所在的山头与后方山体之间发育有一宽缓冲沟，沟谷走向为350°，近平行于坡面，沟宽约10 m，深3 m，沟内物质杂乱堆积淤塞水道，造成沟道内、尤其靠近顶部存有大量积水，该处高程大大高于边坡前缘出水点，水平距离约百米左右。

3 边坡稳定性分析

3.1 边坡破坏形成机理

工程区位于川滇南北构造带安宁河断裂带东侧，安宁河东支断裂下盘，受构造挤压影响，岩体内发育细微裂隙较多。前缘工程边坡的开挖，使岩体形成陡峭临空面，岩体内应力分布发生变化，侧向应力增加，使得坡体内裂隙有了进一步发展联系;坡体由昔格达组泥质粉砂岩夹粉砂质泥岩组成，但地下水缺乏，其原有防护措施本较为合理，不幸此次雨季冲刷物淤堵了边坡后部冲沟，致使排水不畅，沟内积水过多，形成较高水头压力，地表水改变原有沟道的排泄路径，沿后侧边坡岩体结构面渗入坡体，在静水压力作用下，顺地势向临空一侧裂隙间劈裂渗透，造成周围昔格达岩体饱水软化甚至崩解，其抗剪强度急剧降低，从而引起坡体变形失稳。

3.2 边坡稳定性计算

根据现场调查和测绘，滑坡体的主滑方向为265°，大致与公路路线垂直。蠕滑变形主要位于昔格达组破碎地层中，鉴于该地层岩性的特殊性，故稳定性计算中将变形体部分视为滑体土，滑面选取根据现场调查的滑坡后缘与前缘剪出口间推测连线进行计算。

对滑坡滑带土抗剪强度的确定是根据西攀高速公路试验成果，当地工程经验和类比，通过反算方法间接获得， 综合确定稳定性计算参数如下：

滑体土（Q4del）天然抗剪强度γ=19 kN/m3、c=20 kPa、φ=18°;饱和抗剪强度指标γsat=20.5 kN/m3、csat =10 kPa、φsat =14°。

昔格达岩组（N2x）天然抗剪强度γ=20 kN/m3、c=70 kPa、φ=20°;饱和抗剪强度指标γsat=21 kN/m3、csat =15 kPa、φsat =18°计算采用北京理正岩土软件，按照圆弧滑面进行计算。由边坡变形破坏的程度选择两种形式断面进行计算：（1）已破坏边坡（土质边坡），（2）未破坏但處于蠕动变形边中的边坡（土质边坡）。按照天然工况、暴雨工况和地震工况三种情况对土质边坡进行稳定性验算。

根据公路规范，本次计算滑坡剩余下滑力所采用的安全系数为：①天然：1.30;②暴雨：1.20;③地震：1.10。

不同工况下滑坡稳定系数和剩余下滑力计算结果如表1。

从计算结果可以看出，该段边坡天然状态下整体处于欠稳定状态，在暴雨或地震工况下，整体均将发生失稳滑动破坏，这与实际现状吻合。

4 综合处治方案建议

（1）边坡变形体中裂缝应予及时填埋封闭，以免地表水体侵入。

（2）对后部冲沟进行疏导治理，对相应于公路高边坡部分进行底部和侧向防渗处理。

（3）变形体局部清方，放缓边坡，坡比可为1：1.5。并采用实体护坡封闭坡面，后缘设截水沟，并完善地表排水系统。

（4）坡体中部埋设钢管桩或抗滑桩，坡脚设置抗滑桩或挡墙。抗滑桩间，为避免桩间岩土体饱水后挤出，应设挡土板。

（5）施工后，应继续监测，直至变形体稳定。

5 结语

该边坡依据地调意见经过综合处治后，已经历7个水文年，遭遇过特大暴雨考验，未再见有变形之迹象，可认为处治措施合理。地质调查工作中深入分析昔格达地层之特性，重视其水文地质的影响，采用由因推果，由果溯源的思考方式指导调查方向，是一种有效的重要思路，谨以此例供大家参考。

参考文献：

[1]王书兵，赵志中，乔彦松，等.泸定昔格达组时代认定与古环境[J].防灾减灾工程学报，2014，34（05）：589-596.

[2]巫锡勇，朱宝龙.重力侵蚀作用下昔格达地层滑坡特征分析[J].工程地质学报，2008（04）：450-458.