肃祁路白泉门滑坡稳定性分析及工程建议

基金项目：甘肃省交通运输厅科研项目（2022-20）

第一作者简介：栾纪昊（1990-），男，硕士，工程师。研究方向为公路工程勘察及地质灾害。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.21.022

摘" 要：G213线肃祁路通过白泉门滑坡前缘，现滑坡变形严重，威胁行车安全，该文对滑坡稳定性进行分析，为公路病害资料提供依据。通过对滑坡地貌特征、裂缝分布情况的研究，将滑坡分为前后两级，根据变形情况分析，滑坡在地震工况下发生失稳滑动的可能性较大。随后基于定性分析，反算滑面力学指标，并根据规范稳定性系数要求，计算需要设防的最大水平推力为2 983.4 kN/m。基于道路指标及走廊现状分析道路治理方案，该处无绕避条件，需对滑坡体进行治理，宜采取抗滑及排水相结合的治理方式。

关键词：滑坡；稳定性分析；肃祁路；地形地貌；地层岩性

中图分类号：TU42" " "文献标志码：A" " " " " 文章编号：2095-2945（2024）21-0093-04

Abstract： Suqi Road of Line G213 passes through the leading edge of Baiquanmen landslide. At present the landslide deforms seriously and threatens traffic safety. This paper analyzes the stability of the landslide and provides a basis for highway disease data. Through the study of the geomorphological features and crack distribution of the landslide， the landslide is divided into two stages. According to the analysis of deformation， the landslide is more likely to occur unstable sliding under the earthquake condition. Then， based on the qualitative analysis， the mechanical index of the sliding surface is inversely calculated， and according to the requirement of the stability coefficient of the code， the maximum horizontal thrust that needs to be fortified is 2 983.4 kN/m. Based on the analysis of the road treatment scheme based on the road index and the present situation of the corridor， there is no bypass condition， so the landslide body needs to be treated， and the combination of anti-slide and drainage should be adopted.

Keywords： landslide; stability analysis; Suqi Road; topography and geomorphology; formation lithology

G213线张掖肃南至青海祁连段，是G213干线的重要组成部分，对区域完善区域公路网，促进经济发展有着重要的现实意义。白泉门滑坡位于G213线张掖肃南至青海祁连段右侧，处于隆畅河支流白泉河下游左侧，该区域为地质灾害易发地带[1]。受G213线建设扰动及2022年1月地震影响，坡体变形严重，坡体裂缝密布，蠕动下挫趋势明显，G213路面路面裂缝、变形严重，给行车安全带来了隐患。因此本文对该滑坡进行研究分析，为滑坡治理及道路的改移提供依据。

1" 滑坡主要工程地质条件

1.1" 地形地貌

滑坡处于构造剥蚀中山区，白泉河河谷呈V型，坡体相对高差大，高差为628 m，坡度30～45°。滑坡所在坡体，坡脚突出，压迫河道，坡体表层多为坡积碎石覆盖。

1.2" 地层岩性

根据勘察研究，滑坡体主要为粉土、碎石、块石的组合体，下伏基岩为奥陶系千枚岩夹砂岩。

1.3" 水文

滑坡位于坡脚，前缘为白泉河，现河岸为公路填筑土，流水冲刷公路填土，易间接对滑坡造成牵引。地下水为松散层孔隙水，在坡脚钻孔ZK-HP2-3中显示，初见水位为3.5 m，稳定水位为6.8 m，水量较小，上部未见地下水。

1.4" 地震参数

滑坡区抗震设防烈度为Ⅷ度，综合水平地震系数为0.05。

2" 勘探工作布置

现阶段主要对滑坡进行初步勘察，以确定初步治理方案。基于该目的，对主滑断面1-1'进行勘察，完成SZK-HP2-1及SZK-HP2-3 2个钻孔，如图1所示。

3" 滑坡基本特征

3.1" 滑坡性质

根据野外调查及钻探，该滑坡滑体物质主要为残坡积层，其主要成份为残坡积碎石、块石和粉土，为一残坡积堆积层滑坡。主滑方向为NE41°，滑坡沿G213线横向宽约265 m，沿滑动纵向长达274 m，滑塌具有前缘厚，后缘薄的特点，滑带埋深2.5～30.0 m，滑坡体体积约为59×104 m3，为一深层大型牵引式滑坡（图2）。

3.2" 滑坡变形特征

G213线通过滑坡体前缘，建设初期进行了挖方削坡，后经过2022年地震，变形特征加剧，主要变形特征如下。

1）受原始地形地貌控制，形成了分区块滑动的结构特征，本次勘察以地形突变及裂缝分布为界，将该滑坡纵向分为前级滑坡及后级滑坡。后级滑坡为老滑坡残余体，厚度较小，坡面较陡，以局部滑塌为主，滑面力学性质较前级稍好，在前级未滑动时，存在滑塌剪出的可能，因距离工程较远，对工程影响小。前级滑坡沿砂岩夹千枚岩顶面蠕动变形，前级厚度大，前级滑动将牵引后级失稳，故对前级滑坡稳定性分析时需考虑后级推力的影响，即作为整体失稳考虑。

2）滑坡裂缝极其发育，多少以拉张裂缝为主，与主滑方向呈大角度（表1）。其中1#、2#、3#、4#和6#裂缝分布于后级滑坡，多呈弧形发育，表明滑坡裂缝的发育已至后期[2]，是因为受前部牵引力的影响形成裂缝，同时也表明后级滑坡厚度稍小。7#裂缝为前级滑坡后缘张拉裂缝，形成2 m错台，8#裂缝为G213线路基下边坡滑塌产生的张拉裂缝。同时滑坡边缘处发育剪切裂缝，如5#裂缝，呈羽状分布，与主滑方向呈小角度。各裂缝特性见表1。

3）滑坡前缘为国道213路堑边坡，受上部滑坡挤压推动，出现滑塌，厚度2～4 m，局部路段可见3～6 m错台，滑塌体局部掩埋路基。

4）国道213左侧边坡紧邻白泉河，路线以填方形式通过，填土高度约8.0 m，边坡受地震影响及坡脚受流水扰动，路基下边坡发生滑塌，形成牵引，致使路面形成张拉裂缝。

3.3" 滑坡形成原因及变形机理

3.3.1" 地形地貌

滑坡位于构造剥蚀中山区，受新构造运动影响，区域内地壳抬升，下蚀作用强烈，在长期的向下侵蚀下，造就了研究区沟深坡陡的地貌现状，陡坡稳定性差，此外高差大造就的临空条件，使得该区域成为滑坡易发地貌区域。滑坡区前缘为白泉河，前缘受流水冲蚀，前缘临空，此外G213线肃祁公路建设时，对前缘进行挖方削坡，形成高陡的临空面，形成了易滑的临空条件。滑坡所在坡体自然坡度7～45°，坡体植被不发育，地势较山体低洼，流水冲刷严重，且易于雨水汇集，对稳定性造成不良影响。

3.3.2" 地层岩性

区内地层相对较为简单，滑体主要为粉土、碎石及块石，土体松散，滑体内部力学性质较差，因此易形成局部滑塌、形成裂缝，使得稳定性恶化加剧。下伏基岩为千枚岩夹砂岩，是较好的隔水层，地下水沿岩体界面汇集，极大增加了滑坡体沿岩土界面滑动的可能性。

3.3.3" 地震因素

本区地震活动较为强烈，受“2022.1.8”地震影响，边坡残坡积层土体力学指标降低，从而破坏坡体应力平衡，造成路基上边坡坡积层失稳、下滑。

3.3.4" 水

滑坡区后山为中高山地带，滑坡体地势相对较低，易汇水，一方面汇集的雨水对滑体物质进行冲刷，局部形成冲沟，另一方面水体沿密集的裂缝下渗，使得滑带土体力学指标降低，从而影响滑坡稳定性。

3.3.5" 人为因素

修建国道213线，坡脚大面积开挖，破坏了原有力学平衡，其直接加剧了滑坡的变形。

4" 滑坡稳定性分析与评价

4.1" 定性分析

该滑坡目前坡体已形成大量裂缝，变形较严重，前缘边坡滑塌，局部掩埋半幅路基，国道213线下边坡出现滑塌，牵引导致路面出现裂缝。根据分析，滑坡处于蠕变期，在地震等不利因素的影响下，可能失稳。如果任其不断发展变形，该滑坡将会给国道213行车安全带来极大的危害，同时造成极为不良的社会影响。

4.2" 定量分析计算

4.2.1" 岩土参数的确定

根据规范查表及工程经验，滑体的天然容重取1.95 g/cm3，饱和容重取2.05 g/cm3；滑体的黏聚力敏感度较小，根据工程经验，自然状态C值取15 kPa，饱和状态取值14 kPa；内摩擦角为滑坡稳定性的主要指标进行反算。滑面参数受水的影响，上部φ值指标稍大，下部φ值指标小。基于定性判断结论进行指标反算。根据指标反算，后级滑面天然状态下φ值为20°，饱和状态为19°；前级主滑段滑面天然状态下φ值为17°，饱和状态为16°，底部抗滑段滑面天然状态下φ值为13°，饱和状态为12°。

4.2.2" 安全系数的确定

根据JTG/T 3334—2018《公路滑坡防治设计规范》[3]，公路以路堑形式通过大型滑坡前部，滑坡危害分级为“特严重”，安全等级为Ⅰ级，设计稳定安全系数的取值，正常工况下为1.2～1.3，暴雨工况下为1.10～1.20。《公路滑坡防治设计规范》未对地震工况安全系数进行描述，JTG B02—2013《公路工程抗震规范》[4]仅对路基边坡稳定性系数进行规定。根据TB 10025—2019《铁路路基支挡结构设计规范》[5]，计算滑坡推力的安全系数不应小于1.05。

经综合考虑，本次建议：自然工况安全系数取值1.25，暴雨工况安全系数取值1.15，地震工况安全系数取值1.10。

4.2.3" 稳定性计算结果

分别建立整体滑动及后级滑动模型（图3、图4），采用传递系数法，进行了稳定性及推力计算，计算结果见表2。

根据计算结果，在自然工况下，整体滑动及后级滑动的稳定性评价均为基本稳定，其稳定性系数分别为1.113及1.104。在暴雨工况下，其稳定性系数分别为1.024和1.016，介于1和1.05之间，根据《公路滑坡防治设计规范》，处于欠稳定状态。在地震工况下，整体滑动和后级滑动稳定性系数分别为0.947及0.998，均小于1，为不稳定状态。此外各工况下，稳定性系数小于安全系数，不满足规范要求，需采取相应的抗滑措施进行工程处置。其中后级最大水平推力为486.73 kN/m，整体考虑时，最大水平推力为2 983.4 kN/m。

5" 工程处置建议

对于滑坡区域的工程建设，首先考虑的是是否有绕避条件，再考虑滑坡治理的可行性。当两者都可行时，再从两者的造价、工程指标等方面进行综合判断，从而确定工程方案。本处滑坡，因其不可预见性，在勘察设计时期未发现，导致现在运营维修期处置方案受到极大限制。本文综合路线指标、走廊带地形地貌，得出工程处置建议如下（图5）。

1）白泉河河道狭窄，极大限制了道路选线，如想绕避该滑坡，需对道路进行改移，在河对岸以桥梁接路基的形式通过。因道路整体已将建设完成，道路纵向指标已达极限，如采用对岸桥梁+路基方案，路程缩短，且桥梁不能降坡，道路衔接后，纵坡将不满足规范要求。受此限制，道路于该处只能进行滑坡治理。

2）考虑到道路下边坡坍塌造成道路塌陷，需对道路下边坡进行治理，使得路基能够坐得住。但其下边坡为原公路边坡刷坡弃方形成的松散堆积体，经流水冲蚀，下边坡高陡，支挡难度大，且受河道红线限制，在原路线下边坡进行支挡防护的困难较大。故将路线向山侧略微偏移，偏移距离尽量小，使得路基坐落在稳定地层为宜，不可对滑坡体进行大范围挖方。

3）对滑坡设置抗滑措施，宜在第一级边坡设置抗滑桩，第二、三、四级边坡采用锚杆框格梁坡面防护。

4）第一级边坡坡高8 m，第二至四级边坡每级高6 m，边坡坡率采用1∶0.75；每级边坡设2 m宽平台，平台处设置平台排水沟，坡顶设截水沟，通过急流槽将水引离滑坡体。

5）对滑坡后缘裂隙进行夯填，减少地表水的下渗；沿滑坡周界以外修建环形截排水沟，最大程度减少滑体外的地表水进入滑体内。

6" 结论

①通过勘察分析，滑坡体体积约为59×104 m3，为一深层大型牵引式滑坡。②后级滑坡为老滑坡残余体，厚度较小，坡面较陡，以局部滑塌为主，滑面力学性质较前级稍好，在前级未滑动时，存在滑塌剪出的可能，因距离工程较远，对工程影响小。前级滑坡沿砂岩夹千枚岩顶面蠕动变形，前级厚度大，前级滑动将牵引后级失稳，按整体滑动考虑。③滑坡目前状态为蠕滑变形，地震工况下稳定性系数小于1，失稳下滑的可能性较大。④受走廊带几公路指标的限制，该段道路无绕避条件。滑坡各工况下，稳定性系数小于安全系数，需对滑坡进行治理，宜采用抗滑桩+锚杆框格梁进行抗滑治理，并采用截水沟、排水沟、盲沟等措施对滑坡区水进行疏导，治理时不可对滑坡进行大范围挖方。

参考文献：

[1] 丁宏伟，李莉，姚兴荣，等.甘肃肃南喇嘛湾滑坡特征及其治理[J].西北地质，2013，46（3）：167-173.

[2] 谢媛华，张国伟，曹宗伟，等.三峡库区白水河滑坡位移与裂缝分形特征[J/OL].地质科技通报：1-9[2024-07-01].https：//doi.org/10.19509/j.cnki.dzkq.tb20230166.

[3] 公路滑坡防治设计规范：JTG/T 3334—2018[S].

[4] 公路工程抗震规范：JTG B02—2013[S].

[5] 铁路路基支挡结构设计规范：TB 10025—2019[S].