云南跃进至诺邓公路K39+715 滑坡的稳定性分析

彭晋PENG Jin

（昆明理工大学地科系，昆明 650093）

（Department of Earth Sciences，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650093，China）

0 引言

随着我国西部大开发，公路建设的逐步深入，公路、桥梁等许多线性工程必须经过地形切割强烈，山峦起伏，沟壑纵横，地质条件极其复杂。滑坡是内外因素共同作用的结果[1-3]，地层岩土性质、地质结构和不良地形地貌等因素是决定边坡稳定的内在因素；强降雨、人类活动等是触发边坡失稳外在因素。滑坡是山区公路建设最常见的地质灾害，一旦失稳，直接危及公路的正常营运，危及到滑坡周围的建筑及居民的安全[4]，涉及到国民经济的各个方面和部门[5]。因此对山区公路滑坡的稳定性分析及其处治具有重要的意义。

1 工程概况

北斗段K39+715 滑坡为原老路在该区域堆积废方，且边坡上第四系堆积层厚度较大，土体松散，富水性强，形态近似圈椅形，周界模糊。滑坡后壁不明显，主拉张裂宽约0.1～0.2 米，两侧滑壁不明显，局部见剪切裂缝发育，滑体纵向裂缝较发育，横向裂缝发育较差。场区岩层主要有：上部第四系含砾粉质黏土、碎石土；下伏白垩系下统景星组及侏罗系上统坝注路组地层，由紫红、紫灰、灰绿色泥岩、粉砂岩、砂岩夹泥灰岩组成，岩石节理裂隙发育，岩体破碎，风化差异明显，岩体呈软硬镶嵌结构，泥岩层中发育软弱结构面，称之为“滇西红层”。钻探表明，滑坡区内含砾粉质黏土，孔隙水丰富，透水性弱，富水性较强，裂隙水富水性弱～中等，为相对隔水层。因而其上部的松散堆积层中形成上层滞水，径流方向总体顺坡向。区内地下水主要靠大气降水补给；地下水向谷坡下方迳流，在形低凹处（冲沟、陡坎脚）溢出，或补给河水。地下水动态变化较大，受季节、地形及地表水控制。旱季时，地下水位埋藏较深，雨季到来时，地下水位可能急剧上升。

2 变形特征

桥梁下冲沟受地表水长期冲涮，局部已形成临空面，局部路基出现裂纹，经过3 次注浆，裂纹未扩大，路基趋稳。由于公路扩建施工时受到扰动，2012年9月29 日，该地区下了一场暴雨，K39+670～+680 段路面出现贯通路基的裂纹，路基左挡墙开裂，并有地下水渗出，路基左侧局部可见张拉裂缝和剪切裂缝，路基右侧坡体有大量张拉裂缝，路面变形错位。位于坡体的K39+775 中桥已有变形，0#桥台两侧挡墙开裂，2#桥墩右侧挡板开裂，2#桥墩系梁右侧出现张拉裂纹，宽度1～2mm，桥面受到挤压，收缩缝基本消失，桥面可见起伏，并有横向位移，位移量10～15mm。滑坡现处于蠕动挤压阶段。随着时间的推移，接着雨季降水来临，滑坡将会进一步发展扩大和滑动，对公路路基和桥梁将带来严重威胁、危害，应及时进行处治。

3 滑坡稳定性分析

3.1 定性分析 K39+715 滑坡地形较陡，坡度25～40°；岩土软弱，基岩受区域构造影响岩体节理裂隙发育、破碎、风化强烈，地下水水位埋深浅，加之人工开挖坡脚而产生的。边坡经雨水和地表水渗入地下，岩土软化，使坡体重度和下滑力增大，滑坡体势能增大，抗滑力减小。现处于蠕动挤压阶段，滑体现已疏松，裂缝发育，易于地表水渗入，不利滑体稳定。另一方面，随着雨季来临及时间的推移的影响，滑坡将会进一步发展扩大和滑动。

3.2 定量分析

3.2.1 计算参数的选择

①土层重度（γ）：滑体岩土天然重度，采用野外和室内试验的平均值，取17.9kN/m3，饱和重度取计算值20.6kN/m3，浮重度10.6kN/m3。

②动带（面）土抗剪强度（C、Φ）：因滑动带含角砾、碎石较多，且目前处于旱季，取样及室内试验差异性较大，采用临近工点详勘资料C=23.5kPa，Φ=14.2°。反算C、Φ值时，选用2-2’纵断面，并以假定C=23.5kPa，求得Φ=14.66°。根据现场观察、土工试验、反算结果和经验，综合分析确定滑坡稳定性计算内聚力C＝23.5kPa，内摩擦角Φ＝14.66°。

③几何参数：滑体几何尺寸（地下水位以上条块面积、地下水位以下条块面积，滑面长，滑面倾角和地下水流向角）由计算地质剖面量取。

④：地震加速度=0.15g；根据《云南省地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001）及《云南省地震动反应谱特征周期区划图》路线所经区段抗震设防烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s。

3.2.2 滑坡稳定性计算 滑坡滑体主要为第四系松散堆积物，基本为土质滑坡。工程揭露，滑坡滑动面（带）成折线形，采用传递系数法[6]进行稳定性分析，如下所示：

式 中：Rn=（Wn（（1-ru）+cosan-Asinan）-RDn）×tanφn+CnLn；Tn=Wn（sinan+Acosan）+TDn。

式中ψj—第i 块段的剩余下滑力传递至第i+1 块段时的传递系数（j=i），即ψj=cos（ai-ai+1）-sin（ai-ai+1）tanφi+1；

ru=滑坡水下面积/滑坡总面积×2。

滑坡推力计算公式：Pi=Pi-1×ψ+Ks×Ti-Ri

式中：Pi——第i 条块的推力（KN/m）；Pi-1——为第i条块的剩余下滑力推力（kN/m）。

下滑力：Ti=Wi（sinαi+Acosαi）-NWisinβicos（αi-βi）；

抗滑力：Ri=Wi（cosαi-Asinαi）-NWi-NWisinβisin（αi-βi）tanφi+CiLi；

传递系数：ψ=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）tanφi；

孔隙水压力：NWi=γWhWLicosαi；

渗透压力平行滑面的分力：TDi=NWisinβicos（αi-βi）；

渗透压力垂直滑面的分力：RDi=NWisinβisin（αi-βi）。

3.2.3 计算结果 计算断面选在滑坡主滑段控制性结构面的2-2＇断面，采用“理正岩土边坡稳定分析系统”软件，通过“复杂土层土坡稳定计算-折线形滑面-指定滑面计算安全系数及剩余下滑力”进行四种工况下的安全系数及剩余下滑力计算，计算中，对滑坡三个典型断面（1-1＇、2-2＇、3-3＇）在四种工况下进行了稳定性计算，结果详见表1：由表1 可知，在工况1、工况2 条件下，三个断面稳定性系数≧1.00，处于稳定状态或极限稳定状态。工况3 暴雨情况下，除断面1，其稳定性系数均小于等于1，说明在暴雨情况下，滑坡处于不稳定状态。工况4 地震条件下，除断面1，其稳定性系数均小于1，滑坡在地震条件下处于不稳定状态，断面1 由于堆积土层薄，剪出口较高，故处于相对稳定状态。

表1 四种工况下滑坡稳定性计算结果表

4 结论

4.1 通过传递系数法进行稳定性分析结果表明，在天然状态下，处于稳定状态，但滑坡纵向裂缝及其发育，虽然没有贯通，但其前部已形成了剪切带。在暴雨和地震工况下，滑坡处于不稳定状态。随着时间的推移和降雨雨水下渗的影响，滑坡将会进一步发展扩大和滑动。

4.2 鉴于K39+715 滑坡整体不稳定，滑坡下滑力较大（776.42kN/m～2709.65kN/m）。作如下建议：①右侧冲沟设置拦沙坝，左侧边坡切坡减载，挖方弃土置于坡脚进行反压；②进行工程治理设计时，宜采用滑坡滑面稳定性计算工况1、2 时滑坡下滑力，并以工况3、4 时滑坡下滑力校核。③由于滑坡下滑力较大，建议路线两侧以抗滑桩为主体支挡工程。④加强地表水管理和设置系统排水治理工程，是本治理工程成败的关键之一。为了防止渠水渗入滑体影响滑坡稳定，水渠应进一步加强防渗漏措施和监测工作。

[1]陈祖煜.土质边坡稳定分析—原理·方法·程序[M].北京：中国水利水电出版社，2003.

[2]陈洪凯，唐红梅，翁其能.地质灾害防治系统工程方法论及散体滑坡研究[J].重庆师范学院学报，2001，18（2）.

[3]李宏杰，戴福初，李维朝.220kV 盐津变电所填土边坡稳定性研究[J].岩土力学，2008，29（12）：3459-3465.

[4]王昱，陈洪凯.杭州～兰州高速公路杏花村滑坡稳定性分析与防治措施[J].公路，2009，10（06）：121-126.

[5]王恭先，徐峻龄，刘光代，李传珠.滑坡学与滑坡防治技术[M].中国铁道出版社，2004.

[6]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0219－2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京：中国标准出版社.