云南高原山区某滑坡灾害分析与治理

赵时勇 应道喜 王家全 常志凯

摘  要：通过对云南高原山区某滑坡灾害的现场调查与地质勘测，从内因和外因两个方面分析了滑坡破坏的变形破坏模式和形成机制;利用条分法和传递系数法进行边坡稳定性评价和滑坡推理计算，对滑带土[c]、[φ]进行反演分析，最终确定滑坡体和滑带在不同工况下的[c]、[φ]建议值，为滑坡治理方案的制定提供依据;边坡治理完成后，经过两年的运营证明分级刷坡、锚杆框格梁、疏水孔组合的综合治理方案对于坡度大、土层岩性差的边坡整治效果显著.

关键词：滑坡;破坏模式;稳定性分析;治理方案

中图分类法：U418.55                  DOI：10.16375/j.cnki.cn45-1395/t.2020.04.009

0    引言

公路边坡是交通基础建设工程中的重要组成部分，而滑坡灾害是公路工程中面临的主要病害之一.滑坡灾害可以直接威胁道路上行人的生命财产安全，同时也可能会造成道路阻塞、电力输送线路中断等问题，间接影响经济发展.因此，近年来国内外相关学者对滑坡形成机理及治理方式展开深入研究[1-5].

Larsen等[6]发现当边坡坡度大于12°时易发生滑坡;张莉[7]将影响边坡稳定性的因素分为内因和外因两个方面，其中内因主要为地形条件和地质条件，外因主要为降水、地震和人类活动影响;Liucci等[8]认为地形因子是控制滑坡分布的重要因素;朱文彬等[9]、殷坤龙等[10]、林鸿州等[11] 指出降雨是滑坡灾害产生的主要诱因之一;许强[12]从细观角度指出，边坡产生变形破坏是岩土体颗粒的“流动”与“微破裂”引起的;Cheng等[13]研究了Mocoa地区滑坡与降水和植被的关系，研究发现滑坡的发生和分 布与气候密切相关.杨方等[14]通过软土地区某基坑工程滑坡事故，提出水泥搅拌桩组合复合土钉墙可有效处治基坑滑坡.

随着国内高速公路的快速建设，国家也逐步加大了对公路灾毁研究与防治的资金投入[15].本文结合云南高原山区国道248线单点滑坡处治项目，对滑坡成因进行深入分析，并结合本地气象水文条件、地形地貌、地质情况制定了综合处治措施，对本地区边坡灾害防治具有重要借鉴意义.

1    工程概况

国道248线始于甘肃省兰州市，途经甘肃、四川、云南3省，终于云南省马关县.该路线是文山州区域公路网的主要组成路线之一，是马关县通往文山州、昆明市等地的重要通道.滑坡处于马关县境内，滑坡段位于国道248线K2828+616～K2828+696段上边坡，强降雨后坡体产生剧烈滑移，滑体冲毁国道248线上边坡，造成挡墙及浆砌护坡垮塌，侵占现有路面，使交通中断，见图1.

1.1   地形地貌

滑坡地段处于山麓斜坡地带，沟谷相间，属于构造、剥蚀中高山地貌单元，即地貌上属中高山地貌，侵蚀强烈.本段海拔标高1 289.51～1 324.92 m，平均高程1 314.2 m，高程差35.42 m.滑坡区地处国道248线右侧上边坡旁边，地势西北高，东南低，地形坡度较大，滑坡区地面坡度可达33°，图2为滑坡段平面图.

1.2   地层岩性

场地勘察发现，滑坡段地表覆盖层以第四系全新统坡积地层为主，松散地层类型主要为混合土类、粘性土类.边坡由上至下各地层岩性如下：废置机耕道路基填土，深度达7.8 m;粉质粘土，浅黄色，黄棕色，软-可塑，韧性较差，干强度中等，平均厚度14.6 m;细粒混合土、含砾粘土（滑带），其中细粒混合土为褐黄色、褐灰色，砾石含量5%～15%，主要为白云质灰岩、强风化白云岩，平均厚度2.1 m;粘土，褐色、褐红色，可塑，局部硬塑，韧性好，干强度高，平均厚度4.8 m;白云质灰岩：灰色、灰白色，强风化，结合差，裂隙较发育，平均厚度7.6 m.各地层物理力学性质指标，见表1.

1.3   气象水文特征

该地区冬无严寒，夏无酷暑，春秋长，冬夏短，雨季为5～9月，旱季为10月至次年4月.年平均日照时数2 028 h，年均积温6 829.3 ℃.无霜期平均为309 d，初霜出现于12月初，终霜出现于1月底，雪天平均10年一遇，年平均气温18.4 ℃，全年昼夜温差11.7 ℃，平均相对湿度75%，常年平均降雨量              1 187.8 mm，全年降雨量約28×109 m3.

项目区内地表水较发育，成树枝状分散，大大小小的冲沟分布众多，距离项目较近的坡脚河，为长流水河.地下水属于第四系松散孔隙水，在松散地层中的孔隙水，其径流方式主要是由高水位向低水位呈面状流动.主要含水层或透水层为粉质粘土（滑体）、细粒混合土、含砾粘土（滑带），主要隔水层为粘土层.

2    滑塌体形态及破坏模式分析

2.1   滑塌体形态及规模

现滑坡区横宽58～65 m，纵长60～75 m，滑坡体平面面积4 350 m2，现已形成两个滑坡台阶，第一台阶呈亚圆形，长约50 m，宽约65 m;第二台阶呈斜长形，长约25 m，宽约60 m;总体上属于椭圆形滑坡，滑体平均厚度8.5 m，滑体最大厚度9.8 m，体积32 625 m3，为小型滑坡，滑动面呈圆弧型，图3为滑坡体形态.

滑坡周界的定界依据为岩土体产生位移并发生变形破坏，本项目滑坡体周界划分如下：A—A'剖面滑坡后缘剪入口高程约1 319.5 m，滑舌剪出口高程约1 290.5 m，地面落差约29.0 m，剖面左缘滑面后缘倾角13°～17°，中部倾角25°～30°，前缘倾角23°～33°;B—B'剖面滑坡后缘剪入口高程约           1 328.4 m，滑舌剪出口高程约1 291.9 m，地面落差约36.5 m，剖面左缘滑面后缘倾角15°～19°，中部倾角18°～23°，前缘倾角21°～24°;C—C'剖面滑坡后缘剪入口高程约1 326.4 m，滑舌剪出口高程约  1 300.5 m，地面落差约25.9 m，剖面右缘滑面后缘倾角15°～18°，中部倾角22°～27°，前缘倾角 21°～36°;D—D'剖面滑坡后缘剪入口高程约          1 333.3 m，滑舌剪出口高程约1 290.5 m，地面落差约42.8 m，剖面右缘滑面后缘倾角15°～20°，中部倾角20°～25°，前缘倾角21°～36°.本滑坡为近期新生活动滑坡，其两侧基本以变形土体为界，周界变形基本完整清晰、滑坡裂缝较发育，滑坡周界及坡面的示意图如图4所示.

2.2   滑坡变形破坏模式分析

从受力角度分析，滑坡破坏类型可分为牵引式和推移式滑坡.牵引式滑坡的变形特征主要表现为土体向临空方向的剪切蠕动，坡体产生自地表向深部的撕裂，进一步变形后产生贯通良好的拉裂缝，且伴有局部崩滑、掉块产生，最终滑动面坍塌.推移式滑坡的主要特征表现为土体向临空方向迅速剪切滑动，其变形裂缝由深部潜在剪切面逐渐向地表发展，滑坡体的后缘与剪出口位于地形变化转折部位.

对照2.1的滑塌体形态及变形特征，并结合现场调查资料，可以判断本滑坡属于牵引式滑坡.在强降雨作用下，地表水大量汇流冲刷、下渗坡面，坡内软弱泥化层强度降低，坡体向临空方向发生剪切蠕动，坡体上产生自地表向深部的贯穿拉裂，最终表现为地表裂缝增多和剧烈崩滑、滑移.

2.3   病害原因分析

滑坡产生的原因可以归纳为内因和外因两个方面，它们互相联系、互为补充，其中内因主要有：地形地貌、地层岩性、构造、水文地质等;外因主要有：持续强降雨及水流作用、地震、人类活动等.结合本工程特点，对滑坡产生的原因分析如下：

1）地形地貌因素：滑坡区地貌上属于高中山斜坡地带，边坡地形呈现出中段高，两端低的弧状，边坡两端为沟谷和凹槽区，在重力作用下，坡体的平衡状态极易被打破，因此，其地形地貌为滑坡的产生创造了必要的滑动条件.

2）地层岩性：滑坡区所处山体斜坡，其上部有厚度较大的第四系松散覆盖层，透水性较好.雨季地表水下渗，在粘土（隔水）层受阻后，地下水沿细粒混合土、含砾粘土向下径流，在水的软化作用下，土体粘聚力和内摩擦角减小、抗剪强度降低，软弱面的面积逐渐扩大，最终为滑坡的产生创造了条件.

3）水文地质因素：水对岩土体的软化作用，是形成滑坡的主要条件之一.地表水及地下水不但可以改变斜坡的外部轮廓，还可以渗入斜坡上部岩土体和基岩风化壳带，增大岩土体的自身重力，降低其抗剪强度，从而起到“润滑”作用.

4）诱发因素：雨季期间降雨量增大，地表水冲刷、下渗到坡面，坡内软弱泥化层强度降低，使斜坡内动水压力激增，岩土体下滑力增加，岩土体抗滑力降低，是滑坡发生的主要诱发因素.此外，附近农户在坡面上砍伐树木、种植庄稼，使坡面土体松散，强度降低，是本滑坡的人类活动主要诱发因素.

3    边坡稳定性评价

依据上述滑坡形态特征、以及滑坡变形破坏特征，为了对滑坡的稳定性进行恰当的分析计算，采用条分法，将滑动面按圆弧型考虑，并用传递系数法进行滑坡稳定性评价和滑坡推力计算.根据《公路路基设计规范》（JTG D30—2015），确定了两种工况状态：正常工况、非正常工况.正常工况：滑坡处于天然状态下的工况，即勘察期间所查明的滑坡现实状态，其滑坡体、滑带、滑床物理力学参数、地下水位等以勘察实测和原状岩土试样试验结果为主要依据，此时滑体重力密度取19.0 kN/m3，见表2.非正常工况：滑坡处于暴雨或连续降雨状态，此时土体重力密度取19.5 kN/m3（对应96%饱和度）.

4    整治措施

道路工程中滑坡防治常采用的边坡防治方案主要有避让法、排水法、削方减载回填压脚法、支擋法、锚固法、注浆加固法等，根据以上分析来看，此项目滑坡灾害的产生主要是因为边坡的坡度较大，稳定性较低，地下水下渗进一步导致坡体强度降低，原有边坡支护不足等.因此，本滑坡治理应结合上述治理方法，进行综合治理，具体治理方法如下：

1）减荷：根据滑坡的高度按坡率法进行分级刷坡，削坡减载，减少土层的附加荷载.

2）排水：在滑坡区周界设置环形截水沟，滑坡坡面上设置平台截水沟及疏干孔，三者形成一个有机整体，尽量减少地表水下渗，使地下水位降低，减少地下水对土体物理力学性能的影响.

3）支档：设置锚杆框格梁，第一台坡：坡率1∶1.25+锚杆框格梁，锚杆长度9 m;第二台坡：碎落平台宽3 m、坡率1∶1.5、锚杆框格梁、疏干孔     10 m、锚杆长度9 m;第三台坡：碎落平台宽3 m+坡率1∶1.5+锚杆框格梁+疏干孔10 m，锚杆长度12 m;第四台坡：碎落平台宽3 m+坡率1∶1.5+框格梁+疏干孔10 m;第五台坡：碎落平台宽2 m+坡率1∶1.5+框格梁;第六台坡：碎落平台宽2 m +坡率1∶1.5+框格梁;第七台坡：碎落平台宽2 m +坡率1∶1.5+框格梁，7台坡，每级坡高8 m，整个坡面在框格梁内用植生袋植草进行绿化防护.

4）支档：桩板墙，在上边坡挡墙垮塌36 m段，设置5根桩板墙，桩截面为1.25 m×1.75 m，桩长分别为18.2 m、18.3 m、17.4 m、17.3 m、20 m，桩顶与挡墙顶面相平，间距为7 m.

根据现场实际情况和施工要求，最终综合治理方案的治理平面图，见图6.

5    治理效果

根据综合治理方案，对国道248线兰州至马关K2828+616～K2828+696处水毁地质灾害滑坡处治工程进行整治.整治工程完工至今，该段边坡稳定性良好，支档结构无显著变形，说明采取的治理方案可靠有效.

6    结语

以国道248线兰州至马关K2828+616～K2828+696处水毁地质灾害滑坡灾害为研究对象，结合现场气象水文条件、地质情况，对滑坡灾害产生的原因进行深入分析，并结合实际情况采取了综合治理措施.

1）第四系全新统坡积地层，土质松散，构成的边坡稳定性较低，在连续降雨作用下，极易发生边坡失稳，该边坡土体产生了向临空面方向的位移，并且坡底出现明显的自地表向内部的拉裂，属于典型的牵引式滑坡.

2）对于滑坡地段的处置方案，需要根据边坡失稳原因进行综合治理.当边坡稳定性较低且各地层渗透性存在较大差异时，要根据坡率法进行分级刷坡并设置截水沟、疏水孔等，从而减小荷载和雨水下渗.

3）治理结果表明：分级刷坡、锚杆框格梁、疏水孔的组合对于坡度大、土层岩性差的边坡的治理效果显著，边坡稳定.

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