降雨与开挖作用下碎石土滑坡变形破坏机制分析

林志红 师 邑

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430074； 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)



降雨与开挖作用下碎石土滑坡变形破坏机制分析

林志红1师 邑2

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430074； 2.中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075)

结合剑斗互通A匝道滑坡的工程地质条件，介绍了碎石土滑坡形态与滑坡体结构的特征，并分析了该滑坡的变形破坏机制，指出降雨是滑坡主要诱发因素，边坡开挖是滑坡的外部主要动力因素。

碎石土滑坡，降雨，边坡开挖，地质条件

0 引言

堆积层滑坡主要发生在第四系及松散堆积层中，滑体物质主要由崩积物、崩坡积物及冲积与崩坡积混合物堆积而成，由于滑坡岩土体物质不同，滑坡的破坏模式亦有不同[1-4]。滑坡是因为坡体因多种因素耦合而产生的变形，在多种诱发因素下而产生滑动的地质现象。降雨或地下水是碎石土滑坡的主要诱发因素[5，6]。许建聪等[7]通过分析降雨作用下碎石土滑坡的变形解体破坏过程，揭示了降雨作用下中深层碎石土滑坡变形解体破坏的主要机制和一般的力学机制。

上述的研究大多是基于降雨或地下水位变化诱发滑坡，由此基础上进行堆积层滑坡稳定性或滑动机理的分析。在众多的文献中，对强降雨下现场滑坡变形监测及变形破坏机制的研究较少。本文选择剑斗互通AK0+875～AK1+100段的典型碎石土滑坡作为研究对象，分析降雨及开挖作用对滑坡稳定性的影响及变形破坏机制，并对滑坡体进行现场地表监测和深孔位移监测，分析滑坡体的变形破坏特征，为此类滑坡的判别、防范和治理提供理论依据。

剑斗互通AK0+875～AK1+100右侧边坡滑坡段位于安溪县东阳村境内，线路走向约330°。该段公路设计为整体挖方路基形式，右侧形成路堑边坡。原设计为二级～五级边坡，每级坡高8 m，坡率为1∶1.0～1∶1.25，平台宽2.0 m，目前坡面基本成形。

2013年6月，AK0+875～AK0+970边坡开始开挖，原设计边坡为二级～五级边坡，适逢雨季，边坡开挖后四、五级边坡出现小型垮塌，边坡外出现裂缝，裂缝较小，裂隙宽度为1 cm～5 cm。边坡开挖后，在2013年7月～8月以来，接连经受强台风“苏力”“潭美”和“天兔”等影响，连续强降雨，雨水入渗坡体。由于场地内分布较厚的残坡积碎石土，孔隙大，渗透性好，降雨时地表水快速渗入边坡坡体。由于边坡坡顶后方见有一泉眼，数量较大，沿冲沟径流，流至边坡坡顶。特别是边坡开裂后，大量地表水从后缘裂缝处直接渗入坡体，使得边坡的岩土体物理力学参数指标(粘聚力和摩擦角)降低，边坡稳定性下降。边坡后缘裂隙张开宽为2 cm～15 cm的裂隙，延伸长30 m～45 m，下错10 cm～45 cm。

2013年10月1日～10月7日期间，施工单位对边坡AK0+970～AK1+100右侧边坡再次进行开挖，边坡开挖至一级边坡时滑坡开始滑动，路堑边坡产生变形、滑移和山体开裂，路堑顶后缘山体出现较多张拉裂缝(裂缝宽一般为5 cm～30 cm)，滑坡后缘山体形成0.5 m～1.5 m错台，滑坡体明显滑移，滑坡周界明显。

边坡开挖使坡脚形成临空面，破坏了原先的平衡状态，形成了工程滑坡，滑坡主滑方向为270°。目前该段路堑边坡产生变形、滑移和山体开裂，路堑顶后缘山体出现不同程度的地表裂缝和滑坡台阶，滑坡体明显滑移，滑坡周界明显，见图1，图2。

1 滑坡工程地质条件

2 碎石土滑坡基本特征

2.1 滑坡形态特征

碎石土滑坡位于莆田至永定(闽粤界)高速公路剑斗互通AK0+875～AK1+100里程段右侧，该滑坡呈马鞍形，前缘以开挖一边坡为界，两侧及后缘滑壁以错落坎之间连续的弧形张裂缝为界。滑坡体剪出口位于一、二级开挖边坡上，滑坡周界特征明显,呈不规则圈椅状,壁面倾角陡立，见图3。

滑坡周界以斜坡上近弧形张裂缝为界，纵向长约90 m，横向长约110 m，面积约6 520 m2，钻探揭露滑坡体厚度为10 m～15 m，滑体规模约8.5×104m3,属牵引式大型中层滑坡。综合滑坡后缘裂缝、周界裂缝和滑动面等综合分析主滑方向为270°，滑坡体主滑方向与路线成60°左右斜交，见图3。

2.2 滑坡体结构特征

1)滑坡体。滑坡体主要由碎石土、块石土及含碎石粉质粘土组成，其物质组成与原斜坡处地层岩性基本一致，滑坡体结构松散，稳定性极差。滑坡滑床基岩为二叠系下统砂岩、炭质泥岩夹砂岩。

2)滑带、滑动面及滑床。根据滑坡后缘滑壁特征与前缘滑体剪出口特征，判断滑坡发生于斜坡碎石土中，前缘滑面与后缘滑壁下端相接，呈滑弧式滑面，于剪出口处可见光滑镜面，见图4。由于滑坡体主要由碎块石组成，粘粒含量较少，滑带不明显，仅局部可见厚约10 mm～20 mm的挤压含砂砾石粘性土。滑床由碎块石土与强风化炭质泥岩夹砂岩组成。滑床基岩产状为185°∠32°，发育二组节理裂隙，其产状分别为353°∠27°，143°∠23°。

2.3 滑坡体的变形、裂隙特征

滑坡变形明显，主要变形特征为前缘剪出，后缘滑体错落、沿顺坡向滑移，滑体上形成一系列近于平行设计公路走向的拉张裂缝，少量垂直公路走向的剪切裂缝；裂隙特征及分布形态详见图5。

3 滑坡变形破坏机制分析及应急处理措施

3.1 强降雨对滑坡的影响

2013年5月～8月台风化强降雨，雨水大量渗入坡体松散堆积层与强风化层中，岩土体遇水软化、岩土体的抗剪强度降低，施工开挖后临空状态碎块石堆积体，在饱水的状态下发生滑移。因此强降雨是形成滑坡的主要诱发因素。

滑坡区斜坡下伏基岩为二叠系下统炭质泥岩夹砂岩，受区域构造影响，岩石破碎，风化强烈，水稳性差，遇水易软化，临空状态下失稳。浅部第四系堆积体以碎块石为主，呈稍密状态，自稳性差，临空状态下易失稳，遇水则加速失稳。

在边坡拉裂变形中，坡体内地下水主要沿碎块石间的空隙向斜坡低地及向下渗透的方式排泄。

3.2 边坡开挖对滑坡的影响

AK0+875～AK1+100里程段右侧以深路堑边坡的形式通过碎石土坡体，边坡开挖使坡脚形成临空面，破坏了碎石土边坡原先的平衡状态，是形成滑坡的外部动力因素。碎石土坡体沿着岩土截面附近的软弱土体产生蠕滑变形、滑移和山体开裂。路堑边坡顶后缘山体出现不同程度的地裂缝和滑坡台阶，滑坡体明显滑移，滑坡周界明显。

4 结语

通过野外地质调绘，工程地质勘察，基本查明了滑坡的变形特征和滑坡变形机制。滑坡已滑动变形，边坡处于不稳定状态。

具体结论有以下几点：1)强降雨是形成滑坡的主要诱发因素，边坡开挖是形成滑坡的外部主要动力因素。2)通过现场地表调查，钻探勘察及滑坡变形监测分析，滑坡整体稳定性差，仍然处于失稳、滑移变形过程。

[1] 廖秋林,李 晓,李守定,等.三峡库区千将坪滑坡的发生、地质地貌特征、成因及滑坡判据研究[J].岩石力学与工程学报,2009，24(17)：3146-3153.

[2] 姚晓阳,杨小永,曾钱帮.碎石土滑坡工程地质特性及防治方案研究[J].工程地质学报,2012,20(3)：369-377.

[3] 徐兴华,尚岳全,王迎超.碎石土滑坡综合治理及评价决策方法[J].吉林大学学报(地球科学版),2011,41(2)：484-492.

[4] 黄润秋.20世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制[J]．岩石力学与工程学报，2007，26(3)：433-454.

[5] 许建聪，尚岳全.降雨作用下碎石土滑坡解体变形破坏机制研究[J].岩土力学，2008,29(1):107-112.

[6] 马春驰,李天斌,陈国庆,等.地下水与开挖作用下堆积层滑坡体滑动机制分析[J].工程地质学报,2013,21(6):878-884.

[7] 许建聪,尚岳全.碎石土渗透特性对滑坡稳定性的影响[J].岩石力学与工程学报，2006,25(11)：2264-2271.

On analysis of deformation and damage mechanism of gravel landslide under rainfalls and excavation

Lin Zhihong1Shi Yi2

(1.No.2RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Wuhan430074,China; 2.No.1RoadSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,CCCC,Xi’an710075,China)

Combining with the engineering geological conditions of the landslide at A Ramp, the paper introduce the features of the gravel landslide forms and landslide structure, analyzes the deformation damage mechanism for the landslide, and points out the rainfalls are the main reason for the landslide, while the slope excavation is the external dynamic factor.

gravel landslide, rainfall, slope excavation, geological condition

1009-6825(2017)06-0096-02

2016-12-13

林志红(1984- )，男，工程师

P642.22

A