施工诱发的混合式滑坡及其稳定性分析

林 锐 田文丰 吴方杰

（四川省交通勘察设计研究院有限公司，成都 610017）

0 引言

四川红层地区，因施工诱发的滑坡多为典型的牵引式滑坡，也有推移式滑坡。对滑坡的机理研究，理论上有张倬元等[1]提出的“滑坡后缘水平侧向静水压力和底部浮托力的作 用是滑坡发生的主要原因”的平推式滑坡模式；张龙飞等[2]对滑坡孕育过程中力与变形的协调发展研究后提出的推移式缓倾浅层渐进破坏力学模型；乔建平等[3]对天台乡滑坡研究后认为降雨入渗使坡体物质处于超饱和状态是滑坡发生的主要原因；实践中有段建新等[4]对高速公路开挖路堑式边坡诱发牵引式滑坡进行的分析；袁从华等[5]针对牵引式滑坡特征提出了主被动加固的比较分析。这些研究对防治工程滑坡起到了很好的指导和推动作用。同时，工程实例表明，还有一种滑坡模式容易被忽略，从而简单的归为上述两种模式中的一类，那就是兼具推移式和牵引式滑动的混合式滑坡，对混合式滑坡的认识不足可能会造成施工组织设计的不当从而引发工程事故的发生，也会降低防治手段的有效性。

本文以南大梁高速练山湾滑坡为例，从地质勘查到成果分析，对该滑坡的成因进行了全面分析，阐述了混合式滑坡的形成机理、不同发展阶段的特点及主被动防治措施，希望在建设项目设计施工一体化(EPC 模式)的大背景下，能有效的结合勘察设计施工各方的优势，为做好施工组织设计，事前预防，避免工程事故的发生提供一定的参考。

1 工程概况

南充～大竹～梁平（川渝界）高速公路K51+030～K51+120 段，位于南充市营山县茶盘乡练山湾境内，其左侧为挖方路堑，坡比1:0.75～1:1,最大挖方深度19.94m。路堑开挖后未采取支挡措施，2012 年6 月连续降雨后，挖方边坡内侧平台土体出现明显滑移变形迹象，其后缘出现多处张拉裂缝，原有三幢民居遭到不同程度的损坏，边坡前缘地表土体多处产生溜滑现象，边坡呈现整体失稳趋势，对坡上居民人生财产安全形成严重威胁并对施工安全造成严重影响。

工程区覆盖层主要为第四系全新统残坡积（Q4el+dl）粉质粘土，下伏基岩为侏罗系上统遂宁组（J3S）粉砂质泥岩。强风化带一般厚约1.0～1.6m，岩层产状为 255°∠3°。工程区构造不发育，据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震基本烈度为Ⅵ度。

2 滑坡的基本特征及形成机理

2.1 滑坡形态特征

滑坡平面形态大致呈簸箕状，地形坡度10～15°，纵向长60m 左右，横向宽90m 左右，堆积体厚度3～9.2m，体积约为3.2×104m3，属小型中层滑坡。滑坡后缘紧邻施工便道处竹木倾斜，基岩垮塌，可见约2.4m 高的滑坡陡壁。前缘路堑开挖形成7～12m 的临空面，坡脚积水明显。滑坡右侧紧靠施工道路，侧壁边界明显，裂隙发育，土体有一定沉陷；左侧边界地表特征不明显，仅局部可见有细小裂缝。滑坡体中后缘横向张拉裂隙发育，以滑坡体右侧为甚，多形成宽10～15cm，长达十几米的地裂缝；左侧裂缝发育少，宽为1～3cm，长数米。滑坡体地表土体多呈陡坎状，前缘土体局部下挫形成小平台。后缘一座二层民居开裂下陷，积水严重，形成洼地。左侧两座单层民居地表亦开始出现细微拉张裂缝，且有变宽的趋势。

图1 练山湾滑坡

图2 滑坡平面图

2.2 滑坡物质组成特征

2.2.1 滑体

经地质勘查，滑坡体物质构成为碎石质粉质粘土和碎石土。

碎石质粉质粘土：褐黄色，稍湿～湿，可～硬塑状，含有20～25%左右的碎石、角砾。钻探揭示，其厚度分布不均，以右侧最厚，有向左侧逐渐变薄的趋势。

碎石土：褐黄色，碎石成分为泥岩，粒径2～8cm，含量45～55%，余为粉质粘土，结构松散～稍密，干燥～稍湿。多分布于滑坡体前缘，后缘邻近施工便道处也有一定分布。

堆积体厚度3.5～9.4m,以滑坡体右侧为厚，左侧较薄。

2.2.2 滑带

堆积体尚未形成整体贯通滑面，据钻探揭示，堆积体与基岩接触面之间多夹有一层含砾粉质粘土，粉质粘土含水率较高，湿，可塑状，含泥砾，粒径0.3～0.5m，略具磨圆，含量不均，多为20%左右，局部地段可达40%，且夹有少量泥岩碎石，受地下水作用，砾石和碎石软化现象较明显。其厚度不均，为0.1～0.2m。

2.2.3 滑床

构成滑坡滑床物质为强～中风化基岩。基岩为粉砂质泥岩，中～厚层状构造。岩石质软，具遇水易软化，失水易开裂之特性。

2.3 滑坡形成机理及特点

挖方边坡后缘施工便道的修建和场地平整，使得原有地表排水沟道消失，并在便道外侧形成了明显高于滑坡区域的陡坎，地表水排泄的途径由沟道引流变为向便道外侧漫流。而边坡内侧平台地势平缓，不利于地表水排泄，遂成为主要汇水区域。前缘路堑施工边坡开挖，形成高陡临空面，使得坡体内应力调整，坡体向临空面变形松弛；在暴雨工况下，后缘汇聚的雨水沿土体渗入，导致短时间内地下水在坡体表面和坡体内大量聚积,增加了土体的重度，更使得岩土体软化饱水，降低了岩土体间和土体自身的抗剪强度，并在自重的作用下向临空一侧卸荷推移，但推力并未大到将整个堆积体推出，因此在瞬间的短距下挫后，坡体内部应力达到新的平衡，表现为后缘土体下沉，形成后缘洼地，中前部局部隆起，此在二层民居的破坏形式表现的最为明显。而前缘临空面的应力调整，以及坡表和坡脚地表水的浸泡软化下，又使得前缘土体不断坍塌变形，牵引后部土体继续变形，形成牵引式破坏。

整个变形过程可归纳为牵引-推移-牵引的混合式滑坡，其特点是：发展上表现为牵引-推移过程先后或同时出现；空间上则表现为同一个滑坡在不同地段有不同的滑动变形表现方式。

3 滑坡稳定性评价

3.1 稳定性定性评价

练山湾滑坡两侧变形特征有所不同，因此，将滑坡划为两个区（见平面图Ⅰ、Ⅱ区），Ⅰ区为滑坡体中部到右侧，其堆积体厚度最大，坡度较陡，变形强烈，属推移-牵引混合式，为主动强变形区。

Ⅱ区为滑坡体左侧，其堆积体厚度较小，基岩埋深浅（0.8～3m），变形以牵引为主，为被动变形影响区。其主要特征为：受Ⅰ区滑体的牵引而出现变形，地表开始出现细小裂缝，但延伸不长，深度不大，变形发展明显较Ⅰ区缓慢。

可见，练山湾滑坡仍处于蠕滑变形阶段，场地条件稳定性差。

3.2 稳定性定量评价

据地表调绘与钻探揭示，边体的蠕滑变形既发生在堆积体内部，也发生在堆积体与基岩接触面上，故计算滑动面的选取考虑以下2 点：①以断面所通过的变形趋势明显的裂缝与钻探揭露的错动面相连作为次级滑面；②采用基覆界面作为整体滑动的主滑面。以此原则，选取厚度最大，滑动趋势最为明显的1-1’断面建立模型进行计算。

图3 1-1’断面滑坡计算图

对滑坡土体抗剪强度的确定是根据对蠕动变形带含砾粉质粘土土体试验成果、当地工程经验和类比，综合确定稳定性计算参数如下：

整体滑坡：天然抗剪强度c=18kPa、φ=12°，γ=20 kN/m3；饱和抗剪强度指标Csat=10kPa、φsat=9°，γsat=22 kN/m3。

次级滑坡：天然抗剪强度c=18kPa、φ=12°，γ=19 kN/m3、；饱和抗剪强度指标Csat=10kPa、φsat=9°，γsat=21 kN/m3。

计算采用北京理正岩土软件，按照极限平衡法进行计算,推力计算按传递系数法来进行计算。因工程区地震基本烈度为Ⅵ度，无需考虑地震因素，按照天然工况和暴雨工况两种情况对滑坡体进行稳定性验算[6]。

不同工况下滑坡稳定系数和剩余下滑力计算结果如表1。

表1 滑坡稳定性及剩余下滑力计算成果统计表

由计算结果可以看出，练山湾滑坡在天然状况下堆积体基本不会产生整体滑移，但次级滑体则极不稳定，处于蠕动变形之中；若暴雨使得滑体饱水，则将发生整体的变形失稳，这与实际现状吻合。

4 综合处治方案建议

（1）练山湾滑坡属于工程施工诱发的推移-牵引混合式滑坡，必须对滑坡进行处置，坡脚设置抗滑桩或挡墙，为避免Ⅱ区继续牵引变形，建议采取抗滑分级支挡与地表排水体系相结合的综合措施进行整治。

（2）滑坡土体稳定性对含水率较为敏感，边坡变形体中裂缝应予及时填埋封闭，以免地表水体侵入。

（3）禁止在抗滑支挡措施未完成前，对滑坡范围再进行深挖切坡工程,以确保滑坡的稳定。

（4）建议加强滑坡变形监测工作，特别是对建筑物的变形监测，做好预警工作。

5 结语

工程施工中产生的推移-牵引混合式滑坡并不少见，其诱因多为施工组织不当，了解此类滑坡产生的条件和机理，才能在施工组织设计中有效规避工程滑坡产生的风险或在边坡变形的不同阶段即能采取有效措施应对，以免造成不必要的损失。

本例中如在修筑施工便道之时注意维护畅通的地表排水体系，则边坡内侧平台无积水之患，不会造成土体的饱水软化，则解除了后部的推移之虞，开挖前缘边坡时再予正常的支挡措施即可保证坡体稳定性，而不至于产生严重事故时再花大价钱来进行居民搬迁和滑坡整治，此点在施工组织设计中希引起重视。