湖南芷铜高速滑坡成因分析及治理方案研究

杜江 DU Jiang

（中交路桥建设有限公司，北京 101100）

0 引言

滑坡是一项十分复杂的地质工程，由于滑坡的特殊性质，在滑坡上开挖道路堑边坡，往往会给工程带来诸多不利影响，当边坡地质条件较差时，由于土的抗剪强度不足或有软弱夹层或顺层存在，造成边坡开挖后坡体应力释放，形成临空面，从而形成工程滑坡。本论文结合湖南地区滑坡勘察成功案例，对芷江至铜仁（湘黔界）高速公路滑坡成因进行研究分析，同时提出合理可行的处治方案。

1 工程概况

拟建项目位于湖南省怀化市，路线起点位于怀化市芷江县，设置艾头坪互通接已建的怀芷高速，路线向西经三道坑镇、尧市镇，最终连接怀化市与铜仁市交界的罗水田，路线全长33.48km，按四车道高速公路标准设计，设计速度100km/h，整体式路基宽度24.5m，分离式路基宽度12.5m。

2 滑坡周边地形地貌

构造丘陵峰从地貌上看，山高40m 左右，山脊平缓，山头略圆，地形坡度25～45°，山地植被发育较好覆盖率约30%～80%，如图1 所示。

图1 滑坡周边地形地貌

3 滑坡地层岩性

滑坡区主要出露地层为含砾石粉质粘土的第四系残坡积层，各地层的分布情况和岩性特点是：

3.1 含砾石粉质黏土

褐黄色，粒级配差，含砾石，一般粒径1-5mm，最大2cm，约占5%-15%，呈棱角状，母岩为强-全风化的泥岩，韧性低，按其滑动后的状态分成两个子层。

3.1.1 含碎石粉质粘土①：于滑床、滑体均有暴露，呈硬塑状，该层于场地钻孔见暴露，暴露厚度1.10～6.20m，层内取原状土样11 件，孔隙比0.726～0.773，平均值0.749；属中压缩土。

3.1.2 含砾粉粘土①2：主要暴露于滑体，呈松散状，该层见有暴露于钻孔ZK4、ZK5、ZK7、ZK9、ZK11，暴露厚度1.20～3.50m，层取原状土样6 个，孔隙比0.768～0.841，平均0.806；液态指标IL 范围值0.09～0.18，均值0.14。

3.2 泥岩②

深灰色，矿物成分主要有蒙脱石、高岭石、泥质结构、薄、中间体状、全～中风化。原岩大部分组织结构被破坏，手压无印痕，指甲可留刮痕，遇水易软化，取芯呈砾状、块状，局部夹杂黄色全风化泥岩夹页岩，该层于所有钻孔均见有分布。该岩样的9 组作饱和单轴抗压试验，其强度值为16.80～26.50MPa。

4 滑坡水文地质条件

4.1 地表水

地表水：连续降雨，使地表水深入坡体，增加了土的重度，降低了坡体的抗剪强度，在现场勘测时沿见有渗水的滑舌。

4.2 地下水类型及其特征

松岩类孔隙水：该区域的松岩类孔隙潜水主要是在含有砾石粉质粘土的第四系孔隙中贮存、运移，其孔隙细小、含水率差，是一种水量贫乏的弱透水层。地下水主要接受降雨补给，形成上层滞水，其水量贫乏，水位埋深约为0.2～4.2m。地下水由东南至西北向坡脚排泄，水量较小。

碎屑岩裂隙水：滑坡体位于地下水排泄区，地下水向西北方向流动。勘察期间，因钻探深度限制，在钻探深度范围内不暴露该层地下水。因滑动面处于地下水位以上，考虑雨季降水对滑坡的影响，滑坡体计算时考虑暴雨状态下按饱水状态进行计算。

5 滑坡的基本特征

芷江至铜仁（湘黔界）高速公路K10+708～K10+840左侧挖方后，于2020 年12 月20 日下雨导致滑坡开始下滑，12 月24 日下大雨，导致滑坡再一次下滑，滑坡裂缝变大。滑坡后缘裂隙宽6～50cm 不等，长约3～10m 不等，深度可达1m。滑体平面呈簸箕形，主滑方向311°，有两级滑坡，属牵引式滑坡，下部先滑使上部失去支撑而变形滑动，相对高差15～28m，顺坡长约106m，宽约70m。属小型岩土质滑坡。

因滑坡局部已发生失稳滑动，且坡面表层土体松散、强风化泥岩夹页岩裂隙发育，相对透水性较好（坡体可见渗水）。雨水从松散土体、上部全风化泥岩夹页岩下渗至下部强风化泥岩夹页岩、中风化泥岩夹页岩面（致密，透水性相对较弱），由于渗透差异，不易排泄，软化该岩土结构，形成贯通式软弱结构面。

6 滑坡影响因素与变形破坏机制

根据实地调查和收集的资料分析，该滑坡的形成主要有以下几方面因素：

①降雨和地表水：滑坡区雨量充沛，降雨过程长且多暴雨。转化为地下水，地下水在下渗过程中遇到相对透水性较差的结构较致密的中风化泥岩夹页岩，并在该岩面以上滞留、渗流软化土体及全风化泥岩夹页岩，在岩土交界面形成软弱结构面，且降雨入渗增大岩土体的自重，滑体从软弱结构面位置剪出，从而导致本次坡面岩土体发生滑动。

②地质构造：滑坡区位于向斜东翼，滑坡区受该向斜地质构造作用的影响，致使基岩面倾向（345～10°）与边坡倾向（280°）相同，为顺向坡（赤平投影示意图见图2），泥岩结构面结合极差，为软弱结构面，结构不稳定。

图2 赤平投影示意图

③人类工程活动：人类活动较强烈，对地形进行了较大的改造，其中部分坡面由于边坡开挖破坏，天然边坡受力平衡，坡面裸露，坡面残坡积土层遭受破坏、结构强度降低，且坡体缺乏有效的防护及排水措施。

滑坡变形破坏机制：地下水在下渗过程中遇到相对隔水的下部强风化泥岩夹页岩、中风化泥岩夹页岩面时，在该层面以上滞留。从而使该层面之上的岩土体被软化形成了软弱结构面，即形成了滑坡的滑带，同时地表水渗入滑带以上的滑体中，增大了滑体的容重，最终导致滑体沿着滑带向下滑动形成滑坡地质灾害。

7 滑坡发展变化趋势及危害性预测

7.1 发展变化趋势

目前，滑坡已发生滑动变形（图3 为监测数据变化趋势），形成滑坡的各种因素依然存在，在此基础上，通过对滑坡稳定性定性分析和定量计算，后期道路修建仍开挖清除滑坡滑舌松散堆积土，坡面开挖裸露，再次破坏坡体受力平衡，在今后的强降雨冲蚀、侵润等因素破坏影响下，极有可能会再次发生滑动，甚至产生更大规模的滑动，整体自东南向西北方向滑动，导致下方的道路受到威胁。

图3 滑坡变形监测数据变化趋势图

7.2 危害性预测

该滑坡已发生过塌滑变形，经计算滑坡现状在饱和状态下潜在滑坡主体处于不稳定状态，直接威胁到坡脚的道路的安全。危害等级属二级。图4 为滑坡稳定计算模型图。

图4 滑坡稳定计算模型

8 滑坡处治推荐工程措施

为防止边坡继续垮塌，本次滑坡处治加固防护方案（如图5 所示）：

图5 滑坡治理方案

8.1 抗滑桩

挖方坡脚设置抗滑桩，圆桩，桩径D=2.2m，桩间距4.0m，桩长16m，其中悬臂段8m，锚固段8m。

8.2 仰斜排水孔

坡体内设置仰斜排水孔，长度12m，竖向间距2.0m，排除坡体内积水。

8.3 坡顶及平台截水沟

滑坡体表面设置坡顶及平台截水沟，防止地表水渗入坡体内。

9 滑坡稳定性评价

9.1 计算模型

据勘察分析，滑坡滑动面确定潜在滑动面可近似折线型，采用理正边坡分析软件中传递系数法指定折线滑动面的方法对滑坡主纵剖面3-3′、剖面8-8′进行计算。具体见计算书。

9.2 工况组合

计算考虑降雨（雨水入渗致使土体饱和，岩土体力学降低）等因素。稳定性分析计算的荷载主要有：滑坡体基本荷载、基本荷载+降雨荷载。

正常工况：基本组合，为设计工况，考虑基本荷载；

非正常工况（工况Ⅰ）：特殊组合，为校核工况，考虑基本荷载+暴雨荷载。

9.3 计算参数选取

各岩土层的物理力学参数特征值建议采用如表1。

表1 物理力学参数特征值建议表

9.4 滑坡稳定性计算与结果评述

通过对选定计算方法及参数，对滑坡主滑面进行计算，其加固前后滑坡稳定系数见表2。

表2 滑坡计算结果

10 结语

滑坡在有利的孕灾条件下，其稳定性随之发生变化，现状滑坡已发生滑动变形现象，在持续的强降雨等不利条件下，导致潜在滑带土力学强度持续降低，最终下滑力突破阻滑力极限。