TerreRouge-V erdun公路CH5160段边坡滑塌成因分析

余露，刘洪德，范金辉

（1.中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，长沙410007，China; 2.中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳550081）

TerreRouge-V erdun公路CH5160段边坡滑塌成因分析

余露1，刘洪德2，范金辉2

（1.中国能源建设集团湖南省电力设计院有限公司，长沙410007，China; 2.中国水利水电第九工程局有限公司，贵阳550081）

工程边坡往往由于工程措施失当，在降雨触发下演变成灾害性失稳。结合毛里求斯共和国Ripailles地区公路边坡滑塌实例，通过对该边坡的滑塌演化过程及降雨入渗过程分析，为该类边坡的设计及后期维护提出建议。

公路边坡;滑塌;降雨入渗

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.021

1 引言

TerreRouge-Verdun高速公路位于非洲毛里求斯共和国，是该国为缓解首都路易港周边交通拥堵状况而修建的高速通道。由于特殊的地质条件及气候条件，该公路位于Ripailles地区的CH5100～CH7310段边坡自开挖以来不断出现滑坡、垮塌等失稳现象。2015年6月23日，该公路里程CH5160位置左侧边坡发生滑塌，对公路造成严重损毁。

2 边坡概况

研究区边坡位于Ripailles地区，TerreRouge—Verdun高速公路左侧，为公路开挖边坡，坡高14.55m，分两级放坡，一级边坡高10m，坡度1H∶1V，二级边坡坡度1H∶1.2V。2015年6月23日该边坡发生滑塌，滑塌宽度25m（里程CH5135～CH5170），约3000m3土体滑入高速公路，冲毁公路中间隔离设施及路灯，造成交通中断。

3 边坡地质环境条件

3.1 气象水文

毛里求斯属亚热带海洋性气候，全年分雨季和旱季2个季节，旱季凉爽、少雨，雨季炎热、多雨。边坡区地处毛里求斯中部高原山地区，海拔450～500m，受海洋暖湿气流抬升影响，该地区降雨充沛。根据毛里求斯共和国气象局数据统计，边坡区2012年～2014年日降雨量超过10.0mm的天数分别为63d，68d和67d，最大1日降雨量173.8mm。边坡滑塌当日，该地区日降雨量90.4mm（见图1）。

图1 Ri pai l l es地区2015年6月降雨量统计

3.2 地形地貌

研究区位于毛里求斯中部山地地区，地形起伏，边坡滑塌段顶部为山坡汇水地段，两侧及后部地形均较高，在该边坡顶部形成半漏斗状汇水沟槽。边坡顶部设置有浆砌块石排水沟，沟口位于CH5160位置，较宽，平面上呈扇形，纵向（垂直坡面）坡度平缓。

3.3 地层岩性

研究区地处火成岩地区，主要分布玄武岩及火山碎屑岩。边坡地段主要由崩坡积层及玄武岩残积层构成，边坡由上至下呈现明显的二元结构。上部崩坡积层厚约1.9m，呈褐色、褐黄色，含多量棱角状-次棱角状碎块石，粒径0.5～12cm，大小不一；底部为玄武岩残积层，黄色、黄红色，风化不均匀，呈土状、半岩半土状，含风化裂隙，局部可见球状风化形成的岩球。

4 边坡演化过程分析

通过对边坡的工程地质调查，结合边坡失稳后坡面形态及坡体内出露的水流通道判断，该边坡的滑塌经历了水流入渗、孔隙贯通及降雨触发3个阶段。

1）水流入渗阶段：坡顶浆砌块石截水沟沟口遭破坏或施工不规范出现裂缝，沟口水流未及时排出，在沟口平缓处下渗。由于坡体上部崩坡积层孔隙较多，在水流不断下渗过程中逐渐形成稳定的渗流通道。水体不断向坡体深处渗透，当到达崩坡积层与残积土层界面时，因残积层渗透性相对较小，水体多沿该界面流出，但仍有局部水体向下渗透。

2）孔隙贯通阶段：向下渗透的水体沿残积层内的风化裂隙（孔隙）下渗，在反复的干湿交替过程中，残积层内的风化裂隙（孔隙）不断拓展，并局部形成贯通水流下渗面，随着时间的推移，水流下渗面不断贯通拓展。随着水流下渗面拓展，土体抗剪强度降低，坡体产生蠕滑变形，该阶段坡体表面或坡脚易形成裂缝或鼓胀变形。

3）降雨触发阶段：水流下渗通道不断拓展过程中，遇持续强降雨，边坡土体迅速从非饱和状态向饱和状态转化，重度增加，抗剪强度降低，同时，坡表水流沿下渗通道不断侵蚀坡体，随着力学强度降低，坡体内抗滑力不断减小，而土体的饱和使下滑力不断增加，当下滑力大于抗滑力时，在坡体产生突变式拉裂破坏，从而形成滑塌。

5 边坡降雨入渗数值模拟

5.1 软件介绍

GeoStudio系统软件是加拿大GEO-SLOPE公司研制的岩土工程设计分析软件，SEEP/W是GeoStudio系统软件中非饱和土渗流方面的有限元分析模块。SEEP/W通过定义非饱和土连续性的渗透性函数和土-水特征曲线，模拟边坡降雨条件下的入渗情况[1]。

5.2 模拟方案

根据滑塌段边坡特征，本次选取里程CH5160边坡剖面，进行计算和分析，并在SEEP/W模块中建立降雨入渗分析计算模型，如图2所示。

本次模拟降雨持续时间为345600s（6月20日～6月23日），降雨强度根据研究区气象数据设定，采用每24h内连续均匀降雨，如图3所示。

图2 边坡SEEP/W有限元模型

图3 模型降雨边界条件

5.3 计算结果及分析

通过有限元计算，在连续降雨条件下，该边坡在86400s（1d）、172 800s（2d）、259 200s（3d）、345 600s（4d）时的孔隙水压力和水流矢量情况如图4～图7所示。

图486400s孔隙水压力和水流矢量图

图5 172 800s孔隙水压力和水流矢量图

图6 259 200s孔隙水压力和水流矢量图

图7 345 600s孔隙水压力和水流矢量图

数值模拟结果表明：

1）降雨初期，坡体内水流入渗方向主要为垂直坡面向下，随着降雨的持续，边坡表层土体由非饱和状态逐渐向饱和状态转化，在此过程中，坡体内水的渗流主方向也逐渐由垂直坡面方向转变为平行坡面向下。

2）当坡表一定深度达到饱和时，由于土体基质吸力减小，顶部大部分坡体水流沿坡表向下汇集，并在马道以上形成较大范围的饱和区域。

3）坡顶渗漏主方向平行坡面向下时，土体饱和区域约为坡表以下0.5m，饱和区域界限基本与地面线平行。

6 工程措施及维护建议

根据该边坡的演化过程及降雨入渗分析，对该类边坡（特别是临近边坡段）的工程措施及维护提出如下建议。

1）截水措施：在坡顶设置截水沟，截水沟深度大于0.5m，应采用水泥砂浆铺面，尤其是沟口处不宜采用浆砌块石材料；沟口处应设置一定的坡度，有利于水流快速排出。

2）排水措施：在马道上部坡体设置排水管，排水管长度5～8m，加快水流在坡体内的汇集，减少饱和区域的拓展。

3）坡表防护：在开挖坡面坡表进行植被再造，加强水土保持，减轻坡表风化，减弱降雨过程中雨水的下渗。

4）巡查和监测：对工程边坡应建立定期巡查排查制度，在极端条件下加强边坡的巡查检查工作，如发现变形迹象，应设置监测点或建立观测站，减轻边坡失稳造成的损失。

7 结语

1）随着经济社会的发展，工程边坡的失稳问题在各国工程建设领域时有出现。本文通过分析边坡演化和降雨入渗过程，探讨了边坡滑塌成因，为该类边坡的设计及后期维护提出建议。

2）通过工程地质调查和数值模拟，分析了边坡滑塌成因。该边坡的滑塌是在工程措施不合理的情况下由强降雨触发的。

3）工程边坡的失稳往往是在人为因素和自然因素综合作用的结果，在工程边坡设计中应重视边坡的工程地质条件，有针对性的采取工程治理措施。工程措施的失当将加速边坡地质灾害的发生。

4）工程边坡应进行定期巡查，加强在暴雨等极端条件下的监测，如有变形迹象，应及时调查分析并采取防护措施，以免造成人员和经济损失。

【1】余露.降雨对填方边坡稳定性影响研究[D].成都：成都理工大学，2012.

TheCause Analysis of landslide on Section5160 of TerreRouge-verdunRoad

YULu1，LIUHong-de2，FANJin-hui2
（1.HunanElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,ChinaEnergyConstructionGroup，Changsha410007；2.SinohudroBureau9 CO.,Ltd.，Guiyang 550081,China）

Engineering slope always evolve disastrous unstabilitywhen torrential rain due to its inappropriatemeasures.This paper,takinglandslides on expressway at Ripailles,The Republic of Mauritius as example,proposes suggestions for the design and later maintenance ofslopesofthesamenatureafteranalyzingtheevolutionofslopeslideandrainfallinfiltration.

roadslope;landslide;rainfallinfiltration

U416.1+4

B

1007-9467（2016）09-0085-03

2016-05-12

余露（1986～），男，湖南长沙人，工程师，从事工程地质与地质灾害防治研究，（电子信箱）yulu0902@qq.com。