某山区滑坡稳定性评价及治理方案

■巫海明

（三明市公路桥隧保障中心，三明 365001）

边坡代表了特别广泛的地质和地貌环境。 在自然因素和人为因素的影响下，边坡易出现不稳定。破坏的主要形式有边坡地表变形、滑坡、泥石流等[1]。边坡的变形和破坏是灾难性的，它直接或间接地造成水土流失、洪水等灾害，带来人员伤亡和财产损失。 本文通过考察某山区滑坡情况，查阅大量的技术资料，基于现场勘察与测绘资料分析边坡的结构特征、变形趋势、滑动成因，并对滑坡稳定性进行分析，制定可行的治理方案，不但对某山区滑坡治理具有现实参考意义，对今后解决类似的滑坡问题也具有借鉴意义。

1 工程概况

该滑坡位于某山区公路一侧，滑坡平面形态呈“近扇形”，后缘高程约517 m，前缘高程约452 m；最大高差约65 m，斜长约110 m，前缘宽度约180 m，后缘宽度约35 m， 潜在滑坡体上部土体厚度约10 m，面积约6000 m2，滑坡土体体积约60000 m3。该滑坡尚处于不稳定状态，严重威胁着滑坡体下方公路的行车及行人的生命财产安全。

2 地层分布及滑坡成因分析

滑坡区地层较为简单，主要为三叠安仁组系粉砂岩，自上而下分为：（1）残坡积粘性土夹碎石：灰黄色，以粘粒、粉粒为主，夹少量强风化粉砂岩碎石，分布在坡顶，厚度3～5 m；（2）碎块状强风化粉砂岩：灰黄色、紫色，薄层状结构，碎块状构造，岩质软，手可折断，锤击亦碎，节理裂隙极发育，岩芯呈碎块状，夹泥质粉砂岩，上部分布薄层状砂土状强风化粉砂岩，局部地段钻探漏水现象，采取率较低；（3）中风化粉砂岩：灰黄色、紫红色，薄层状结构，碎块状构造，岩质较硬。 节理裂隙发育，主要裂隙轴夹角40°～45°不等，硅质、钙质充填胶结。 岩体较破碎，岩芯呈短柱状，滑坡后缘产状，前缘左侧产状，前缘右侧产状。

浅层滑坡体多条张拉裂缝，均在残坡积层夹碎石土层及强风化岩层中，由于风化剧烈，节理裂隙发育，造成坡体的残坡积层夹碎石土层及强风化岩层在降水及地下水的作用下，下滑力增加，坡体岩、土层强度进一步降低， 导致坡体在自身重力作用下，沿倾向坡面向节理组合面滑动。 按地层情况对滑坡体布置1―1′、2―2′、3―3′剖面图进行分析，1―1′、2―2′剖面存在滑动面，3―3′剖面是正常地层，如图1～3 所示。

图1 1―1′剖面刷方示意图

图2 2―2′剖面刷方示意图

图3 3―3′剖面刷方示意图

3 滑坡稳定性分析及评价

3.1 滑坡稳定性计算

（1）计算参数、工况

根据现场取样试验及结合当地以往经验，该山区滑坡为不涉水区域， 采用2 个工况下的参数取值，见表1。

表1 计算参数及工况

（2）分析计算

针对1—1′、2―2′、3―3′现有剖面和将要开挖的最终形态剖面，利用GEO-SLOPE 软件算得2 种工况下滑坡体在的稳定系数，计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果

根据计算结果可知，影响滑坡稳定性最重要的外部因素是降水。 雨天工况下，边坡剖面的稳定性系数下降，滑坡稳定性明显降低。 与正常工况相比，雨天工况下的整体稳定性降低幅度达0.22～0.25。连续的强降雨会导致滑动面形成“水路”，增大滑坡体的质量，裂缝进一步增大变长，从而降低抗剪强度，最终导致滑坡体滑动。

3.2 基于FLAC3D 的边坡滑坡数值模拟

土壤入渗场与应力场相互作用。 首先，过滤场的变化导致过滤液强度和渗透压的变化，从而改变土壤所承载的外载荷，进而改变土壤中应力场的分布。 其次，应力场的变化改变了体积变形，进而改变了内部构件的孔隙率，并改变了入渗系数，最终改变了土壤的入渗场[2]。 土壤的应力状态是入渗场和应力相互作用和影响的结果，是一个与最终平衡相关的动态过程。 因此，入渗场和应力场的联合分析对边坡稳定性具有重要意义。

（1）滑坡上复杂地质体的3D 建模

数值滑坡建模需要先获得各种基本的边坡结构及数据，包括地形、等高线图、剖面、勘测数据、地质勘测数据或各种实验物理力学参数范围[3]。 基于已知数据创建更精确的数值模型，满足模型可视化和模拟精度的要求，再使用FLAC3D 流固耦合模块进行滑坡变形模拟，得到更精确的计算和模拟结果。

（2）计算结果

以剖面2―2′为例，模拟连续降雨时滑坡过程，渗流工况下的滑坡位移云图和应力云图如图4、5所示。

图4 渗流工况下的滑坡位移云图

图5 渗流工况下的滑坡应力云图

3.3 滑坡稳定性分析

根据云图可以看出，随着不断渗流，位移、应力主要集中在滑坡的中上部，塑性区广泛分布于堆积的表土中，滑坡体处于不稳定状态。 一般来说，土壤饱和导致在持续强降雨条件下土壤力学性质迅速下降。 与此同时，边坡内的水柱急剧上升，水压急剧上升[4]。 在疏浚过程中，静水压力变为上方岩石的动水压力，滑动面或风化界面上的这部分土体应力趋于增大。 如果疏浚不及时，地面会产生大量的水压，将水集中在这部分土体的前缘，直接加速该部分土体的变形和破坏。 由于大量雨水的不断入渗，入渗场不断与自身的应力场相互作用，降低滑坡的稳定性。 因此，在滑坡的处理过程中，应重视因连续降雨渗流而降低土壤稳定性的因素，缩短雨水在地表的停留时间，以提高连续降雨期间滑坡的稳定性。 利用FLAC3D 软件模拟连续降雨对滑坡影响的位移云图，与之前滑坡的监测结果相比，模拟条件基本满足。 由于GEO-SLOPE 软件只能计算出滑坡的稳定系数和安全系数，因此采用流固耦合模块FLAC3D 模拟连续降雨渗流对滑坡的影响，取得的位移、损坏位置等数据可以作为滑坡治理的参考。

4 滑坡综合治理方案及治理效果

4.1 治理方案

根据滑坡地层性质、成因及稳定性分析，结合滑坡的实际情况，采用预应力锚索框架梁的治理措施，对滑坡潜在滑面的干扰更小，修正速度更快[5]。该边坡坡度陡峭，岩石凹凸不平，如果采用防滑桩工程，施工难度大，工期长，工程造价高。 经过比选，在综合分析该滑坡治理工程方案的基础上，最终采用预应力锚索框架+挂网锚喷+植草+截排水沟的方式进行滑坡治理。 采用刷方减重，同时第一级至第三级边坡采用挂网喷射C20 小石子砼防护，第四级至第七级边坡采用预应力锚索框架及框架间TBS植草防护，对第八级边坡采用TBS 植被防护，如图6、7 所示。 具体施工措施如下：

图6 防护平面图

图7 2—2′断面防护图

（1）边坡刷方。 第一级至第五级边坡坡率1∶0.75～1∶1，第六级边坡坡率1∶0.75～1∶1.25，第七级边坡坡率1∶1～1∶1.25，第八级边坡坡率1∶1.13～1∶1.53；每级边坡设置宽度为2 m 的平台。各级平台设置平台水沟，平台水沟采用C20 素砼浇筑或锚喷U 型沟，平台表面采用厚度为8 cm 的C20 素砼封面或挂网锚喷；（2）锚喷工程。 第一级至第三级边坡：采用挂网喷射C20 小石子砼；（3）锚固工程。 第四级至第七级边坡：共采用28 片预应力锚索框架+框架内TBS 植草防护；（4）TBS 植被防护。 第八级边坡：采用TBS 植草防护；（5）排水工程。 在第一级及第二级边坡距坡脚高50 cm 处设置平孔排水，间距5 m。 按原尺寸修复边沟，并加高沟墙回填种植土进行绿化。 每一级边坡均设置急流槽和平台水沟，在刷方边界后方3 m 新建C20 截水沟。

4.2 治理效果

根据边坡滑坡稳定性计算结果，在雨天工况下坡脚处剪力较大，稳定性较差，正常工况下各剖面基本稳定。 对经过处治的边坡进行稳定性分析评价，结果显示1—1′剖面的稳定性系数为1.67，2―2′剖面的稳定性系数为1.65，3―3′剖面的稳定性系数为1.62，满足规范规定的安全系数为1.35。 从计算结果可以看出，边坡稳定性有较大提高，治理后边坡处于稳定状态， 可见采取的预应力锚索框架+挂网锚喷+植草+截排水沟的治理方案是合理可行的。 经过两年多的持续观测，该滑坡体未发生崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害，从实践得出对该滑坡体的治理措施取得了良好效果。

5 结论

针对某山区滑坡失稳， 研究了滑坡变形机理，分析了滑坡稳定性， 提出了全面的滑坡治理方案。由此得到以下几点结论：

（1）应开展边坡滑动区基岩力学参数试验，合理选取计算参数。 同时，应利用好力学分析软件，为滑坡治理工程提供确切信息，奠定坚实的基础。

（2）由于每个项目的实际地质条件不同，建立的3D 数学模型可能存在差异， 耦合模拟得出的结论可能并不真正准确。 如有可能，应加强对处理设计和实际施工效果的审查，以提高不稳定边坡处理的合理性、有效性和可行性。 治理方案设计和实施应根据实际情况及时修正和改进。

（3）滑坡一般在雨季后形成，在易发生滑坡地段，应加强监测，提前做好预报，提早组织人员疏散和财产转移，做好交通改线或管制，确保行车行人及就近财产安全。 滑坡区域内的水是引起滑坡体失稳下滑的主要原因，为此，在滑坡治理工程设计计算和工程布设中要充分考虑到这一因素，并以疏排地表及地下水作为治理工程设计的重点。

（4）滑坡治理是一项复杂的工程，经常采取多种措施相结合来实现对滑坡的整治，以取得较好的治理效果。 该山区滑坡治理根据实际滑坡体情况和前期参数的分析结果， 选择预应力锚索框架+挂网锚喷+植草+截排水沟的治理方案，治理后滑坡体没有发生滑移，处于稳定状态，可为山区滑坡治理提供借鉴。