澜沧江左岸公路某滑坡稳定性分析及治理方案

罗晓琴

(国家林业和草原局西南调查规划院 云南 昆明650031)

澜沧江左岸沿江公路云南大理州云龙县表村至怒江州兰坪县营盘段(K103+300～K152+466.4段)公路设计等级为三级公路，路基宽度7.5m，行车道宽度6.5m。主要承担黄登、大华桥及上游各电站统供物资、大件运输，也是怒江州泸水市至兰坪县地方通行主要通道。2018年2月7日，大华桥水电站蓄水，库水位强烈变动，对沿江公路边坡和路基稳定性产生较大的影响，2018年4月以来，连续20多天降雨及“大雨季”后，沿线水毁、地质灾害频发，路面多处破损，路基多处沉陷、滑塌、支挡结构破坏、路堑边坡崩塌、古滑坡复活等病害。针对K147+000～K147+125段滑坡，探讨滑坡体应力变形特性及其稳定性，为公路修复方案设计提供科学依据，保障公路安全稳定运行。

1 基本情况

1.1 工程概况

K147+000～K147+125段滑坡南距大华桥水电站约19km。路段路基为半填半挖形式，挖方边坡坡高10m～20m，坡比1：0.5～1：0.75，为土质边坡。路基下边坡修建有混凝土挡墙，高2m～3m。目前路基持续变形，挡土墙鼓胀、开裂，修复过的混凝土挡墙基础被剪断，整体外倾、滑动，边沟沟帮及沟底开裂。公路右侧路堑挡墙整体滑移30cm～50cm，公路左侧路面下沉50cm～70cm，靠近澜沧江地面多处开裂5cm～20cm，裂缝深度最深1.2m，滑坡仍处于蠕动变形阶段。主滑方向320°，滑坡体平均宽度120.31m，平面面积20399.00m2，平面周长477.47m，平均厚度10.88m，最大厚度13.10m，滑坡体积约221941.12m3，为中型滑坡(图1)。滑坡区坡体上局部地段渗水，坡面出现拉张裂缝，后缘出现贯通裂缝，滑坡周界清晰，且均出现明显的贯通裂缝，滑坡前缘已淹没至澜沧江内。

图1 沿江公路K147+000～K147+125段滑坡全貌图

图2 后缘拉裂缝

图3 路堑边坡混凝土挡墙剪切裂缝

图4 公路防撞墙剪切裂缝

滑坡位于澜沧江左岸，走向43°，属于构造剥蚀中山地貌，上陡下缓，坡度30°～45°。处高山峡谷地貌单元，总体北高南低，地形切割强烈。澜沧江河道近南北向，与构造线基本一致，河道曲折，河床宽一般为20m～75m，江水面高程1300m～2200m，两岸支流、冲沟发育。两岸山峰海拔2400m～4300m。河谷多遭受深切呈“V”型谷。勘察场地斜坡上缓下陡，上边坡坡度一般25°～35°，下边坡一般30°～40°，局部50°～70°，植被丰富，覆盖率60%～70%，多为乔木、灌木。下边坡分布有“U”型谷槽，两侧边坡陡峭，中部凹陷，易形成汇水区。

1.2 滑坡失稳情况

1.2.1 滑坡平面形态及特征

根据地表形态特征及滑坡体活动性，滑坡体可分为Ⅰ、Ⅱ两个区，其中Ⅰ区为原古滑坡范围，Ⅱ区为新生滑坡范围。图1，图5。

图5 滑坡平面及钻孔布置图

Ⅰ区：滑坡主滑方向320°，滑坡体平面面积20399.00m2，平均宽度120.31m，平面周长477.47m，水平长度203.32m，属于纵长式滑坡，滑体平均厚度10.88m，滑体最大厚度13.10m，属中层滑坡，滑坡体积221941.12m3，为中型滑坡，滑面呈折线型。滑体物质以覆盖层为主，属于堆积层滑坡。滑坡后缘剪入口高程约1562.90m，滑舌剪出口高程约1476.50m，地面落差约86m，滑坡左侧后缘为基岩陡壁，后缘形成一个高2m～7m的错落陡坎，滑面倾角15°～35。滑坡左缘以冲沟为界，高程1570m处排水沟剪切开裂，高程1613m处见宽20cm～40cm的拉裂缝，1597m处修建的农用小瓦房形成2cm～10cm宽拉裂缝。两侧以冲沟为界，后缘以滑坡体陡坎为界线，周界清晰、滑坡体上多处见马刀树，近期未见滑动迹象，勘察深度未见明显滑带(面)。图6，图7。

图6 滑坡横剖面图

图7 滑坡纵剖面图

Ⅱ区：滑坡主滑方向312°，滑坡体平面面积7465.01m2，平均宽度86m，平面周长237.21m，水平长度111.45m，属纵长式滑坡，滑体平均厚10.88m，滑体最大厚度13.10m，属中层滑坡，滑坡体积81219.31m3，为小型滑坡，滑面呈折线型。滑体物质以覆盖层为主，属堆积层滑坡。后缘剪入口高程约1516.50m，滑舌剪出口高程约1476.50m，地面落差约86m，滑坡后缘呈“圈椅”状，下错高度10cm～50cm，拉裂缝贯通，裂缝宽5cm～50cm(图2)，乔地、玉米地多处见垂直于主滑面方向的锯齿状拉裂缝。滑坡左侧以剪切裂缝为界，路堑、路堤边坡混凝土挡墙、公路防撞墙多处见宽10cm～40cm剪切裂缝(图3，图4)。左缘玉米地发现新生宽5cm～30cm剪切裂缝。右侧缘以边沟、防撞墙剪切裂缝为界，边沟被剪断，剪切裂缝宽6cm～20cm，错距约5cm～15cm，公路路面、防撞墙产生宽4cm～10cm剪切裂缝，右缘玉米地发现新生宽5cm～25cm剪切裂缝，路面多处发现平行于路线方向的锯齿状拉裂缝。大华侨库区蓄水，致使水面上涨，淹没滑坡前缘。两侧以剪切裂缝、土体变形拉裂为界，周界清晰、变形痕迹显著，为近期活动滑坡。

滑带(面)位于第四系坡残积含砾粉质粘土层，呈折线型，倾角5°～20°。滑带土呈褐红色，湿，软塑，韧性中等，干强度中等，其中夹紫红色泥岩、少量灰石英砂岩角砾，角砾呈强风化-全风化，粒径0.5cm～2cm，含量15%～25%，次棱角状、棱角状。滑床主要岀露强-中粉砂质泥岩。图8。

图8 滑坡滑带土

图9 剖面计算模型

1.2.2 滑坡形成机制

(1)地形地貌因素：勘察场地属于山麓斜坡堆积形成的崩坡积裙和河谷阶地地貌，斜坡整体平衡状态十分脆弱，为滑坡产生创造必要的滑动势能条件。滑体平均坡度24°，沿江公路施工形成半挖半填路基，坡体产生下滑势能，坡体修建挡墙，具备产生滑坡的地形条件。

(2)岩土因素：滑坡区地质结构为崩坡积、坡残积含碎砾石粉质粘土层及强风化-中风化粉砂质泥岩(呈土状、碎块状和短柱状)。为软质岩，差异风化严重，表层风化为土状，遇水易软化和崩解。第四系松散覆盖层相对较厚，雨季地表水下渗，坡体重量增加；滑带为相对隔水含砾粉质粘土，下渗地表水聚集，该层土体力学性质下降、抗剪强度降低、岩土体软化，逐步贯通形成滑动软弱面，为滑坡的产生创造了物质和结构条件。

(3)水文地质因素：勘察地表地形处于低洼地带，是地表水、地下水有利汇集区，岩土强度降低，抗滑力减小。改变了斜坡的外形，当水渗入斜坡上部岩土体后，增大了岩土体的自重(下滑力)，也迅速改变岩、土体物理力学性质，降低抗剪强度，起“润滑剂”的作用。

(4)诱发因素：1)老滑坡体上从事农业活动，降低了坡体的稳定性；砍伐树木，使生态环境恶化、水土流失严重，另外引水灌溉，人工弃土堵塞地下水出口等改变地下水活动性，诱发滑坡发生。2)沿江公路的修建是勘察区较强烈的人类工程活动。公路修建开挖形成较高的人工边坡，沿江公路自古滑坡中下部以半填半挖形式通过，改变了滑体应力状态，影响滑坡的稳定性。3)大华桥库区蓄水致使江水河面上涨，对滑坡前缘进行浸泡、冲刷以及掏蚀，改变了滑体应力状态，影响滑坡的稳定性。

1.2.3 滑坡变形破坏模式

滑坡所处山体斜坡为第四系崩坡积、坡残积层含碎砾石粉质粘土和白垩系景星组下段褐红色、紫红色粉砂质泥岩构成。地表风化呈碎块状、土状，基岩埋深较深。崩坡积层平均厚10.88m，最大厚13.10m，地形平均坡度27°，有较大的下滑势能。沿江公路从滑坡前缘通过，公路开挖弃渣堆积于滑坡体上，产生加载作用，改变应力状态，为滑坡形成创造了条件。

2018年7月初雨季期降雨量较大，相对集中，连续降雨及地下水作用使坡体岩土强度降低，土体抗滑力降低，坡体向临空面方向蠕动。大华侨库区蓄水，使滑坡前缘被澜沧江水浸泡、掏刷、侵蚀，蠕动变形加剧，致使公路路面拉裂、下沉，局部整体滑移，滑坡中下部出现较大的剪切和拉张裂缝。滑坡前缘经江水长时间冲刷、掏蚀，前缘失去支撑，剪切进一步贯通，地表裂缝增多，最终形成软弱面或滑面，形成牵引式滑坡。

2 滑坡稳定性分析

2.1 计算模型

按《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)表7.2.2规定，滑坡稳定性分析应采用工程地质类比法和力学计算相结合的方法，并符合下列要求：

(1)滑坡稳定性计算应考虑三种工况：1)边坡处于天然状态下的正常工况；2)边坡处于暴雨或连续降雨状态下的非正常工况Ⅰ；3)边坡处于地震等荷载作用状态下的非正常工况Ⅱ。

(2)滑坡稳定系数不得小于表7.2.2所列稳定安全系数值。本公路等级为三级公路，考虑到滑坡地质条件复杂且为库区公路滑坡防治，稳定安全系数取大值，正常工况(1.15)、非正常工况Ⅰ(1.10)、非正常工况Ⅱ(1.05)。

2.2 稳定性及推力计算公式

根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)第12.4.6条规定，Fs<1.00为不稳定；1.00≤Fs<1.05为欠稳定；1.05≤Fs<1.15为基本稳定；Fs≥1.15为稳定。本文滑坡滑动面按折线型考虑，选取折线形滑面计算公式进行稳定性计算。

其中：Tn=Wn(sinan+Acosan)+TDnRn=Wn((1-ru)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφn+CnLn)

式中：ψj-第i条块的剩余下滑力传递至第i+1条块时的传递系数(j=i)，即ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1；Wi情况忽略动荷载；Ci-第i条块土的内聚力(kPa)；φi-第i条块土的内摩擦角(°)；Li-第i条块滑动面长度(m)；αi-第i条块滑面倾角(°)；A-地震加速度(重力加速度g)；rμ-孔隙压力比；κf-稳定系数；

滑坡推力应按传递系数法计算，公式如下：Pi=Pi-1×ψ+Ks×Ti-Ri

式中：Pi-为第i条块的推力(KN/m)；Ks-设计安全系数；

下滑力：Ti=Wi(sinαi+Acosαi)+γwhiwLicosαisinβicos(αi-βi)

抗滑力：Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)-Nwi-γwhiwLicosαisinβisin(αi-βi)tanφi+CiLi

孔隙水压力：Nwi=γwhiwLicosαi

渗透压力平行滑面分力：TDi=Nwisinβicos(αi-βi)

渗透压力垂直滑面分力：RDi=Nwisinβisin(αi-βi)

2.3 计算剖面及参数

(1)计算剖面：选择2-2’剖面进行滑坡稳定性分析及推力计算。滑体各剖面几何尺寸(条块面积、滑面长及倾角)结合实际测量断面及地质剖面确定。

(2)计算参数：现场调查、钻探岩芯观察和现场原位试验、室内土工试验分析及滑带土强度反算成果。土层重度(γ)：坡残积含砾粉质粘土采用室内试验平均值，天然状态取19.80kN/m3，饱和状态取20.00kN/m3；滑动带(面)土抗剪强度(C、φ)确定：根据现场观察、室内土工试验成果(反复直剪试验)和反算综合确定，2-2’剖面(主滑动面)内聚力C值取12.70kPa，内摩擦角φ值取13.00°。

(3)计算工况：设定三类计算工况：正常工况(天然状态)，以天然重度和天然抗剪强度为主要计算参数；非正常工况Ⅰ(暴雨状态)，考虑滑坡区暴雨或连续降雨条件，加之地形条件、岩土类型使坡体易水浸、饱水特点，以饱和重度和饱和抗剪强度为主要计算参数；非正常工况Ⅱ(地震状态)，考虑滑坡区抗震设防烈度7度，采用天然状态容重和天然直剪抗剪强度指标为主要计算参数，水平地震综合系数A=0.0375。

2.4 滑坡稳定性及剩余下滑力计算结果

对滑坡稳定性及剩余下滑力计算分析，结果表1至表4。正常工况Ⅰ：滑坡稳定系数Fs=1.03，滑坡处于欠稳定；非正常工况Ⅰ：滑坡稳定系数Fs=0.94，滑坡处于不稳定状态；非正常工况Ⅱ：滑坡稳定系数Fs=0.89，滑坡处于不稳定状态。正常工况Ⅰ：剩余下滑力579.61kN/m；非正常工况Ⅰ：剩余下滑力788.57 kN/m；非正常工况Ⅱ：剩余下滑力879.91kN/m。

表1 滑坡稳定性和剩余下滑力计算结果

表2 天然状态滑坡推力计算成果表

表3 非正常工况Ⅰ滑坡推力计算成果表

表4 非正常工况Ⅱ滑坡推力计算成果表

3 滑坡现实状态与趋势预测

(1)滑坡现实状态：按物质成分分类属于坡残积层滑坡；按剖面上形态分类属折线型滑坡；按厚度分类属中厚层滑坡；按滑动力学性质分类属牵引式滑坡；按滑坡成因分类属新生工程滑坡。目前滑坡前缘沿江公路路基路面开裂、下沉，路基挡墙局部剪断滑移、挡墙倒塌；公路防撞墙被剪断；滑坡中下部发育数条剪切裂缝、拉张裂缝。滑坡前缘已被澜沧江水浸泡、冲刷、掏蚀。公路开挖造成的人工弃土对滑坡加载。滑坡仍在蠕动变形，处于不稳定状态。

(2)滑坡趋势预测：未来滑坡在地貌形态没有大的变化条件下，旱季将处于基本稳定状态；持续强降雨条件下，将可能出现整体蠕动下滑，前缘可能出现局部鼓胀变形，后缘进一步向上牵引或者坡体下滑再次拉裂，范围不断扩大，变形加剧，引起公路路面开裂、沉陷，使路基整体失稳，影响公路运营安全，严重将使得公路断交。

除上述滑坡体自然、地质特征条件制约外，很大程度还受库区蓄水、地表水、地下水的影响，地形地貌、人工活动等因素影响，单方面或共同作用可能使滑坡体变形加剧，也可能诱发处于稳定或基本稳定的滑坡体再度复活，是未来发展趋势中难以预测的主要影响因素。

4 滑坡防治方案分析

4.1 滑坡治理方案分析

针对性的确定滑坡防治工程方案。①预防为主，防治结合；②综合治理与长期监测相结合；③支挡工程与排水工程相结合；④减重和反压相结合；⑤避让法。因持续强降雨地表水下渗引起滑坡土体软化和库水位上涨对前缘的冲刷、浸泡，并考虑公路路基安全、库岸稳定。

(1)排水工程：本滑坡地表截排水措施主要有排水沟、急流槽等，建议采用素混凝土在滑坡后缘外重建排水沟及挡墙下边坡的灌溉渠，以免地表水渗入坡体内部。

(2)抗滑支挡工程：道路下挡墙已整体变形、滑移，建议拆除挡墙并采用桩板墙支挡。充分考虑支挡加固效果、施工难度、安全等，选择安全可靠且经济的支挡措施。

(3)减重和反压工程：因前缘较陡，且已发生库岸坍塌，不具备反压条件，可结合实际情况对位置选择。沿江公路左侧坡体具有减重条件，可将坡体上松散弃渣、滑体进行削减。

(4)生物工程：坡体上为旱地，有少量杂草和灌木，建议对现状裸露坡面采取相应植物防护措施，坡体上多种经济林、果树等，改善滑体土性质减少地表水入渗滑体，增强稳定性。

4.2 滑坡监测方案分析

包括滑坡位移监测、施工安全监测、工程效果监测和长期监测三部分。

(1)建议对滑坡进行地表位移和深层位移监测，验证滑面位置的准确性，掌握滑坡变形规律。

(2)以施工安全监测为重点：工程施工中，应在滑坡体稳定性较差或扰动较大的部位、重点支档工程部位和滑坡区外地表设置观测点，数据采集时间间隔应小于7天，开挖较大或暴雨天气应加密观测次数，及时指导工程实施、调整工程部署、安排施工进度。

(3)以工程效果监测为核心：在施工安全监测基础上，对工程实施后其效果定期监测，主要应在重点支档工程部位数据采集时间间隔宜为7～15天，在外界扰动较大(如暴雨)应加密观测次数，观测时间长度不应小于一个水文年，了解工程实施后滑坡体变化特征，为补救工程的实施和工程的竣工验收提供科学依据。

(4)必要时辅以长期监测：是在防治工程竣工后对滑坡体的动态跟踪，了解滑坡体稳定性变化特征。当施工效果监测数据显示滑坡体仍未完全稳定，应在未稳定部位设置长期监测点，不定期监测。

(5)本次调查沿江公路下边坡挡墙有数条截切老裂缝，建议对公路左侧下边坡布设观测网，以便后期研究路基整体稳定情况。

5 结语

滑坡防治是一项系统性的工程，也十分繁琐。根据现场调查及勘察的基础上，综合室内试验、反演计算、经验基础，分析滑坡的现实状态和未来发展趋势，沿江公路是澜沧江沿线重要通道，从地质条件、施工难度、运营安全、工程投资等因素，同时考虑公路路基安全、库岸稳定，提出科学合理的防治措施，参照监测反馈，实现公路“安全、可靠、舒适、通畅”总体目标，可为同类型公路滑坡治理提供思路及解决方案。