元坝某井场进场道路2号滑坡稳定性分析及防治对策

2015-03-01顾战宇

地质灾害与环境保护 2015年1期

顾战宇

（中国石化股份有限公司西南油气分公司，成都 610016）

1 引言

复建道路施工等典型人类工程活动，其施工过程中边坡开挖扰动、弃渣堆填易导致斜坡滑动变形及老滑坡复活［1，2]。某井场进场道路是在原有公路基础上改造扩建而成。由于施工中不合理的开挖和回填堆筑，受后期持续降雨影响，沿线的路堑边坡发生了明显滑动变形，前缘临空面出现了滑塌。滑坡一旦整体失稳，势必阻塞交通，危及过往车辆和行人安全。因此，对该滑坡稳定性分析及防治对策进行研究具有重要意义。

防治方案多种多样，常见的有削坡减载、支挡结构、排水、坡体加固等结构形式及其组合［3]，罗丽娟［4]指出针对滑坡防治对策，应明确支护结构安全、经济、性能等指标。为了科学有效的整治滑坡，应正确认识滑坡形成条件、发生原因、变形破坏机制、稳定性等［5]。本文是在研究滑坡形成机制基础上，定量分析了滑坡稳定性，并提出了有效的防治措施。

2 滑坡区概况

元坝某井场进场道路2号滑坡，位于四川省阆中市沟溪乡沟溪村。研究区地处中亚热带湿润季风气候区，气候温和，季风显著，雨量充沛，多年平均降水量为998.5 mm，其中6～8月各地平均降水量在450 mm以上，占全年总降水量的40%～50%。属低山丘陵地貌，地形上为阶梯状斜坡，滑坡发育在地势相对平缓坡体上，平均坡度约14°（图1和图2）。滑坡区位于呈南西展布的双河场背斜北西侧，未见断层发育，地震活动性较弱，抗震设防烈度为Ⅵ度。

区内地层由第四系全新统（Q4）覆盖层和白垩系下统苍溪组（K1c）基岩组成。滑坡体下部为残坡积层红褐色粉质粘土夹碎块石，上部为黄褐色人工填土；滑床为苍溪组灰色砂岩，巨厚层状，产状320°∠4°。

图1 2号滑坡概貌

图2 滑坡工程地质平面图

滑坡平面形态为“扁扇形”，主滑方向62°，纵向长28 m，横向宽73～125 m，平均厚约4 m，总体积近13 169 m3。坡体后缘高程486 m，前缘高程478 m，相对高差8 m。由于滑床岩层平缓，略倾坡外，滑坡体为粉质粘土层，因此，该滑坡可视为土质顺向滑坡［6]（图3）。

3 滑坡变形破坏特征及成因分析

3.1 变形破坏特征

进场道路于2014年5月建成。据施工单位反映，在修建过程，路基开挖形成的路堑边坡及坡体上堆渣后并未见裂缝产生。至7、8月间，阆中地区普降连阴雨，该道路路堑内侧边坡开始蠕滑变形，形成滑坡。现场调查表明，滑坡宏观变形主要表现为：滑坡前缘局部滑塌，滑塌体高约1～1.5 m（图4），沿基覆界面出现渗水现象；滑坡后缘出现明显的拉陷槽和拉张裂缝（图5），坡面出现多级错台和拉裂，侧缘均出现不同程度的剪切裂缝，剪切错动裂缝在滑坡体周边地表贯通，形成近似扁扇形滑坡形态。实测数据显示，坡面弧形裂缝总体走向N32°W，宽10～20 cm，延伸最长约40 m，错落高度为0.2～1.3 m（图6）。

3.2 控制因素分析［6]～［10]

通过现场调查分析，认为滑坡的产生主要受以下因素控制：

（1）地形地貌条件

滑坡为缓倾外坡，整体坡度较缓，坡体前缘为道路开挖形成的陡立临空面，为斜坡失稳提供了良好的临空条件。

图3 滑坡典型地质纵剖面图

图4 滑坡前缘高陡临空面滑塌

图5 滑坡后缘拉陷下错，局部积水

（2）地层岩性及岩土体性质

图6 滑坡地表裂缝及错台

滑体上部为人工杂填土，土体结构松散，利于地表水入渗，且具有密实度低、分布不均匀和遇水软化强烈等特点；下部为含碎石粉质粘土，粘性差，透水性好，在长期雨水浸润作用下，具有高含水率、物理力学性质和抗剪能力差等特征。下伏基岩为弱风化砂岩，地下水在基覆界面富集，使基岩顶部土体进一步泥化、软化，从而在基覆界面形成软弱滑动面。

（3）降雨作用

降雨特别是连绵雨，对该边坡的恶化作用主要体现为：增加土体自重；充分饱水，软化泥化作用强烈，强度降幅大；粘性土体中的水分排出困难，孔隙水压力增高。因此，应高度重视这些作用和影响。

（4）人类活动影响

由于调查区原始地形为平缓多级平台，坡体整体坡度较小，处于稳定状态。进场道路修建产生的临空面，加之弃土弃渣堆放坡体之上，一定程度上增大了坡体下滑荷载，改变了原有坡体的地质环境；同时，弃渣的随意堆放导致下部坡体原有排水通道破坏，排水能力降低，增大了孔隙水压力，降低了滑坡的稳定性。因此，施工开挖和弃填土加载是导致该边坡失稳的重要因素。

3.3 成因机制分析

该边坡前缘临空条件良好，基覆界面缓倾坡外，基覆界面上覆可塑状粉质粘土，为坡体失稳提供了基本条件。施工中在原坡体后缘不合理的堆弃填土，增加了坡体下滑力，并使得坡体的排水不畅，导致岩土体进一步饱和，强度迅速降低。

降雨是诱发该滑坡产生的主要动力因素［10]。滑坡体结构自下而上由含碎石粉质粘土和人工杂填土组成，具有透水性好、密实度低、遇水易软化等特点，使得滑坡在降雨条件下，自重应力和渗流作用力增加，促使滑移面抗剪强度进一步降低，剪应力增大，使得整个坡体稳定性不断降低。

结合滑坡变形破坏影响因素及特征，可确定该滑坡演化过程为：道路开挖，前缘形成临空面；后期乱堆填弃渣，在降雨或外在动力条件下，前部滑体沿基覆界面向临空面滑动，后部土体失去支撑后随之向前产生多级滑移，导致后缘产生拉裂缝。因此，该滑坡可视为土质顺基覆界面滑动的牵引式滑坡。

4 稳定性分析

4.1 定性分析

据野外现场调查，坡体中后部均见明显拉裂缝和下错变形，前缘岩土体局部滑塌，坡面呈现台阶状裂缝，表明目前滑坡处于蠕滑变形阶段。考虑到该区降雨充沛，雨季坡体的蠕滑变形加速度，坡体局部甚至整体会失稳破坏，威胁到进场道路车辆行车和行人安全。

4.2 定量评价

如前所述，该滑坡除考虑整体稳定性外，还需考虑局部稳定性。根据滑坡实际情况，除主滑面外，滑坡前部有贯通性比较好的次级滑面1，滑坡后缘影响区存在基本贯通的次级滑面2，因而计算模型中有三条滑面（图3）。结合刚体极限平衡法的传递系数法，采用GeoSlope软件中的SLOPE／W模块计算其稳定性与剩余下滑推力。

（1）计算模型及参数

选取坡体典型的纵剖面作为滑坡计算剖面，考虑天然和暴雨两种工况，分别对滑坡整体或局部稳定性进行验算。

计算参数依据滑体土室内试验、工程类比以及参数反演法综合确定。由于填土长期处于饱水状态，则天然、暴雨状态采用值相同（表1）。

（2）稳定性计算及评价

按上述的计算模型、计算方法及计算工况，对进场道路滑坡稳定性进行了计算分析。根据坡体变形破坏特征和滑体结构及机制分析，对次级滑面1和2，只作最危险的暴雨工况下验算；计算主滑面各剖面在两种工况下的稳定性，计算结果见表2。

表1 滑坡岩土体物理力学参数

表2 滑坡体稳定性计算成果表

稳定性计算结果表明，主滑面坡体在天然和暴雨状态下属于欠稳定－不稳定，由于该滑坡后缘发育有弧形拉裂隙，坡面径流容易入渗导致下部岩土体饱水、泥化和软化，极端不利组合情况出现的可能性较大。因此，沿主滑面发生整体滑动的可能性大。

次级滑面1在暴雨状态下稳定性系数介于0.93～1.00之间，属不稳定范围。由于该滑坡体厚度小、坡面径流排水不畅和土体长期处于饱水状态，且滑面1位于滑坡前部，因此，坡体前缘发生局部滑移或滑塌的可能性较大，这与野外调查一致。

次级滑面3在暴雨工况下稳定性系数1.10～1.27之间，属基本稳定－稳定状态，发生整体性滑移的可能性较小，且剩余下滑力较低。

5 防治对策

该滑坡为浅层土质顺基覆界面产生的牵引式滑坡，根据计算分析，滑坡天然或暴雨状态下整体稳定性基本满足边坡稳定性的最低要求，局部变形区稳定性较差。由于坡体变形，滑坡体结构已经变松散、且前缘临空坡度陡（＞60°），坡体沿滑面1及主滑面继续发生滑动破坏的可能性极大，将直接威胁道路、危及行车和行人生命安全。因此，必须采取有效的工程治理措施，以防灾害性滑坡破坏发生。

由于滑坡具有规模小，坡体厚度较小（平均厚度4 m），前缘高陡（最大高度约12 m），基岩强度高等特点，结合稳定性与推力计算分析，充分考虑场地特征和施工条件要求，建议在滑坡体前缘基覆界面之上设置抗滑挡土墙，做好排水孔，作为滑坡应急治理的主要措施。

考虑到滑坡中上部由于胡乱堆载弃渣，改变了原始地形和下覆土体结构，导致坡面及坡体排水不畅，应对墙背滑体高于挡土墙墙顶部分按1／8～1／2的坡率清坡，确保清理到拉陷槽后缘，坡面平整，坡面汇水能顺利排走。除此之外，应对地表裂缝进行封填，减少雨水下渗。

此外，考虑到该滑坡体整体稳定性不高，且水对滑坡的影响突出，因此，设置必要的排水工程辅助设施很有必要。可考虑在滑坡影响区外围设置截水沟，并在抗滑挡土墙前设置排水沟，形成连通的排水系统。