公路滑坡工程地质勘察及治理对策

刘长伟

（贵州省铜仁公路勘察设计院有限公司，贵州铜仁554300）

1 公路工程勘察及滑坡概述

1.1 公路工程勘察

对公路建设而言，通过公路工程的调查可以为公路的设计、施工等方面提供保障，提高施工的质量，为今后的公路建设打下坚实的基础。在我国的现代公路施工中，由于公路结构日益复杂，对施工的质量提出了更高的标准。在实践中，勘察工作必须按照勘察规范、程序和技术规范来施工，以保证勘察工作的质量，适应现代化的公路施工需要。必须不断地提升技术、改进工作的质量，以保证施工的顺利进行。要确保公路工程勘测工作的顺利进行，还必须由勘测单位法人代表、项目负责人、审核人以及现场技术操作人员之间进行相互配合。

1.2 滑坡

滑坡定义有广义和狭义之分，我国的滑坡地质灾害属于狭义滑坡，是指斜坡局部在重力作用下，丧失平衡性，岩体以及碎屑整体发生的位移，具体表现为斜坡上土体、岩石向某一方向进行整体的移动，可能是平移，也可能是下滑。滑坡的发生主要和地形、土体以及水三个关键条件有关，这三个影响因素中，地形条件是主导因素。滑坡的成因比较复杂，分类标准也多种多样，通常根据地质条件，可以将滑坡分为黏土性、黄土性和岩体性三大类。按照含水量和土体性质的不同，还可以将滑坡分成塑性、块性和流性三大类，不同类型的滑坡也有着不同的平面状态和纵断面。

2 滑坡地质灾害勘察方法

2.1 浅层地震映像法

滑坡发生之后，在救援过程中往往会出现二次滑坡的现象，这将会给救援工作造成巨大的压力，同时对救援人员的安全造成威胁。因此，浅层地震映像法应运而生，这种方法可以在相关性的帮助下，通过人工在滑坡阶段发生地震波，通过地震波的传播规律以及返回的波形信息可以分析滑坡土层的组成结构，通过返回的数据分析，可以判断出滑坡地段是否会出现二次滑坡，更重要的是，可以通过这种方法将滑坡地段的地质信息较为准确的得出，有助于人们分析滑坡产生的原因，对滑坡的防治以及救援工作都有很大的帮助[1]。

2.2 钻探法

在人类探索滑坡灾害过程中，对于中型的矿山进行探测时，钻探技术是应用最广的探测方法，因为在中大型矿山进行探测时需要很多数据，例如，山体的岩石以及土壤组成，滑坡涉及的范围，滑坡发生的起始位置等。钻探技术可以高效地获取相关信息，而且利用钻探技术可以探测在滑坡下面是否有地下水，从而帮助救援人员对滑坡地段进行分析。钻探技术还可以采取滑坡底下的样本，对研究人员分析滑坡的土质特征、分析滑坡产生的原因有很大的帮助。

2.3 槽探坑探法

在滑坡地质的救援过程中，勘探技术有很多种，其中，最为直接的方法就是槽探坑探法，挖探技术也是探测过程中必不可少的。在进行探测过程中，应合理选择地质探测方法，根据当地的地质特征来判断，比如井探以及坑探这两种技术大多应用于大型滑坡的矿山，可以对在滑坡过程中产生的物质以及滑坡层结构进行分析，从而使工作人员对滑坡有具体的了解。槽探和坑探主要应用于检查滑坡的外部信息，例如岩石成分、滑坡面积滑坡深度等，同时还能采集滑坡中的样本，可以有效观测滑坡地段的地质构造，以便对滑坡进行进一步了解[2]。

2.4 高密度电阻率法

在滑坡抢险中，电阻率方法是一种常见的勘探方法，通过分析不同的岩层和土层之间的电导特性，能够直接获取地质资料。高密度电阻法，是一种基于电阻率法的最优检测方式，与电阻率法相比，其检测的点位间距更短，准确度更高，而且其工作效率也要比常规的电导率法要高得多，还可以通过一步一步的布置，将错误降到最低，从而大大的提升了勘探工作的准确性。

3 某公路隧道出口滑坡分析及治理实例分析

成都至雅安高速公路运营桩号某段原设计为土质挖方路堑，最大边坡高度约18m，坡脚设置挡土墙支挡加固，墙高6m，墙顶按1∶1.5 放坡，分级高度6m，边坡平台宽2m，坡口以上自然斜坡高度约32m。2019年9 月持续强降雨工况下，9 月23日该段边坡发生蠕动变形，前缘鼓胀变形造成坡脚挡土墙发生位移、内测边沟挤压鼓胀破坏、行车道路面产生纵横向裂缝、中央分隔带处波形梁被推移，坡体中后部产生多道不连续裂缝、错台。边坡蠕动变形速率较快，9 月26日滑坡后缘已产生大量张拉裂缝、侧壁形成剪切裂缝，并基本贯通，斜坡有整体滑移趋势，严重影响高速公路的运营安全，如图1所示。

图1 滑坡范围平面图

3.1 地质条件

3.1.1 地形地貌

地貌类型以浅丘、平坝为主，相对高差不大。区内整体地势南高北低，最低海拔位于公路右侧平坝，约480m，最高海拔位于公路左侧斜坡坡顶，约548m，成雅高速公路路面海拔约501m。

3.1.2 地层岩性

主要出露地层为新生界第四系全新统人工填土层（Q4ml）、滑坡堆积层（Q4del）和中更新统冰水冰碛沉积层（Q2fgl），下伏基岩为白垩系中统灌口组（K2g）。第四系中更新统冰水冰碛沉积层主要有卵石、漂石、粉质砂土、中砂、含卵石粉质黏土、含卵石粉质砂土，厚度约6.0～43.7m，分布不均匀。

3.1.3 地质构造及地震

场区区域上地质构造形迹由成都凹陷、大兴隆起（隐伏背斜）和熊坡背斜组成。场区位于成都凹陷西南段之南部，受地质构造影响较小。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2015），该区内动峰值加速度0.10g，动反应谱周期为0.45s，地震基本烈度Ⅶ度。

3.1.4 水文地质

场区地下水划分为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水。场区内斜坡地势较陡，有利于地表水及地下水排泄。松散层孔隙水，主要赋存于第四系粉质黏土、粉质砂土和卵砾石层内，为松散层上层滞水。基岩裂隙水主要赋存于构造裂隙、风化裂隙中。

3.2 滑坡成因分析及稳定性计算

3.2.1 成因分析

冠心病患者临床中发病率高,比较多见,在老年群体中,冠状动脉出现狭窄和阻塞症状,导致了患者的心肌细胞缺血,引起了心绞痛症状。无症状性心肌缺血是患者的心肌缺血但是没有相关的症状出现。这类患者的临床症状缺乏典型性和特异性,因此患者的病情无法察觉,继续进行剧烈的活动,容易导致心悸,严重的还会猝死,这属于隐匿性的冠心病。临床中对无症状心肌缺血需要进行深入研究,找到可靠的早期确诊方式,让患者的临床治疗有据可行。

地下水是诱发该滑坡的主要原因，连续降雨条件下地表水汇集下渗，导致土体容重增加、抗剪强度降低。受区域地质条件的影响，土体的破坏进一步加剧，主要有以下两个因素：第一，上覆土层第二系冰水堆积层细粒土粉质黏土、粉质砂土具有弱膨胀性，根据土工试验数据，土体最大自由膨胀率达到26%。第二，土层结构分布不均匀，粉质黏土渗透系数小为隔水层，粉质砂土渗透系数大为透水层。钻探揭示含卵石粉质砂土分布深度位于路面结构层下1.5～3.8m，上部为含卵石粉质黏土，是一种十分不利的结构。连续降雨的条件下，地表水缓慢汇集下渗，汇集至含卵石粉质砂土层中，局部排水不畅的条件下，自由潜水转变为承压水，造成两土层接触面抗剪强度的急剧下降。

3.2.2 发展变化过程

对边坡进行受力分析，挡土墙墙趾下部为应力集中处，随着土体抗剪强度的降低，墙趾下部首先发生塑性变形进入极限平衡状态，内侧边沟侧壁受到水平向挡墙方向的合力影响发生侧向位移。根据现场调查K1887+450～K1887+500 段内侧边沟鼓胀变形严重，护栏外侧最大开裂宽度约10cm，如图2所示。根据破裂处土体的新鲜程度判断，裂缝的形成已持续一段时间，边沟破损、侧壁裂缝加剧了地表水的下渗。墙趾下部土体塑性破坏，应力调整、土体松弛，地表水渗入软化，该区域首先失稳产生蠕动，挡墙一侧土体发生主动土压破裂、中央分隔带一侧发生被动土压力破裂，滑面逐步贯通。滑坡抗滑段位于左幅路基路床区域，受路面结构层竖向荷载的作用反翘剪出口表现不明显，反翘推力和竖向荷载的共同作用形成中央分隔带一侧的水平推力，造成左幅中央分隔带左侧波形梁护栏被推移，如见图3所示。如未采取有效的加固处理，滑坡将进一步发展，路面结构层受力挤压瓦解，产生网状裂缝，抗滑段滑动面逐步前移全部形成和贯通后，滑坡即进入整体滑动阶段。

图2 边沟侧壁鼓胀开裂

图3 左侧波形梁护栏推移

3.2.3 滑坡稳定性计算

滑面确定：实测后缘裂缝发育范围设为滑坡剪入口；中央分隔带处目前已参与受力，该处设定为剪出口，采用简化毕绍普法，搜索最危险滑面。最危险滑面，从粉质黏土与粉质砂土接触面附近滑动，滑面深度与深部位移监测突变位置基本一致。

根据室内试验成果取滑体土层饱和状态容重20.5kN/m3。按搜索滑面，采用传递系数法，按暴雨工况稳定系数0.99 反算滑面力学参数，取值C=5kPa、φ=19.104°，与土工试验统计值接近。

采用暴雨工况安全系数1.15 进行控制设计，对主滑剖面进行下滑力计算，最后一块滑体剩余下滑力为661.30kN/m，水平向分力为648.17kN/m。

3.3 抢险应急设计

3.4 永久加固处治设计

第一，修复、完善截排水设施，减小地表水、地下水的影响。在滑坡上部机耕道设置排水沟，汇集、疏导地下水；坡面上设置两排仰斜式排水口，如图4所示。第二，采用天然工况安全系数1.20、地震工况安全系数1.10 和暴雨工况安全系数1.15 对各剖面进行剩余下滑力计算分析。经综合分析比选，采用暴雨工况安全系数1.15 进行控制设计，于临时加固钢管桩内侧（靠山侧）采用圆形抗滑桩支挡加固，直径2.5m。拟设支挡位置水平向剩余下滑力较大，为节约工程投资，考虑桩前土体及施工完成钢管桩提供的水平向桩前抗力，根据多剖面下滑力计算情况调整桩间距分别为4m、5m、6m。

图4 仰斜式排水口

4 结论

目前，公路建设已成为推动国民经济发展基础设施之一，随着我国当前经济体制改革的深入，公路勘察工作必须完善，以保证工程建设的质量和可持续发展。从公路滑坡工程地质调查的基础知识出发，结合具体事例进行分析，得出了以下几点结论：第一，冰水冰碛沉积层细粒土粉质黏土、粉质砂，具有较大的自由膨胀率，受地下水的影响较大，需特别加强路基、边坡的排水设计。第二，道路养护过程中应加强边沟、中央分隔带的巡查。路堑内侧边沟、中央分隔带附近分别是路基应急集中、结构强度最弱的区域，往往最容易产生破坏。加强养护巡查及时发现问题、有效分析、及时处理可减小地质灾害的影响。第三，应急抢险工程措施应保证降雨工况滑坡的稳定系数不小于1.05，方能有效控制滑坡变形发展，保证临时工程的安全。