受交界面控制的类均质体滑坡治理①

王开源 ， 漆礼慧

(1.中交公路规划设计院有限公司, 北京 100088；2.北京市工程咨询公司, 北京 100031)

0 引 言

类均质体结构是指构成坡体的岩土体近乎均质体，其变形破坏不受层面或构造结构面的控制，而受坡体内应力分布和变化及土体强度控制，如均质粘性土、类均质黄土、岩体的全、强风化残积层及人工堆填的类均质土坡等。滑坡的滑动面在该类土中呈近圆弧状[1]。

在实际工程中，多数类均质滑坡呈现上部圆弧滑动，而下部受基岩交界面控制后沿岩土交界面滑动的情况。

对于滑坡稳定性问题，国内外学者已经进行了多番深入研究，如：瑞典圆弧法、瑞典条分法、Bishop法、Janbu法、Sarma法、Spencer法、传递系数法等[2]。卢应发等[3]在现行滑坡稳定分析的基础上，建立推移式滑坡渐进破坏稳定性分析法。魏丽敏等[4]以焦-柳铁路某滑坡为工程背景，根据工程勘察和位移监测结果确定滑动面形状与位置，同时考虑地下水的影响，采用推力传递系数法对滑坡进行稳定性分析。陈善雄等[5]系统分析了堆积型滑坡发育环境及特征，推导了基于总应力法和有效应力法的可考虑渗透力的传递系数法。

1 工程概况

以具体的工程实例——云南省大开门～戛洒高速公路某路堑高边坡为例进行说明。2017年8月份共有15天降雨，8月底现场发现已施工的锚索框架梁出现下滑现象，后续1个月边坡陆续出现开裂，且范围持续加大，最终整体边坡坍塌，滑坡体长150m，高35m，深12m左右，见图1。

根据现场工程地质测绘及钻探揭露，变形上覆土体主要为残坡积粉质粘土及含粘土全风化砂、泥岩碎石，厚度约12m，变形体下伏基岩为侏罗系中统蛇店组(J2s)层砂、泥岩；变形体内基伏界面及砂、泥岩不同程度风化接触面(全分化～强风化界限)均为潜在软弱带，残坡积土层和风化程度较大的砂、泥岩全风化层是相对软弱层。该边坡滑动面受不同风化程度接触面控制。

图1 滑坡现场照片

根据现场开挖情况，该段边坡节理裂隙发育，岩体破碎，并发育有3组结构面，结构面泥质充填，形成楔形体破坏；其中一组结构面倾向201°，倾角31°，为顺倾，见图2。

2 对滑坡的认识

边坡已经开挖完毕的坡面发生滑塌，实施的锚杆、菱形骨架失效，滑塌后缘形成明显的错台裂缝，前缘明显剪出。根据边坡滑塌现状，结合地质勘察、现场开挖情况，该段边坡滑塌的主要原因包括：

图2 赤平投影图

①地质因素：发生滑塌变形的土体主要为稳定性较差的覆盖层，开挖后长时间暴露，在干湿变化条件下其强度逐渐降低，自稳能力变差；

②水的因素：变形土体结构较松散，易受降雨及地表水入渗运移的影响；下伏砂岩透水性较差，为相对隔水层。暴雨及久雨条件下，地表水沿第四系土体下渗，积蓄在岩土交界面，并顺基岩顶面流动，使土岩接触面被软化，形成软弱夹层，沿此层蠕滑；整体为上部类均质体圆弧滑动，下部沿全强风化交界面滑动。

③路基开挖形成大临空面，排水边沟不畅等，诱发了边坡土体的滑动。

3 处治方案及设计

3.1 滑动面选取

通过地勘钻孔揭示，该滑坡上部主要为土和全风化岩层的圆弧滑动，下部基本沿全强风化结合面折线滑动，见图3。

3.2 参数选取

通过对该滑坡进行稳定性分析，滑面下部应为土石基岩交界面，近似于折线，上部为土层内圆弧滑动；暴雨工况下，考虑滑坡处于暂时稳定状态，取Ks=0.98，通过分析，上部继续按原状土进行计算，取C=21kPa，φ=20°，下部折线型滑面按浸水状态，对C、φ值进行折减，取C=18kPa，反算φ=18.5°。

图3 典型断面(滑面)

3.3 方案分析

根据目前边坡土体变形特征和勘察成果，边坡已经形成贯通的滑动面，需进行处治，且边坡在饱和状态下总体处于欠稳定状态，降雨会对贯通滑动面进一步软化，边坡的稳定系数将进一步降低，可能会牵引拉裂后缘山体，导致滑坡持续发展。

根据对滑坡的分析，因为变形体已完全破坏，与基岩剥离，处治以清方卸载为主，防护为辅。

3.4 稳定性分析计算

对滑坡体上部进行清方卸载，设置13m平台，将原边坡一分为二，见图4。设计分别对上下边坡进行稳定性验算。对于下部边坡滑面仍采用原边坡滑面，边坡安全系数为1.33。

图4 卸载后边坡模型

在正常工况下，对于上部边坡采用圆弧滑动法进行稳定性分析，通过计算，边坡安全系数为1.277；在暴雨工况下，边坡安全系数为1.197，在第二级边坡设置3排450kN锚索加固后，安全系数提高至1.313。

3.5 处治方案

3.5.1 清方

清除上部已经发生滑动的岩土体，在第三级边坡顶部设置13m宽平台，其目的一方面是清除上部滑动体，减轻荷载，使得下部已发生滑动岩土体保持稳定。另一方面，宽平台加宽至岩土分界面，将边坡分成上下两个相对独立的边坡，有利于整体稳定。而目前边坡采用 1∶1.5坡率+2m平台的方式，基本沿着岩体外倾的31°顺层结构面开挖，减少开挖岩体顺层滑移的风险，见图5。

3.5.2 支挡防护

为防止边坡坡脚软化，在坡脚设置4m高度片石混凝土护脚墙；根据计算结果，对新增的上部边坡增设锚索框架梁，锚索长28m，设计拉拔力450kN，其它各级采用现浇拱形骨架防护。

3.5.3 排水

要做好截排水措施，尽量减少降水沿软弱结构面侵入，降低滑坡区次生灾害发生的风险，各级平台设置截排水沟，坡顶设置堑顶截水沟，第三级加宽平台采用20cm厚黏土封面并植草。由于坡体裂隙发育，地表降水部分经垂直裂隙下渗后，会富存在基岩交界面上，形成静动水压力，降低边坡稳定系数，所以坡面处布设仰斜式排水孔，排除边坡内部水体

3.5.4 监测

加强对边坡的监控量测措施，各级平台设置位移桩，进行长期地表位移监测。

图5 滑坡处治典型断面图

4 结 语

1)提出地质与排水因素是边坡滑塌的主要原因，滑坡过程可总结为：地表水下渗、交接面软化、蠕滑三个过程，整体为上部类均质体圆弧滑动，下部沿全强风化交界面滑动。

2)提出基于地质情况分析，选取典型滑动面，多工况下的圆弧滑动法计算的整套滑坡计算解决方案。

3)对类匀质体滑坡，多数情况下变形体已全部破坏，建议优先采用清方卸载方案，结合地形条件尽量将上部土体清除，减小荷载，并在下部进行适当的支挡措施；滑坡治理需做好截、排水工作，减少降水下渗对滑动面的软化作用，同时做好监测方案。