陈家沟弃渣场边坡稳定性评价

彭文

（中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031）

1 工程概况

1.1 工程地质条件

陈家沟弃渣场位于四川省雅安市名山区马岭镇，所在区域属侵蚀堆积（冰碛Ⅲ级台地）地貌，海拔高程600～660m，相对高差30～50m，自然斜坡20°～55°。区域降雨量丰富，地表水以沟水为主，地下水以赋存于卵石土中的孔隙水为主，接受大气降雨以及NW 方向的侧向径流补给，以蒸发、下渗和径流等形式排泄。

地层主要为第四系松散堆积物，原始沟槽内地表分布淤泥质软土，厚1～3m；其下为中更新统冰水堆积（Q2fgl+al）含卵石粉质黏土（硬塑，厚2～3m）、卵石土（厚度大于20m）。

1.2 弃渣场规模、形态特征

弃渣场于2015 年6 月开始堆放，2017 年堆积完成，位于成雅铁路D1K107+100 路堑左侧100m 漏斗形的沟槽内，面积57333m2（86 亩），方量约为56×104m3，其中危险区面积46342m2（69.58 亩）。

目前形成SW、SE、NE 三个临空面较好的斜坡：①SE 侧斜坡坡向150°，坡度为35°，横向长度212m，底部高程627m，顶部高程656m，垂直高差29m，坡面已被平整为四级台阶；②NE 侧斜坡坡向45°，坡度为35°，横向长度75m，底部高程628m，顶部高程656m，垂直高差28m，坡度为35°，坡面已被平整为五级台阶；③SW 侧斜坡坡向240°，坡度为45°，高差4～5m，尚未进行平整。NW 侧为施工自然坡体，未形成临空面，如图1 所示。

1.3 堆积体颗粒粒径分布特征

堆积体为路堑挖方弃土，成份为更新统含卵石粉质黏土（软塑～硬塑状）以及卵石土。其中粒径大于2mm 的颗粒含量占20%，粒径2～60mm（圆砾）的颗粒含量占25%，粒径60～200mm（卵石）含量占45%，大于200mm（漂石）含量占10%。

图1 弃渣场地形

2 弃渣场边坡变形特征及变形机制

2.1 变形特征

2.1.1 拉裂变形及局部垮塌

拉裂变形主要出现在SE、NE 侧的三、四级边坡及平台，且在SE 侧与NE 侧边坡过渡带的位置最为严重。拉裂变形从二～四级平台及边坡处均有不同程度发展，具有自上至下规模由大到小的特点。

2.1.2 边坡前缘垮塌

堆积体的边坡坡度较陡，平均坡度35°，堆积物结构松散，自稳能力差，加之坡面水流的冲蚀、浸泡、软化作用，各平台坡脚雨水排泄不畅，导致坡脚局部垮塌。

2.1.3 坡面冲蚀变形

堆积体呈阶梯状形式，平台为大气降水和地表水的汇集提供有利的地形条件。同时，雨水携带细颗粒向深部入渗，造成通道堵塞，渗流量小，有利于大气降水迅速转化为地表径流。形成溅蚀—细沟侵蚀—冲蚀软化的破坏过程。

图2 SE、NE 侧边坡拉裂变形区

2.2 边坡破坏模式分析

弃渣场坡度较陡，临空条件好，在连续强降雨下，大量地表水入渗坡体，加大了覆盖层的重量，降低了堆积物的抗剪强度，且降雨时易产生大量坡面流水冲蚀、软化边坡。首先在土体表面及坡脚产生蠕动变形，从而造成边坡拉裂及逐步垮塌，破坏模式为前缘牵引—拉裂破坏。

3 边坡稳定性计算与评价

3.1 滑动面形态

据现场调查、钻探等综合分析，弃渣场堆积体产生的潜在滑动为：

（1）沿下伏软弱面滑动，主要位于SE 侧边坡，原始沟槽内分布厚度约3m 的淤泥质软土，易沿软弱接触带发生剪切滑动；

（2）拉裂垮塌，填方边坡产生表层溜塌。

1.2.6 Transwell侵袭 本实验使用康宁Transwell小室，以下描述的是单个细胞系的单次实验。本实验流程和Transwell迁移实验一样。基质胶使用BD MatrigelTM低浓度基质胶，1∶5稀释后备用。在种细胞前需要每个Transwell小室内铺上30 μl稀释后基质胶。放入细胞培养箱4 h后待基质胶凝固后按照Transwell迁移步骤接种细胞、培养，在接种后第24 h取出小室染色、拍照。

3.2 边坡物理力学参数分析及取值

根据试验结果结合工程类比，综合确定了弃渣场岩土体物理力学参数。

（1）弃渣土：r=20kN/m3，C=22kPa，φ=15°；

（2）软土（原状土）：r=22kN/m3，C=12kPa，φ=10°；

（3）黏土夹卵石土（原状土）：r=25kN/m3，C=30kPa，φ=20°。

3.3 稳定性计算结果

采用极限平衡法中的瑞典条分法，公式如下：

选取SE、NE 侧代表性勘探剖面，分别进行深层和浅层滑面检索，经计算，天然、暴雨、地震工况条件下的稳定性结果如表1所示。

表1 弃渣场堆积体稳定性计算成果

3.4 分析与评价

（1）SE 侧边坡在天然状态下基本稳定，在暴雨状态下，易沿原地面接触带发生整体破坏；

4 弃渣场防治建议

（1）抗滑桩：在SE 侧边坡四级平台处修筑抗滑桩；

（2）地表与地下排水系统：在斜坡扩建区后缘修筑截水沟以拦截、排出坡面径流；

（3）坡面整理：对原始坡面进行修整，并按照4～6m 的高度修建台阶。

5 结论

（1）原始沟槽处分布软土，为堆积体整体滑移提供了潜在滑面。堆积体结构松散，是破坏的内在因素。降雨既加重坡体的自重，又降低了潜在滑移面的力学性能，同时易产生大量坡面流水冲蚀、软化边坡，是影响堆积体稳定性的主要外在因素。

（2）根据代表性断面的稳定性计算结果：天然状态下堆积体不会发生整体滑移，在暴雨状态下易发生沿原始沟槽接触面的整体滑移以及浅层溜塌，需采取治理措施。

（3）结合当地经验，采用“抗滑桩+坡面平整+修筑完整排水系统”的治理方案。工程完工后，土体稳定，外观优美，为类似工程提供宝贵经验。