某公路然章滑坡工程地质分析与地质选线研究

王术桁　陈俊安　林超

摘要 然章滑坡为蠕滑-拉裂型巨型土质滑坡，变形破坏特征明显，滑体方量巨大，危害程度极高。在研究然章滑坡的总体方案上，地质选线已成为确定公路路線方案的重要依据。根据滑坡规模、特征，结合工程地质分析，判定滑坡形成机制，并进行稳定性分析。通过线路方案比选，确定出最优的线路通过方案，可对巨型土质滑坡路段的地质选线提供一定参考。

关键词 滑坡；公路；变形破坏模式；稳定性评价；地质选线

中图分类号 U412文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）10-0123-03

0 引言

滑坡是公路工程建设中常见的地质灾害类型，也是严重影响公路安全的风险之一。研究滑坡是公路调查和设计的重点工作之一，滑坡已成为公路选线的重要影响因素。从21世纪初到现在，随着建造技术水平的发展，公路选线更加重视对环境、地质灾害的判释，采用工程措施规避不良地质以达到防灾减灾的效果。在工程实践中，通过不断地进行总结，形成了以防灾减灾为核心的地质选线新思路[1]。

1 工程概况

然章滑坡位于四川省甘孜藏族自治州白玉县，金沙江上游东岸，属深切割构造侵蚀高山地貌。某公路沿山区公路进行改建，然章滑坡位于原公路内侧，滑坡前缘为改建既有道路，纵长平均约为395 m，横宽平均约为219 m，滑坡平均厚度约为22 m，呈“不规则圈椅”形，方量约为190.3万立方米，属于巨型牵引式土质滑坡。

2 地质环境条件

2.1 地形地貌

区内山体山势尖峭耸立，地形陡峭，谷坡常呈陡缓交替的阶梯状，沿谷坡及山峭部位常见滑坡、崩塌、泥石流等地貌分布；河流侵蚀地貌主要有Ⅰ～Ⅲ阶地、河漫滩、心滩等，主要分布于构造宽缓地带。

2.2 地层岩性

根据地质钻探揭露情况：工程区地层主要覆盖层为第四系全新统崩坡积Q4c+dl碎石土和道路表层少量人工填土Q4me，下伏基岩为三叠系上统拉纳山组下段T3l1板岩，将各岩土层工程地质基本特征由上至下分述如下：

2.2.1 第四系全新统人工堆积层Q4me

人工填土：灰色、稍密、稍湿；组成物质主要为粒径0.2～4 cm的圆砾、卵石等，夹粉粒、黏粒。该层分布于既有道路和道路两侧，推测厚度约0.3～0.8 m。

2.2.2 第四系全新统残坡积层Q4dl

含角砾粉土：灰黄色、稍湿，土体手捏有砂感、不能搓条，石质成分以强风化板岩、砂岩、硅质岩为主，磨圆度较差，呈棱角状～次棱角状，粒径一般为Φ10～20 mm。局部含黏土，透水性较好。

2.2.3 第四系全新统冲洪积层Q4al+pl

卵石：青灰色，表层稍密状，中部呈中密状，下部呈密实状，稍湿～很湿；卵石粒径多在2～20 cm之间，含量约占55%～60%，砾石粒径为0.2～2 cm，含量约占20%；局部见大粒径的漂石，含量约占10%，磨圆度较好，多呈次圆状～圆状，分选性中等；岩质成分较复杂，包含变质砂岩、板岩、花岗岩、中酸性岩浆岩等，间隙充填灰色黏性土和中细砂粒，局部泥砂含量较重。该层广泛分布于河床表层，厚度较大。

2.2.4 第四系全新统崩坡积层Q4c+dl

碎石：灰褐色、深灰色，石质成分以板岩、砂岩为主，虽次棱角状～棱角状，磨圆度较差，一般粒径组成：Φ>200 mm约占5%，200～20 mm约占55%，20～2 mm约占25%，其余充填角砾粉土，稍密为主，稍湿～潮湿，透水性较好。

2.2.5 三叠系上统拉纳山组下段T3l1

板岩：灰黑色，变余泥质结构，板状或片状构造，岩质较软～软，锤击声略脆；矿物成分多以黏土矿物为主，长石、石英及碳化有机物次之，局部碳化有机物含量较重致污手，以层面裂隙为主，倾角约75 °～85 ° ；岩体易沿板理面剥开、错断，整体呈中风化状，岩芯多呈5～10 cm短柱状，局部呈碎块状，裂隙间充填物较少，RQD约占45%，锈迹浸染较少，岩体完整性一般。

2.3 地质构造与新构造运动

2.3.1 地质构造

距离工程区最近的断裂为荣岗隆—约达沟断裂，为压性断裂。但断裂在地表位置的地层断距不大，在约达沟见曲嘎寺组冲断于拉纳山组之上，最大地层断距约2 000 m，断层北西段多发生于曲嘎寺组和图姆沟组之间。

2.3.2 新构造运动

工程区位于新构造运动强烈区，以强烈的差异性升降为主，并伴有强烈的水平挤压为特征。整个工程区位于青藏高原中部地震区，该地震带范围内，地震活动不仅强度大，而且频度高。区域内有史以来共发生Ms≥8级地震1次；Ms7.0～7.9级地震29次；Ms6.0～6.9级地震111次。

工程区地震动峰值加速度为0.20 g，为强震区，动反应谱特征周期0.45 s。地震基本烈度为Ⅷ度，属于构造次不稳定区。

2.4 水文地质条件

2.4.1 地表水

工程区附近的地表水系主要为赠曲河河水。赠曲河是金沙江一级支流，赠曲河河宽为20～60 m，水深为1～4 m；河床及河漫滩密集分布漂卵石、圆砾夹砂，其水位高程及流量主要受上游洪水、高山冰雪融水、大气降水的控制和影响；补给源主要为上游洪水、高山冰雪融水等。

2.4.2 地下水

工程区地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水和基岩风化裂隙水。孔隙潜水受大气降水、高山融雪及地表径流补给，排泄于赠曲河。基岩风化裂隙水受裂隙发育带的产状控制，形成的含水带多为不规则状，运动状态复杂，无统一水位，水量变化不大，接受大气降水、高山冰雪融水的补给和影响，向低洼处排泄。

3 滑坡特征与形成机制分析

3.1 滑坡的形态规模

滑坡区斜坡整体坡度40 °～45 °。坡脚为赠曲河，河谷宽约为20～60 m。滑坡区主滑坡堆积体顺赠曲河长约为219 m，主滑体纵向长度约为395 m，主滑体前后缘相对高差为217 m，滑体平均厚度约为22 m，方量约为190.3万立方米（含次级滑体），为巨型土质滑坡。该滑坡堆积体在平面上整体呈不规则圈椅状，其上发育一次级滑坡，主滑体后缘拉裂后未见基岩仍为覆盖层陡壁，主滑体左侧有错动形成的不明显小沟槽，左侧边界及道路内侧有明显的基岩裸露，主滑体右侧以拉裂陡坎为界。堆积体前缘为临赠曲河，向河道内突出，赠曲河河道在该段存在改道特征。次级滑坡堆积体顺赠曲河长约为125 m，次级滑体纵向长度约为283 m，次级滑体前后缘相对高差为159 m。

滑坡变形主要表现为次级滑坡范围内既有公路路基沉降、次级滑坡前缘凸出、次级滑坡拉裂裂缝、主滑坡中后缘拉裂陡坎等。

3.2 滑面的确定及滑面的形态

根据钻探揭露，滑体土主要为碎石土和含角砾粉土。表层土体结构较为松散，松散的土体易于雨水的入渗。滑体下部土体至岩面时，揭露的多为含角砾粉土，含水量高，角砾含量较多，其中含的角砾呈次棱角状，土体手捏有滑腻感，土体厚度为20～50 cm不等。

据现场地质调查结果和岩芯的情况分析，然章滑坡碎石土与基岩的基覆界面为主滑面。次级滑面则受碎石土中的低液限粉质黏土控制，具有多段、多级和不连续性[2]。

3.3 形成机制分析

通过对滑坡发育特征及滑坡发育规律的分析，然章滑坡变形破坏模式主要受地形地貌、地层岩性、地质构造等因素的控制。根据学者们对滑坡变形特征的研究成果[3]，结合工程区具体情况，然章滑坡的变形破坏模式为：蠕滑-拉裂，形成机制分析如下：

3.3.1 地质因素

（1）地形地貌。工程区属于高山峡谷区，谷深坡陡，滑坡极易发育。其中，构造侵蚀高山地形常发育直线型缓坡、凸型两种坡形，多数斜坡临空条件较好，为堆积体的蠕滑变形提供了变形空间。

（2）地层岩性。滑体为人工堆积体或第四系残坡积层，为降雨的入渗及运移提供了通道。下伏基岩为板岩，相对于堆积体为不透水层，地下水容易在基覆界面富集并沿基覆界面向坡体外运移，覆盖层常沿基覆界面发生滑动。

（3）地质构造。工程区新构造运动强烈，发育两组陡倾裂隙。通过分析，对于土质滑坡，地质构造主要通过控制区域内的地形地貌和沟谷的发育，从而控制临空条件。

3.3.2 诱发因素

降雨是然章滑坡形成的主要诱发因素。降雨入渗坡体转变为地下水，地下水与滑坡岩土体相互作用，致使斜坡体的稳定性急剧下降。总体看来，地下水对滑坡的影响主要有两个方面的作用：一是物理作用，二是力学作用。

（1）物理作用。主要包括润滑及软化作用。润滑作用致使基覆界面的摩阻力减小，剪应力增强。软化作用使岩土体随含水量发生变化，发生由固态向塑态甚至液态的软化效应[4]。

（2）力学作用。力学作用主要有两个方面的影响：一是增大了滑体内部及基覆界面的渗透压力；二是增大了滑体的自重。

因此，然章滑坡作为典型的蠕滑-拉裂型土质滑坡，地质因素提供了物质条件及变形破坏的空间条件，在降雨诱发作用下，改变了滑体的受力条件，使滑体产生缓慢的变形直至破坏。

4 滑坡稳定性评价

4.1 定性评价

然章滑坡形成年代久远，早期沿较深层的基覆界面滑动，上部形成圈椅状地貌，下部在地表形成隆起丘地，并且前缘挤压河道。多次滑动后趋于基本稳定状态。

在后期强降雨、地震或人为开挖扰动的因素下，仍有局部复活的可能，特别是中下部次级滑坡。现已在次级滑坡后缘形成轻微拉裂，坡体上既有道路已有明显沉降，沉降量约为0.8 m。如果公路原路改建，再次在斜坡上进行开挖扰动，极有可能造成斜坡不稳定滑动，进而诱发大型滑坡的复活。并且，根据钻探揭露情况，滑面深、滑坡方量较大，现有的防护措施如锚索抗滑桩等，无法有效应对规模如此巨大的滑坡体，因此应研究绕避方案。

4.2 定量评价

4.2.1 滑体土的重度

根据滑体土室内试验及类似工程类比，综合确定计算滑坡稳定性和滑坡推力所采用的重度值：天然重度为19.6 kN/m3，饱和重度为20.8 kN/m3。

4.2.2 滑带土的物理指标及抗剪强度参数

主滑坡区天然状态C值为21.4 kPa，φ值为28.2 °；暴雨状态C值为18.5 kPa，φ值为26.8 °。次级滑坡区天然状态C值为20.8 kPa，φ值为26.8 °；暴雨状态C值为17.0 kPa，φ值为24.2 °。

4.2.3 建模计算

根据计算参数和计算模型，在三种工况下分别对次级滑坡区和整体主滑坡区进行整体稳定性和推力计算，其结果统计分别见表1～2所示：

表1和表2的计算结果显示，滑体在天然状态下处于基本稳定状态；在暴雨及地震工况下，均处于不稳定状态，且剩余下滑力过大，建议绕避。

5 线路方案比选

从方案研究到施工图设计，针对然章滑坡段落，共研究出线路的多个穿越方案，主要归纳为以下两种：

5.1 绕避方案

根据现场对滑坡的调查和工程地质分析后，判定然章滑坡后期局部复活的可能性较大，且滑面埋深大、滑体较厚，不宜选择以隧道形式通过山体内侧进行绕避；然章滑坡对岸为基岩山体，可以桥梁形式改道跨越河道至对岸，完全绕避滑坡影响区后，再以桥梁形式回到既有道路。此线路方案造价约4 700万元，完全规避了滑坡风险，作为推荐方案。

5.2 治理方案

沿既有道路通过滑坡区，采取“多级抗滑桩+后缘截排水”治理措施。滑坡区位于山体斜坡的中下部，上部形成的汇水面积庞大，因此在滑坡后缘外围设置截排水工程。在线路内侧设置一排桩板墙，防止坡体进一步牵引变形，治理段长度约203 m；在滑坡中前部相对较缓位置设置多级抗滑桩。此方案总造价约6 300万元，不作为推荐方案。

经多方案比选，最终确定采用绕避方案，成功绕避了然章巨型滑坡，不仅确保了公路施工及运营的安全，同时也极大地降低了治理滑坡的费用，并有效地降低了通过地质灾害区的风险，线路方案也满足相关技术指标要求，保证了行车安全与舒适，设计效果达到最优。

6 结语

通过工程地质调查、现场钻探等綜合手段，查明了然章滑坡的规模、特征，在此基础上进行工程地质分析，得出滑坡变形破坏模式和形成机制，再进行稳定性分析，形成了一套系统有效的分析方法，为优化线路方案提供了有力的地质支撑。通过地质选线，成功绕避了然章巨型滑坡，确保线路方案使用安全、线型舒适、造价合理。实践证明，地质选线的理念、思路和工作机制合理可行，可对巨型土质滑坡路段的地质选线提供一定参考。

参考文献

[1]朱颖， 魏永幸. 复杂艰险山区铁路减灾选线[J]. 高速铁路技术， 2018（6）： 1-4.

[2]李博， 何韬， 廖文林. 乐西高速张油坊滑坡地质选线研究[J]. 甘肃科技， 2022（3）： 23-25+58.

[3]张倬元， 王士天， 王兰生， 等. 工程地质分析原理[M]. 北京：地质出版社， 2017.

[4]林涛. 川东巴州区滑坡发育规律及危险性预测评价[D]. 成都：成都理工大学， 2015.