某铁路工程滑坡成因分析与治理

2016-04-13李勤光

铁道勘察 2016年1期

关键词：块段路堑泥岩

李勤光

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京　100055)

某铁路工程滑坡成因分析与治理

李勤光

(中铁工程设计咨询集团有限公司，北京100055)

Cause Analysis and Treatment ofAnEngineering Landslide Along Railway

LI Qinguang

摘要介绍该滑坡区的工程概况，阐述滑坡的性质和特征；从地形因素、岩性因素、降雨因素、工程因素等方面详细分析工程滑坡产生的原因，并结合稳定性计算分析，反算出滑带土参数，计算出控制推力。结合滑坡稳定性及推力计算的结果，坚持“以防为主，防治结合”的原则，合理选用综合治理措施。

关键词滑坡成因稳定性治理

1工程概况

1.1滑坡概况

该滑坡位于某在建铁路线路左侧，路基工点类型为膨胀岩土深路堑，路堑最大边坡高约为27 m。该滑坡平行路线长275 m，沿滑动方向纵向最大长度185 m，与线路正交。滑坡区原地形比较平缓，坡度5～8°，右侧沟谷较发育，谷坡狭窄。滑坡区地势相对两侧较高，地表以农田为主。

1.2地层岩性

滑坡区地层主要为第四系全新统残坡积(Q4dl+el)碎石土、黏性土，白垩系上统龙井组(K2l)全—强风化泥岩、泥质砂岩等。泥岩暴露于空气中后很快崩裂分解，失水后即为散土状。

1.3气象特征

滑坡区属中温带半湿润区，年平均降雨量528 mm，最大年降水量852 mm，最小年降水量399 mm。累年最大积雪深度为61 cm，最大冻结深度为1.68 m。

1.4水文特征

地表水主要为山间泉流，多分布于沟间，受大气降水补给，水位及水量随季节变化大；地下水主要为孔隙潜水、基岩裂隙水，地下水位埋深为14.4 m，地下水对混凝土无侵蚀性。

1.5特殊岩土

根据现场调查及室内试验结果，该段路堑出露的泥岩自由膨胀率为60%～70%，蒙脱石含量36%～45%，阳离子交换量280～320 mmol/kg，为中-强膨胀性岩层。由于其含有大量亲水矿物，亲水性异常强烈，湿度变化时有较大体积变化，变形受约束时产生较大内应力。

1.6地震动参数

滑坡区地震动峰值加速度0.05g，相当于地震基本烈度Ⅵ度，地震动反应谱特征周期0.35 s。

2滑坡的性质和特征

根据滑坡区地形地貌、地层岩性、水文特征等条件综合评判，滑坡为中—强膨胀破碎岩质滑坡，滑体为全—强风化的白垩系泥岩和泥质砂岩，为中-强膨胀岩，表层为残坡积的碎石土及黏性土，滑坡为牵引性质的逐级下滑。随着开挖深度不断加大，滑坡的范围和厚度越来越大。

该滑坡横向最大长度约275 m，纵向最大长度185 m，滑体厚度6～15.9 m，平均厚度10 m，体积约为50.9×104m3，属于中型滑坡。滑坡变形明显，裂缝贯通，呈弧状展布。滑坡地形较平缓，地形总体为北高南低，滑坡坡面自然坡度约2°～5°。该滑坡左右侧界拉裂贯通，由于滑坡滑动，可明显看出前、中、后三级后缘，后缘裂缝贯通下错。滑面形态均为前缓后陡，滑坡基本沿泥岩中分界面(上部为红色泥岩，下部为黄褐色、灰绿色泥岩)产生滑动，滑体组成物质主要为第四系残坡积碎石土、黏性土及红色泥岩。该层含水量较高，主滑段滑动面倾角6°左右。

3滑坡形成原因分析

3.1地形因素

滑坡位于山前缓坡地带，坡度5°～8°，总体地形北高南低，表层残坡积层较厚；区内冲沟较发育，沟深壁陡，受冲沟的切割影响，场地地形较为破碎。

3.2岩性因素

该段地层为全—强风化的白垩系泥岩，局部夹有泥质粉砂岩，呈近水平层状产出，且岩石具有膨胀性，开挖暴露后很快风化呈土状，尤其是饱水后，岩石强度降低很快，属于典型的特殊岩土、易滑地层。

3.3降雨因素

滑坡发生前场区内曾发生多次大规模的降雨。坡体以强—全风化泥岩为主，黏粒含量较高，雨水渗入后不易排出，大气降雨渗入坡体，聚集于泥岩顶面一带，加速了泥岩的风化，土体处于饱水状态。该滑坡体物理力学参数较低，对滑坡的稳定极为不利。坡面开裂后入渗的降雨进一步增大下滑力，滑坡变形更加严重。

3.4工程因素

路堑边坡开挖后，边坡未及时采取防护及防排水措施，使边坡岩土体长期暴露于大气中，岩土体风化加重，加之坡脚卸荷，削弱了前部支撑的边坡在岩性不良、降雨等作用下形成了牵引性质的滑坡。

4滑坡治理措施

4.1滑坡稳定性分析

通过对滑坡性质、特征，以及其地形地貌、地层岩性、降雨、工程因素等成因的分析，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)相关要求，采用基于极限平衡理论的推力传递系数法对滑坡稳定性进行分析。计算公式如下

Nitanφi+ciLi

式中Fs——稳定系数；

θi——第i块段滑动面与水平面的夹角/(°)；

Ri——作用于第i块段的抗滑力/(kN/m)；

Ni——第i块段滑动面的法向分力/(kN/m)；

φi——第i块段士的内摩擦角/(°)；

ci——第i块段士的黏聚力/kPa；

Li——第I块段滑动面长度/m；

Ti——作用于i块段滑动面上的滑动分力/(kN/m)；

ψj——第i块段的制余下滑动力传递至i+1块段时的传递系数(j=i)。

计算分析得出，该滑坡目前整体处于欠稳定状态，自然状态下滑坡的稳定系数为1.00～1.04，在暴雨状态下的稳定系数为0.91～0.95。

根据勘察资料及稳定性评价结论，对控制滑坡3个剖面的滑带土参数进行反算，并采用工程地质比拟法，进一步综合确定剖面滑带土参数。通过确定的滑带土参数进行该滑坡的推力计算。推力计算考虑自然及暴雨两种工况，对应安全系数分别取1.25、1.20各工况下推力大值、参数及推力计算结果见表1。

表1　滑带土参数及推力计算结果

4.2工程治理措施

通过对该滑坡性质、成因的分析，结合滑坡稳定性及推力计算的结果，坚持“以防为主，防治结合”的原则，合理选用综合治理措施，采取主要工程措施有支挡工程、防排水工程。

(1)支挡工程

路堑坡脚设桩板墙，Ⅰ型桩，共247根，桩截面2.25 m×2.5 m，桩间距5 m(中-中)，桩长12 m，悬臂段长4 m，桩身采用C30钢筋混凝土现场浇筑。二、三级边坡平台根据场地情况设置抗滑桩，共56根，桩截面2.25 m×3.0 m，桩间距5 m(中-中)，桩长20～26 m，悬臂段长8～11 m，桩身采用C30钢筋混凝土现场浇筑。路堑边坡采用C30锚索框架内空心砖客土植草及栽种灌木，锚索由5根φ=15.24 mm钢铰线组成，长21.0 m，倾角20°，锚固段长10.0 m，锚孔直径130 mm，单孔设计锚固力500 kN，预张拉力50 kN。

(2)防排水工程

地表水：通过增设路堑侧沟、天沟及滑坡周界外新设梯形截水沟等多项措施保证有效截排地表水系。

地下水：边坡设支撑渗沟、盲沟，并通过检查井将水引入自然沟渠中。根据地形情况，边坡上增设7处集水井，井深12～17 m，内径4 m；集水井采用C35钢筋混凝土现浇，并做好井水的引排。

5结论

根据滑坡区地形地貌、地层岩性、水文特征等条件综合评判，认为滑坡为中—强膨胀破碎岩质滑坡，其破坏机制为牵引式逐级下滑。

该滑坡目前整体处于欠稳定状态，在暴雨情况下将处于不稳定状态。最终，采取支挡、防排水相结合的方法对滑坡进行治理。后期的监测成果表明，经过防治处理，滑坡变形已得到有效控制。

参考文献

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[2]王发读.浅层堆积物滑坡特征及其与降雨的关系初探[J].水文地质工程地质，1995(1)

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[5]易菊香，黄新文.某客运专线工点膨胀土滑坡工程治理[J].铁道勘察，2015(1)