广东云浮至罗定高速公路顺层滑坡形成机理分析及治理措施

2014-05-04温树林

铁道建筑 2014年4期

温树林

(云南云岭高速公路工程咨询有限公司，云南昆明 650032)

山区公路建设中高边坡问题日益突出，一旦出现滑动既增加投资，又延误工期，损失巨大。如何正确认识高边坡病害，并实现科学治理，成为摆在技术人员面前的难题。我国在高边坡滑坡的形成机理、稳定性分析、安全评估、防治措施、监测预警等方面取得了不少成果［1-4］。但高边坡病害治理具有特殊性，每个病害工点均有其自身的地质特征及诱发因素，这就要求技术人员不仅掌握高边坡病害防治的相关理论知识，更重要的是具备对病害工点深入分析的能力。本文针对云罗高速公路顺层滑坡，对其形成机理进行探讨，并提出了针对性治理措施。研究成果对粉砂岩顺层高边坡加固具借鉴价值。

1 工程地质条件

1.1 地形地貌

该滑坡(K42+960—K43+070段)位于低缓丘陵区，地形起伏不大，坡上植被不发育(图1)。边坡由小里程向大里程方向逐渐升高，滑坡未发生前，K42+960处边坡高约11 m，K43+070处边坡高约32 m。线路走向265°，边坡坡向175°。

1.2 地层岩性

根据钻探揭露和现场地质调绘，路堑区表层为第四系坡残积粉质黏土(Qdl+el)，下伏基岩为白垩系下统罗定组泥质粉砂岩(K1l)。地层自上而下为:

图1 K42+960—K43+070滑坡全貌

1)粉质黏土，棕红色，稍湿，硬塑。手捏易散，遇水易软化、崩解。厚约2.0 m。

2)全风化泥质粉砂岩，紫红色，稍湿，呈硬土状，岩石风化完全，手捏易散，遇水易软化、崩解。厚2.0～3.0 m。

3)强风化泥质粉砂岩，紫红色，垂直结构面发育，岩质极软，泥质粉砂结构，中厚层状构造，泥铁质胶结，浸水易软化。厚约6 m。

4)中风化泥质粉砂岩，紫红色，垂直结构面发育，岩质较软，泥质粉砂结构，中厚层状构造，层间多为泥质填充，填充物成分为粉质黏土，局部夹碎石，遇水后手捏有滑腻感，强度较低。滑坡区段内强风化层以下至坡脚范围均分布中风化层，中风化岩层与强风化层分界面由小里程向大里程逐渐升高。

5)微风化泥质粉砂岩。

1.3 地质构造

根据现场地质调绘，未发现活动性断裂带通过。边坡开挖揭露岩性为全～中风化泥质粉砂岩。滑坡区段(K42+960—K43+070)范围内量测2组岩层产状，分别为 149°∠21°，160°∠18°。

边坡岩体垂直结构面较为发育，在滑坡右侧界K42+960一级坡面处(稳定地层)，量得3组结构面:结构面①倾向252°，倾角近直立，较发育，平顺，贯通;结构面②产状290°∠84°，结构面平顺，发育;结构面③倾向173°，倾角近直立，平顺，较发育。切割关系为结构面①切结构面②和③。

经调查分析，对边坡稳定性不利的结构面主要为岩层面(149°～160°∠18～21°)。岩层走向与边坡小角度相交，边坡属顺层边坡。边坡岩体垂直结构面发育，滑坡左右侧壁及后壁均直立、平顺，表明滑坡周界依附垂直结构面生成。

1.4 气象水文

线路所经地区属亚热带季风型气候，是南亚热带与中亚热带气候区的过渡地段，纬度较低，临近南海，形成夏日长、气温高、光照充分、雨量充沛、雨量集中的特点。年降雨量1 400 mm，多集中于夏秋季。

滑坡处于丘陵区，地下水主要赋存类型为基岩裂隙水。地下水位随地形及季节有较大变化，一般埋深较大，仅坡脚偶尔有出露，涌水量小。

边坡滑动前2 d，滑坡区为降雨天气，现场调查期间(边坡滑动后3 d)，边坡坡面较为潮湿，K43+140二级坡面出现渗水现象。

2 滑坡前边坡设计及施工情况

K42+960—K43+070段边坡以刷方为主:一级坡坡高10 m，坡率为1∶0.50;二、三级坡坡高均为10 m，坡率为1∶0.75;四级坡坡高3.2 m，坡率为1∶1.5。各级坡之间平台宽2 m。各级边坡未设防护工程。

K42+960—K43+070段边坡滑动前，已整体开挖至路基面。

3 滑坡变形特征

2013年6月19日晚，K42+960—K43+070段边坡突然发生整体滑动，滑体相对滑坡后缘下错3～5 m，向线路方向移动约10 m。

3.1 滑坡范围和规模

滑坡里程范围为K42+960—K43+070(见图2)，宽约110 m，最后缘裂缝距原刷方坡脚水平距离约75 m，滑体最厚约18 m，平均厚度约12 m，目前滑体体积约14万m3，潜在滑体体积约11万m3。边坡前部滑体已整体滑动，后部滑体在前部滑体牵引作用下，后缘裂缝已贯通，处于不稳定状态。该滑坡属中型中层牵引式滑坡。

图2 滑坡体平面示意

3.2 滑坡后缘

如图3所示，滑坡后缘主裂缝高出路基面约35 m，远离路基面约40 m。后壁陡坎延伸约70 m，总体走向NE63°，下错4～7 m。陡坎近直立，在平面上呈不规则锯齿状，这主要是因为滑坡后壁依附于结构面形成。

调查时在滑坡后缘山体发现多条牵引贯通裂缝，最远一条距原刷方坡脚约75 m，裂缝宽5～7 cm，下错不明显。

图3 K43+000分析断面(Ⅰ-Ⅰ断面)

3.3 滑坡侧界

滑坡左侧界在K43+070处，依附结构面倾向为128°，近直立。滑坡右侧界在K42+960处，分布宽约1 m的条带状黄色泥质粉砂岩，岩质极软，破碎。该边坡坡向175°，滑坡滑动方向推测为153°，滑体有向小里程方向滑动趋势。K42+960处条带状黄色泥质粉砂岩岩质极软，边坡滑动的剪切挤压作用使其整体崩落;同时该条带状软岩的存在也起到阻隔作用，使滑坡无法向小里程方向发展。黄色泥质粉砂岩的分布带(依附于近直立贯通结构面，倾向252°)即为滑坡右侧界。

3.4 滑坡剪出口及滑面

滑坡前缘出口有两种:一是沿主滑带发育而成，属剪切破坏;二是滑坡推力挤压前部(抗滑段)土体，属挤压剪切破坏，形成新生剪出口［5］。

该滑坡为顺层滑坡，调查期间发现至少3层剪出口，均依附岩层结构面滑动:

1)第一层剪出口位于K42+970—K42+985段二级坡面，距一级平台垂直距离约1.5 m，延伸约15 m，为局部剪出口，属剪切破坏。

2)第二层剪出口位于一级坡面。从现状滑坡地貌看，滑坡分两块，左侧滑体(K43+015—K43+060)坡面整体崩塌，右侧滑体(K42+960—K43+015)仅局部崩塌。在K43+015坡脚处挖一探槽，发现右侧滑体的第二层滑面延伸至左侧滑块，证明K42+970—K43+070段边坡在深层为整体滑动。

该层剪出口沿层面发育生成，调查期间在剪出层面内发现泥质软弱夹层，在K42+960处开挖坡脚，第二层滑面从原刷方边坡一级坡面剪出，距原坡脚垂直距离3.8 m。第二层滑面具体形状如图3，所示K43+000分析断面即图2中Ⅰ-Ⅰ断面，方向153°。

3)第三层剪出口位于原刷方边坡一级坡面(见图3)。根据现场调查，原路基面未出现隆起或开裂现象，证明第三层滑面未发展至路基面以下;边坡坡脚处量测滑体相对于原刷方边坡整体平移5～7 m(K42+960处平移5.3 m)。在K42+960处挖一探槽，发现第三层滑面位于原刷方边坡一级坡面上，距离路基面垂直距离约1.5 m，说明第三层滑面应位于原刷方边坡坡面上。第三层滑面也沿层面发育生成，属剪切破坏。在K42+960处稳定滑床上量得滑面产状为153°∠19°，滑面可见清晰擦痕，指向152°。

3.5 主滑面

综上所述，该顺层滑坡有多层滑面，依附于不同层面。其中第三层滑面为主滑面，产状为153°∠19°。该滑面产状与滑坡区岩层产状(149～160°∠18～21°)一致;同时在第三层滑面上量得擦痕指向152°。综合地质调查结果，将边坡滑动方向确定为153°，滑面倾角19°。

4 滑坡形成机理分析

1)该滑坡为顺层滑坡，有多层滑面，滑动方向为153°，滑面倾角19°。最深层滑面剪出口位于原刷方边坡一级坡面，距坡脚垂直距离为1.5 m。

2)边坡有向小里程方向滑动趋势。K43+040—K43+080段边坡较高，边坡由于前部岩体的滑动失去支撑，极易发生牵引滑动，是目前最危险地段。

3)降雨对坡体中软弱夹层的强度软化作用是滑坡重要诱因。

综合以上分析，该边坡坡体结构为顺坡层状边坡岩体结构，坡体中层间软弱夹层分布明显，边坡岩体的稳定性主要受其控制。边坡破坏模式为完全平面式顺层滑坡。形成机理:公路开挖使坡体内软弱夹层倾向临空;同时开挖易造成岩体松弛，诱发边坡岩体沿垂直结构面开裂。降雨极易沿裂隙下渗，渗入软弱夹层内，导致其强度大幅降低，最终诱发滑坡。

5 强度指标反算

强度指标反算以K43+000分析断面(断面走向与滑动方向一致，为153°)第三层滑动状态为依据。滑坡处于大动阶段，依据文献［5］，安全系数 K=0.90～0.95。取K=0.90，c=10 kPa(c值参考当地经验选取)，反算得出饱水状态层间软弱夹层强度φ=15.5°。此值可作为本条公路类似岩层地区顺层高边坡设计参考值。