宜巴高速公路某滑坡稳定性分析与治理措施

邓伟军

(中交第二航务工程勘察设计院有限公司，湖北武汉430000)

近年来，随着我国经济的迅猛发展，高速公路建设已经成为公路建设的主流。由于中西部地区的地形地质条件较为复杂，线路在经过山区和丘陵地带时，将遇到越来越多的滑坡问题[1]。宜巴高速公路是国家高速公路网规划18条横向干线之一，全长173 km，项目总投资166.7亿元[2]。本文针对宜巴高速公路线路上的某滑坡，采用极限平衡法对其进行了稳定分析与评价，并提出了加固治理方案。

1 工程概述

该滑坡隶属湖北省巴东县溪丘湾镇将军岭村一组境内。其周边有周家坪村庄，目前高速公路施工便道可抵达，交通较便利。2011年对该滑坡(即目前滑坡的中前部分)进行了治理工程设计，并进行了清方。但是，清方完成后，原先平整的场地上出现了裂缝(即目前滑坡的后缘)。裂缝从LK0+130至LK0+230呈东往西北方向延伸，长度约120 m，最大裂缝已经达到150 mm。根据观测数据显示，目前后缘裂缝和滑坡中部裂缝还在持续加宽，有扩大趋势，亟需治理。

2 工程地质条件

2.1 地形地貌

滑坡区地貌类型属构造侵蚀、剥蚀中低山区地貌，地面高程为640～740 m，相对高差为100 m，自然坡度30°～50°，总体地势北低南高，东高西低。滑坡整体上呈不规则的长条形，垂直于线路方向。滑坡两侧以冲沟为界，边界冲沟在坡底汇合成一条大的冲沟向北延伸。滑坡体后缘至前缘长约530 m，高差约133 m，平均宽度205 m，平均厚度37 m，整个滑坡体体积约4.02×106m3，为巨型滑坡体。

2.2 地质构造

滑坡所在区发育断层F1，属正断层，断层带宽度约100～210 m左右，断层带内岩体极破碎，断层角砾岩发育，岩层产状杂乱无序，节理裂隙十分发育，断层通过的冲沟内可见大量崩塌孤石、块石等。滑坡区覆盖层发育，根据钻探及区域构造分析资料，滑坡岩体埋藏较深，其岩层产状较为凌乱。

2.3 地层岩性

根据工程地质调绘、钻探揭露及室内试验结果，本次勘探深度范围内地层岩性上覆盖层为第四系全新统崩坡积(Q4c+dl)和人工堆积(Q4me)成因的粉质黏土(含碎石、角砾)、粉质黏土、黏土、碎石、角砾、块石，滑坡下伏基岩为上三叠统沙镇溪组(T3s)的强～中风化砂岩、粉砂质泥岩及中三叠统巴东组(T2b)泥质粉砂岩。

2.4 气象及水文地质条件

老屋包滑坡位于巴东县溪丘湾镇境内，地处中纬度，属亚热带季风气候区，具有平均气温高、空气湿润、雨量充沛、四季分明、冬冷夏热等特点。每年4～9月份为雨季，其降雨量占全年平均降雨量的77.8 %，具有降雨连续集中、雨量丰富等特点。城关地区多年平均降雨量1 100.7 mm(1954～2000年)，但年际变化大，最大年降雨量1 522.4 mm(1954年)，最小年降雨量694.8 mm(1966年)。

滑坡区地表水系发育，大多汇集于冲沟地带，地表水流量受降雨量控制，部分沿裂隙面下渗补给地下水，地表径流排泄条件较好。滑坡区内地下水发育，含水岩组为松散岩类含水岩组。地下水的补给来源主要是大气降水，水量季节性变化明显，排泄以大气蒸发、地下潜水和地表径流为主。地下水的动态变化与季节和降雨持续时间关系最为密切，但水位变化幅度不大。地下水的运动方向主要与地形条件和断层破碎带等有关。滑坡前缘常年有泉水渗出。

3 变形影响因素及破坏机制分析

3.1 变形影响因素

影响滑坡变形的影响因素多种多样，其中主要包括滑坡岩土类型、岩土体结构、地质构造、水文地质条件以及人类工程活动等[3-4]。该滑坡变形影响因素主要包括以下几个方面：

(1)地层岩性及地形。该滑坡覆盖层上部总体为透水性较好的碎石土和块石土，下部主体为透水性较差的粉质粘土及含砾黏土。在高速公路工程施工过程中，地表水下渗，降低其下部土层抗剪能力。同时下伏基岩顺倾坡外，且为弱透水层，易沿岩土界面产生泥化、软化作用，形成软弱层，为坡体失稳提供物质条件。滑坡相对高差约120～140m，滑坡前缘地形陡峭，且两侧为冲沟。由于该滑坡前缘临空，且相对高差大，构成了滑坡斜向变形的空间条件。

(2)地表水及地下水。在降雨等因素的影响下，滑坡易发生局部变形。地表水沿坡体下渗，加重了坡体重量，也转化成地下水，软化了岩土体，降低了岩土体力学性质，打破原有力学平衡。另外，地下水汇积并软化土层，并向坡下行方向下流，逐渐形成贯穿滑面(带)。在自重及地表水及地下水的作用下，滑坡下滑力相对增大，抗滑力相对减小，稳定性系数降低，导致坡体原有力学平衡被打破，产生变形乃至破坏。

(3)工程施工活动。工程施工过程中的各种扰动，如开挖、便道重型车辆经过，老屋包边坡开挖等对坡体都有一定的扰动，形成动荷载，导致滑坡发生变形。

3.2 破坏机制

坡体相对高差约120～140 m，前缘地形陡峭、临空，两侧为冲沟，在沉降变形的主因条件下，构成滑坡斜向变形的空间条件。从监测资料可知，滑坡的位移目前主要产生在坡体的中后部，前缘位移较小，坡体的深层滑动机制主要为推移式滑动；这与坡体早期在中后部弃渣堆载作用下产生变形是一致的。后期道路修筑过程中对坡体中前部进行了清方，引起坡体表部变形加剧，对坡体变形起牵引作用。同时，人类活动扰动、地下水作用等也对坡体变形破坏起一定作用。因此，滑坡的滑动方式为推移式和牵引式复合模式。

4 边坡稳定性分析

4.1 剖面的选取

选择根据实测地形线绘制成主剖面，对主剖面进行稳定计算，计算分为两种工况：一为边坡在天然状态下的稳定状态；二是边坡在饱水工况下的稳定状态。根据滑坡工程地质条件及变形破坏机制，采用不平衡推力传递系数法[5]进行稳定性验算。图1为主剖面。

图1 主剖面示意

4.2 计算参数的选取

本次滑坡稳定性计算参数的选取主要有四种途径：(1)试验值。根据测试，滑体土天然重度平均值19.5 kN/m3；滑带土重塑后在天然状态下平均值C=18.39 kPa、φ=11.8°；(2)极限平衡反算法。假定滑坡处于极限稳定状态(稳定系数K=1.00)，反演计算饱和抗剪指标，C=9.6 kPa、φ=13.35°；(3)参考临近的边坡。采用工程地质类比法取值C=9～16 kPa、φ=10°～19°；(4)经验值C=8～22 kPa、φ=10°～20°。根据试验值，考虑到重塑后土体剪切值下降会较大，且实际土体中含有较多的碎石，在实际取样过程中，碎块石土不能取到较好的原状样，所取原状土样一般粘粒含量较高，而滑带主要为含碎石黏性土，再结合其他几种方法，经综合分析确定边坡稳定性分析的物理力学计算参数见表1。

表1 物理力学计算参数

边坡治理的保护对象为高速公路，根据《公路路基设计规范》(JGTD30-2004)有关规定，计算时安全系数分别为：工况一、自重(天然状态)为1.25；工况二、自重+暴雨(饱和状态)为1.15。

4.3 稳定性分析及评价

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)中传递系数法，将滑体分为10个块体，然后用剩余推力法进行边坡稳定性分析，计算结果见表2。由表可知，该边坡在天然状态下稳定性系数为1.073，处于基本稳定状态；在暴雨或连续降雨的情况下，边坡稳定性下降为0.983，处于不稳定状态。因此，亟需对该边坡进行治理。

表2 主剖面稳定性系数及剩余下滑力

5 治理工程设计方案

考虑到滑坡在上述工况状态下剩余下滑力大，用强支挡(如用抗滑桩)很难支挡，且强支挡受地形、地层岩性、工期等方面的限制；滑坡前缘下方为V字形冲沟，在冲沟下侧有一较好的锁口，有利于在滑坡前缘进行回填反压，且回填反压能有效地阻挡滑坡剩余下滑力，治理方案如图2所示。

在滑坡前缘冲沟内进行回填反压，回填至目前老屋包开挖平台处，由平台自上而下进行1∶1.5～1∶2坡率放坡，在冲沟锁口处，在坡脚挡墙进行收脚护坡。回填反压后滑坡稳定性系数见表3。由表3可知，回填反压后，该边坡在一、二工况下的稳定性系数分别为1.282和1.177，处于基本稳定状态，剩余下滑力为0，治理效果良好。

图2 滑坡治理措施示意

计算剖面稳定性系数工况一工况二剩余下滑力/(kN·m-1)备注治理后主剖面1.2821.1770前缘回填反压

6 结论

(1)滑坡区属构造侵蚀、剥蚀中低山区。受区域构造断裂的影响，滑坡所在区发育断层F1，属正断层。滑坡区地表水系发育，滑坡前缘常年有泉水渗出。

(2)采用极限平衡剩余推力法对两种工况下滑坡的稳定性进行了分析。在天然状态下，滑坡稳定性系数为1.073，处于基本稳定状态；在暴雨或连续降雨的情况下，滑坡稳定性系数下降为0.983，处于不稳定状态，亟需治理。

(3)采用回填反压及放坡法对滑坡进行治理，结果表明，治理后的滑坡稳定性系数提高到1.282(工况一)和1.177(工况二)，即治理后的滑坡处于稳定状态，治理效果良好。

[1] 李新平，王涛，谢全敏,等.高速公路滑坡稳定性分析及治理优化研究[J].岩体力学，2007,(5)：981-990

[2] 施载玲，刘江，胡伟,等.宜巴高速公路香溪河库区某滑坡渗流及稳定性分析[J].交通科学与工程，2012,(3)：62-73

[3] 唐辉明.工程地质学基础[M].北京：化学工业出版社，2008

[4] 王松林，丰明海.滑坡区岩土工程勘察与整治[M].北京：中国铁道出版社，2001

[5] 凃鹏飞，岑仲阳，余和元.马家沟滑坡变性特征及稳定性分析[J].铁道建筑，2011,(4)：95-97