东风亭滑坡灾害分析及分区分块治理对策

2015-04-24方炬洋

福建交通科技 2015年1期

■方炬洋

（福建省交通信息通信中心，福州 350001）

1 引言

上杭蛟洋至城关高速公路古石枢纽互通东风亭滑坡（MK34+900～GK0+200 段左侧边坡）位于上杭县东风亭。因高速公路线路占用国道，国道改线从坡体一侧通过（如图1）。该边坡原设计最大高度为50m，坡顶有一110kV 的高压电塔。

边坡开挖后揭露地质较差，地下水丰富。工程建设过程中，受多次持续降雨影响，边坡发生滑坡变形。坡体变形后部分已施工完毕的锚固工程出现破坏，坡体中部岩体解体较严重，坡体外移最大约1m，坡面外鼓严重，局部最大裂缝30cm。边坡的稳定性状态持续降低，形成了MK35+020～+120（A 区）段和MK35+120～GK0+270（B 区）段两块滑坡体，滑坡体体积约70 万m3，属于大型的山体滑坡地质灾害。根据该滑坡变形特点，需要对其进行分区分块分析治理[1-2]。

图1 滑坡及治理工程平面布置示意图

2 工程地质概况

2.1 地形地貌

该滑坡区为剥蚀低山坡麓地貌，山坡呈上缓下陡，山顶宽缓浑圆，植被较发育，以草灌为主。山坡中部自然坡度约15～20°，顶部自然坡度约30～40°，可见完整基岩外露，人工开挖边坡相对较陡，约35～52°，相对高差约50～90m。

2.2 地层岩性及构造

地质勘察揭示[3][4]，该段山体滑坡场区覆盖层为坡残积层粘性土（Q4el+dl），最大厚度约为11.8m。

其中A 区岩体以花岗斑岩为主，下覆全风化～中风化花岗斑岩层，风化强烈，呈砂土状～块状结构，裂隙发育，原岩结构可见，滑坡体基岩主要为花岗斑岩；岩层产状210°～280°∠15°～65°，边坡坡向与岩层产状切割后呈斜交。

B 区滑坡体基岩为石炭系（C1l）的砂岩及硅化石、白垩系禾口组（K1z）碳质粉砂岩夹少量煤系地层及燕山期侵入花岗斑岩（γ5）等。下覆全风化～中风化砂岩及硅化石，薄层状构造，风化裂隙发育，两者互层出现，厚度不一。钻孔岩芯呈土柱状～呈长柱状及短柱状，遇水易软化。其中夹层为碳质页岩（C1l），片状构造，厚度约40cm；煤系地层（K1z），主要出露于边坡坡脚，厚度约40cm。岩层产状350°∠64°，且见F48 断层通过，产状240°∠52°，硅化石受挤压破碎，糜棱发育，裂隙发育并见有个别构造角砾，胶结松散，岩石破碎，质软。层面顺倾：280°∠45°；不利结构面发育：268°∠90°、300°∠12°、265°∠63°（很湿，夹泥）、340°∠55°、340°∠4°（剪出口）（如图2～4）。

该滑坡区内岩体差异风化现象严重，组成滑坡的强风化砂岩层较深厚，一般为15～21m，节理裂隙发育，局部呈全风化状，形成相对隔水层，遇水易软化，为易滑地层，为该边坡发生变形的地质基础。

图2 滑坡断面Ⅰ-Ⅰ′工程地质剖面及整治工程示意图

图3 滑坡断面Ⅱ-Ⅱ′工程地质剖面及整治工程示意图

图4 滑坡断面Ⅳ-Ⅳ′工程地质剖面及整治工程示意图

2.3 水文地质特征

区内地下水主要有第四系孔隙潜水、基岩裂隙水两种类型。受滑坡区外的地下水补给，滑坡区地下水丰富，受岩体中的全风化砂岩、硅化石及其他软弱夹层的相对隔水层影响，滑坡岩体透水性一般，地下水位埋深变化较大，变化幅度达25m。直接受大气降水补给，呈明显季节特征，勘查期间处于雨季，坡面渗水点较多。

3 滑坡病害成因分析

根据工程地质勘查及坡体变形分析，该滑坡为中厚层的基岩滑坡。高速公路及国道改线以路堑的方式在山坡脚开挖通过，触发滑坡的发生，在各种不利因素的综合影响下，形成滑坡地质灾害。边坡发生变形的主要原因如下：

（1）东风亭滑坡所在区域地质构造强烈，节理裂隙发育，岩体风化剧烈，地层层理混乱，滑坡体中存在软弱夹层。

（2）组成滑坡体的岩层为砂岩，属于透水岩层，且强风化层较厚，节理裂隙发育，有利于地表水的下渗补给地下水，而软弱夹层（碳质页岩、全风化砂岩）透水性差，形成相对隔水带，容易遇水浸泡而形成软弱带。

（3）该边坡前期发生较多的浅层变形失稳，引起滑坡岩土体节理裂隙进一步张开，上下几层软弱带较为贯通，形成垂直方向和水平方向的过水通道，为地表水的快速下渗补给地下水提供了有利条件，而地下水受软弱夹层及弱风化完整基岩隔水影响，排泄较慢，地下水水位提升较快，增加了滑坡体的动静水压力，使滑坡土体的有效应力降低，诱发了滑坡的发生。

（4）堑顶自然山坡地形较缓，局部为小平台，植被较茂盛，汇水面积较大，地表径流条件较差，地表水易快速下渗补给坡体地下水，恶化坡体稳定条件。

（5）该段公路以路堑的方式在山坡中下部开挖通过，形成较大的临空面，触发基岩滑坡的发生。

4 滑坡稳定性分析

4.1 滑坡稳定性定性分析

东风亭滑坡处于地质灾害滑动大变形后的调整阶段，以蠕动变形为主，现阶段滑坡处于基本稳定状态，局部区域稳定性较差。随着雨季的持久强降雨影响，降低坡体的稳定性，可能使坡体再次发生滑移变形。

4.2 滑坡稳定性定量分析

采用国内外广泛应用的Geo-Slope/W 软件包进行滑坡稳定性计算，反算主滑带岩土强度参数[5]。结合地质勘察报告，选用较为严格的刚体极限平衡方法—Morgensten&Price 法，选取A 区滑坡体的主滑断面（Ⅳ-Ⅳ′）及B 区滑坡的2 条主断面（Ⅰ-Ⅰ′、Ⅱ-Ⅱ′）进行计算分析（如表1）。结果表明三处特征断面安全系数均小于1.2，稳定性较差。

5 滑坡工程整治对策

根据该滑坡变形特征分析，该滑坡由两块滑体组成，故对两个滑坡处以不同的治理工程措施。

表1 稳定系数评估值、计算值及反算指标参数和预加固力一览表

A 区滑体局部微地貌地形前部变形区域较缓，后部地势较陡；坡体变形裂缝较为发育，且裂缝发育离线路中线较远，滑坡前部剪出口位于坡体中下部；场区变形体地质以全风化花岗斑岩为主，厚度较薄，下覆基岩为中风化花岗斑岩。根据工程地质及变形特点，A 区滑坡体以采用清除滑坡变形体为主，对后部刷方边坡进行加固处置可确保工程稳定。工程治理方案主要采用刷方减载、清除变形体、坡体中部设置宽平台，结合挡墙、锚索框架、平孔排水等综合措施进行处治（如图4）。

B 区滑坡体局部微地貌坡体地形较缓，坡体后部存在一高压电塔；坡体滑面位于坡体中上部，后部变形裂缝距离线路中线较近；坡体变形体以深厚层全风化～强风化砂岩及硅化石为主，控制性滑面为软弱夹层，以碳质页岩、全风化砂岩及煤系地层为主，且埋藏较深，致使滑坡前部坡体潜在滑面位于坡脚附近，后部潜在变形体较长，对坡体变形规模、稳定性等影响较大。根据工程地质及变形特点，B 区滑坡体需采用强支挡、强加固等工程措施对滑动面及潜在滑动面进行支挡方可确保工程稳定。工程治理方案主要采取清除滑坡前部部分滑体，并设预应力加固工程；滑坡后部以预应力锚索抗滑桩[6]进行加固；同时结合平孔排水、预应力锚固工程等综合治理措施（如图2、3）。

除采取上述工程治理措施外，在工程建设过程中及工后运营阶段，还采取滑坡变形体的长期变形监测措施进行稳定性观测。