浅谈黄土滑坡的处治

2015-01-14王伟

山西交通科技 2015年6期

王伟

（山西省交通科学研究院，山西太原 030006）

滑坡是在一定的地形、地质条件下的边坡，由于斜坡大量土体和岩体在重力作用下，破坏了原有的力学平衡条件，使边坡上的不稳定体在自重或其他荷载的共同作用下，沿着一定的相对软弱面（带）作整体地缓慢地、间歇性地有时甚至是突发性地向下滑动的不良地质现象。滑坡是山区公路的主要病害之一，尤其在地形复杂的黄土高原，会经常遇到。因此研究黄土滑坡问题具有重要意义。

1 滑坡的基本特征

本文以某高速公路挖方边坡出现的滑坡为实例。滑坡路段里程为CK0+300—CK0+420，坡体的变形主要表现坡体向下、向外产生滑动，后缘及坡体产生裂缝。滑坡后缘位于黄土塬顶部，裂缝为圈椅状；线路以挖方形式通过滑坡前缘，二、三级边坡出现鼓胀现象（见图1）；一级边坡剪出路面，破坏护面墙，土体堆积于路面之上；原路面出现底鼓（见图2）。

图1 路基边坡鼓胀

图2 路面出现底鼓

滑动区地质结构较为简单，上部为全新系上更新统粉土、粉质黏土和卵石土，下伏灰白色全风化泥岩和粉砂岩互层。滑坡滑动方向为57°，主轴长100 m，横宽约120 m，滑体厚度约15.0 m，滑坡体方量为18.0万m3，属于覆盖层沿基岩面失稳的中厚层滑坡。

2 滑坡的工程地质条件

2.1 地形地貌

滑坡路段位于山西省临汾地区，区地貌单元属黄土覆盖低山丘陵区，线路以挖方形式通过滑坡前缘。

2.2 地质概况

根据地质钻探，滑坡区地层由石炭系上统太原组（C3t）、第四系中更新统冲洪积（Q2al+pl）卵石土、上更新统风积（Q3eol）粉土组成。下面依次介绍地层揭露自下而上的地层岩性特征。

2.2.1 石炭系上统太原组（C3t）

主要岩性：底部为灰白色中厚层状中粒石英砂岩，泥质胶结，节理裂隙发育，铁质充填，强风化；其上为浅灰、灰白色薄、中厚层状细粒砂岩，灰、灰黑色页岩及薄煤层。中部以3层浅灰色中-厚层状含燧石结核石灰岩为主，中夹灰色、灰黑色泥岩、砂质泥岩，灰、灰黑色页岩及薄煤层组成。上部为浅灰色含铝泥岩、灰色页岩夹薄煤层及一层灰褐色中厚层状灰岩。泥岩、煤层在露头处易风化成碎粒状。本组地层在地貌形态上表现为中缓坡。

2.2.2 第四系（Q）

卵石土主要成分为砂岩、页岩、灰岩、白云岩等，磨圆度好，具有分选性；粉土分布稳定，覆盖卵石之上，呈浅黄色，土质较均匀。

2.3 地震

滑坡路段地处临汾断陷盆地北端，新构造运动较活跃，沿汾河河谷分布的嵌入型Ⅲ级阶地是新构造运动的表现。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010），滑坡区地震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g。

2.4 水文地质

钻探资料显示滑坡体内22.0 m内未发现地下水。滑坡受大气降水影响较大，因此具有明显的阶段性。

3 滑坡处治方案

3.1 滑坡失稳分析

a）路线所在区域存在全风化泥岩具有隔水性质，遇水易滑。大气降水渗透上部覆盖层弱化泥岩层强度是滑坡失稳破坏的重要原因。

b）从地形上来看，滑坡下伏易滑泥岩有较大外倾角，路线边坡以挖方形式通过滑坡前缘，使滑坡体临空，这为路基滑坡移动提供了空间条件。

c）坡面施工时，坡体出现滑塌，可见滑坡处于极限平衡状态。滑坡失稳产生的裂缝和失稳后的坡体松散物使滑动面对于大气降雨变得更加敏感，可以预见未来降雨天气将极大影响滑坡稳定。

3.2 滑坡处治设计

滑坡处治设计时一般考虑采用卸载和支挡等综合措施进行处治。由于该高速即将通车，工期很短，同时考虑以下两个因素进行处治设计。

a）由于征地困难，大开挖卸载致使征地范围较大，对工程处治进度有影响。

b）考虑施工单位已在坡脚位置修筑了部分挡土墙，为保证工程连续性和节约处治成本，经综合考虑，保留原抗滑挡土墙，在二级平台设置抗滑桩，并对二级及以上边坡进行适当卸载。根据抗滑效果和卸载坡体范围拟定3个方案：

（a）方案一抗滑挡土墙+矩形抗滑桩+局部边坡卸载；

（b）方案二抗滑挡土墙+圆形抗滑桩+局部边坡卸载；

（c）方案三抗滑挡土墙+圆形抗滑桩+坡顶卸载。

根据《公路路基设计规范》，按正常工况和非正常工况（地震力作用）两种情况考虑，结合钻孔资料、区域经验参数和反分析综合考虑，确定滑动面土体平均重度为18 kN/m3，滑坡前部失稳滑坡（抗滑桩与挡墙之间部分）滑动面强度参数取值为c=8 kPa，φ=9°；后部潜在滑动面强度参数为c=15 kPa，φ=15°。利用局部卸载和坡顶卸载后最不利断面（见图3、图4），计算得出抗滑桩前后土体的下滑推力，结果见表1、表2。