某复建公路滑坡成因机制分析及稳定性评价★

杨 群，谢立广，沈习文

(1.成都师范学院，四川 成都 611130；2.四川交通职业技术学院，四川 成都 611130;3.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610030)

大型水电站工程主要由主体(枢纽)工程、库区配套工程、输变电工程等组成。库区配套工程又包括库区复建公路、移民安置点、码头、景观绿化等。库区复建公路是由于水库蓄水后淹没了现有公路，为了保证库区交通的畅通而进行的复建[1-3]。复建公路是水库蓄水后两岸居民的交通出行、库区客货运、汛期防洪抢险的重要通道[4]，涉及的地质地形条件复杂多样，易发生各种地质灾害，尤其是公路边坡工程存在较多安全隐患,直接影响公路的安全运营[5]。据统计: 2019年间共发生6 181起地质灾害，其中，滑坡4 220起，占比高达68.27%，共造成经济损失27.69亿元[6]。为避免和尽量减少滑坡灾害造成的经济损失和人员伤亡以及对工程建设的影响，研究滑坡地质类型、成因机制及其稳定性显得尤为重要[7-8]。本文以某复建公路滑坡为工程背景，对其变形特征、成因机制、稳定性评价以及防治措施建议方面进行了较为系统的研究，为类似工程提供参考。

1 工程概况

溪洛渡水电站位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的溪洛渡峡谷，距两县城分别为20 km和7 km。水库总库容122.3亿 m3，正常蓄水位600 m。该复建公路滑坡区位于项目K3+420～K6+620段，金沙江左岸，雷波县境内，滑坡上游段金沙江流向为近西，滑坡段流向为西南，滑坡下游段流向为西北，河流流向变化较快，滑坡位于凹岸侧。滑坡体分布在高程480 m(水位以下)～740 m之间，总体坡度呈陡缓陡分布，水位高程600 m以下约35°～45°，水位高程600 m～800 m段约25°～35°，800 m以上坡度约45°～60°。斜坡上植被较发育，覆盖率约50%，主要为低矮灌木、花椒林和杂草。

2 滑坡区岩土工程地质条件

工程区地层主要由基岩和第四系覆盖层组成。基岩主要为寒武系和奥陶系地层，岩性为黑色页岩、泥质灰岩、砖红色粉砂岩、砂岩、泥岩、白云岩等，沿线岩层倾向变化不大，只是倾角有一定变化，产状为N70°～80°E/SE∠15°～60°，节理裂隙主要为临空面卸荷裂隙，沿金沙江岸岸坡呈反倾岸坡。

覆盖层主要为崩坡积、堆积角砾土和洪积、坡积堆积砂层，广泛分布于河床～800 m高程段，厚度约10 m～40 m，总体上黏土含量较高，性状较差。滑坡体至下游冲沟部位高程750 m以下连续分布有厚度较大的洪积、坡积的角砾土和冲积形成的砂层，角砾土黏土含量较高，砂层主要位于下游冲沟附近。

地下水为第四系松散堆积物孔隙水和基岩裂隙水。孔隙水主要受大气降雨下渗补给，以泉水、潜水蒸发及向地表水体排泄的形式集中排泄，动态随季节、降雨变化大。基岩裂隙水赋存在沿线基岩裂隙中，主要接受降雨和地表水补给。水质分析表明，路线区地表水、地下水的HCO3-离子含量、pH值、侵蚀性CO2含量、Mg2+离子含量及SO42-离子含量对钢筋混凝土结构呈微腐蚀性。

根据GB 18306—2015中国地震动参数区划图，工程区50 a超越概率10 %的地震动峰值加速度为0.15g，相应的地震基本烈度为7度。

3 滑坡区变形特征及形成机制分析

3.1 变形现状

该滑坡目前已整体复活，最大后缘高程约760 m，上下游以山脊为界。滑坡体上裂缝发育，规模较大、集中分布的大致分为5类，变形范围及裂缝分布见图1。

1号裂缝：为滑坡边界裂缝，总长度超过500 m，贯通性好，最大高程约760 m，上游切断公路后延伸至江面，下游发育至公路以下塌岸部位。裂缝在后缘处形成宽1 m～3 m的拉裂带，滑移距离3 m～5 m，滑塌后形成呈“M”型的陡壁；上游侧裂缝宽10 cm～20 cm，滑坡体向河道方向挤出明显，穿越公路处路基形成高约1.5 m的错台；下游段裂缝规模相对较小，缝宽5 cm～10 cm，主要为滑坡主体溜滑后牵引导致的拉裂缝。

2号裂缝：位于滑坡下游边界与公路交汇部位，裂缝长约200 m，为主要侧向裂缝，平行发育2条，间距2 m～3 m，公路以上方向延伸为N10°W，以下转向N30°W。裂缝张开10 cm～20 cm，错台高度普遍为20 cm～30 cm，最大处达2 m，且可见倾角10°～15°擦痕。裂缝穿过公路处已多次将路基错断，目前错台高约1.5 m。

3号裂缝：分布于滑坡体上游侧、公路上方720 m～660 m高程附近。裂缝主要发育3条，间距20 m～30 m，近于垂直金沙江河道发育，高处端头止于边界裂缝，向下延伸至公路附近。裂缝长度60 m～100 m，宽10 cm～30 cm，下游侧滑坡体沿该组裂缝下错10 cm～30 cm，可见擦痕。

4号裂缝：分布于滑坡体中部公路内侧670 m高程附近的缓台前缘，为纵横裂缝交错密集发育区域，以N25°W顺河 方向发育的为主裂缝，间距0.7 m～2.0 m，张开20 cm～50 cm，错台20 cm～30 cm，纵向裂缝方向N30°E，张开10 cm～30 cm，无明显错台。该处因纵横裂缝的密集发育，坡体被切割呈块状。

5号裂缝：分布于滑坡体中部，高程约620 m～630 m的缓台前缘，为裂缝集中发育区域。顺河向裂缝发育十余条，方向近EW，长度多在50 m～80 m之间，间距2 m～5 m，张开宽度一般30 cm～50 cm，局部可达1 m，外侧下错50 cm～100 cm；横河向裂缝延伸方向为N25°E，共发育5条左右，长度30 m～50 m，张开50 cm～100 cm。缓台上，纵横裂缝交织发育，多处形成拉陷带，呈解体状态，前缘已形成滑移、垮塌。

除了上述规模较大、集中发育的裂缝外，滑坡体上多处分布随机短小裂缝。下游段660 m高程以下已形成较大范围的塌岸，且滑壁后部形成多条裂缝。

3.2 形成机制分析

1)地形条件。

滑坡位于金沙江左岸，河流在此处转弯，为一凹岸岸坡，岸坡坡度呈陡缓陡分布，水位高程600 m以下约35°～45°，水位高程600 m～800 m段约25°～35°，800 m以上坡度约45°～60°。前缘长期受金沙江河水冲刷，岸坡蓄水以前就处于临界稳定状态。

2)地层岩性影响。

滑坡物质为黑色页岩风化而成的角砾土，表层结构较为松散，自身力学性质较差。

3)水库蓄水影响。

滑坡产生变形与蓄水相关性较明显。水库蓄水至正常水位600 m时，坡体下游沟侧涉及的房屋出现较大裂缝；坡体前缘水位线附近出现了多处垮塌，塌岸断面角度均较为高陡，坡体中的耕园地已出现较大面积的垮滑，滑坡后缘及侧边出现多处拉裂，耕地呈豆腐块状的开裂，已无法继续耕作；滑坡上的公路路基产生拉裂破坏，公路内侧边坡产生塌滑，路基上分布拉裂缝宽一般5 cm～20 cm，沉陷约10 cm～30 cm，内外侧挡墙均有破坏，公路内侧边坡塌滑最高高程约740 m，后缘形成高约2 m～5 m的错台。

4)复建公路外侧堆填等外力影响。

复建公路从滑坡体中后部位置穿过，路基外侧堆填了大量施工筑路材料，增加了滑坡下滑力，加剧了滑坡的变形。

5)降雨影响。

在滑坡体边界形成后，降雨是加剧坡体变形的因素，雨水沿已有地表裂缝入渗，进一步弱化了岩土体的性质，降低了岩土体的物理力学强度，使边坡更易于产生变形。

4 稳定性分析与评价

现场的勘察结果表明，该工程区滑坡目前已整体复活，滑坡体上裂缝发育，规模较大，坡体处于不稳定状态，为了工程安全，有必要深入评价其稳定性[9]。

4.1 计算参数

滑坡区钻孔资料显示，滑坡底部有清晰的滑带分布，滑带为灰黄色泥夹角砾，综合土样实验资料以及工程区类似工程对比，滑坡计算参数建议值见表1。

表1 滑坡计算参数建议值

4.2 稳定性评价标准

《公路路基设计规范》中规定：滑坡稳定性计算应考虑下列三种工况[10]。

正常工况：边坡处于天然状态下的工况。

非正常工况Ⅰ：边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况。

非正常工况Ⅱ：边坡处于地震等荷载作用下的工况。

鉴于该滑坡位于水库区，复建公路等级为四级，工程所在地区的设计基本地震动峰值加速度为0.15g，根据《公路工程抗震规范》滑坡体稳定性分析计算安全系数控制值。

4.3 稳定性计算

滑坡稳定性计算采用传递系数法隐式解，运用铁二院滑坡分析计算软件。计算剖面示意图见图2，计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算成果

4.4 监测成果

在滑坡区布置了2个地表监测点，监测期间经历了14个阶段的水位变化，涉及4个水位上升期、4个库水位下降期、3个高水位运行期和3个低水位运行期，各测点特征值见表3。

表3 测点累计位移量统计表

方向规定：X方向指向下游为+，反之为-；Y方向指向对岸为+，反之为-；H方向沉降为+，反之为-。

由表3可知，X方向的最大累积位移变化量为3 609.6 mm；Y方向的最大累积位移变化量为10 936.1 mm；H方向的最大累积位移变化量为6 978.3 mm。同时结合不同库水位阶段平面合位移与沉降以及变形速率的数据分析，可看出该滑坡区整体向河谷偏上游方向变位，变形方向约为N12°W；总体上看，随着时间的推移，滑坡位移增量持续增加，变形速率未见收敛[10]。

4.5 稳定性评价

从表2得出，滑坡在蓄水至正常蓄水位600 m时，天然工况下稳定系数为0.98，暴雨工况下稳定系数为0.88，地震工况下稳定系数为0.89，水位由600 m降至540 m时稳定系数为0.90，滑坡均处于不稳定状态，不满足规范要求的安全控制标准。

通过对地表变形监测点累计位移、不同库水位阶段平面合位移与沉降以及变形速率的数据分析可得出：随着时间的推移，滑坡位移增量持续增加，变形速率未见收敛，滑坡处于不稳定状态。

5 结论与建议

经过野外勘察及室内分析，查明了滑坡区基本地质条件，分析了滑坡区变形特征及成因，通过稳定性计算及监测数据主要得出以下结论及建议：

1)该滑坡为一覆盖层滑坡，且滑坡物质为角砾土，为黑色页岩风化而成，自身力学性质较差；水库蓄水、复建公路外侧不合理堆放、降雨等因素，导致坡体稳定性变差。

2)通过稳定性计算分析得知，滑坡在蓄水至正常蓄水位600 m时，天然工况下稳定系数为0.98，暴雨工况下稳定系数为0.88，地震工况下稳定系数为0.89，降水至540 m时稳定系数为0.90，均处于不稳定状态。

3)通过对地表变形监测点累计位移、不同库水位阶段平面合位移与沉降以及变形速率的数据分析可得知：随着时间的推移，滑坡位移增量持续增加，变形速率未见收敛，滑坡处于不稳定状态。

4)滑坡稳定系数不满足规范要求的安全控制标准，并且滑坡推力巨大，同时考虑该区段不良地质病害点连续集中分布，建议设置隧道对该段进行绕避处理。