大型堆积体滑坡地下水的作用分析及治理措施

高和斌，熊　晋（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京　100081；.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州　730099）

大型堆积体滑坡地下水的作用分析及治理措施

高和斌1，2，熊晋2
（1.中国铁道科学研究院 研究生部，北京100081；2.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州730099）

一公路滑坡是典型的大型堆积体滑坡，1999年采取预应力抗滑明洞结构支挡等措施后滑坡得以稳定，但其深部却在持续蠕动变形，2008年强降雨期间其深部发生较大变形，有重新复活的迹象。根据现场踏勘和地质勘察结果分析可知，地下水的长期作用以及雨季降雨是导致滑坡长期蠕动变形的主要原因，滑坡原有的排水设施年久失效以及现有抗滑明洞支档结构改变了地下水渗流路径是造成滑坡长期蠕动变形的重要因素。为消除地下水的影响，2012年增设了深部排水隧洞疏排地下水，监测结果表明滑坡深部位移变形显著收敛且地下水排水效果良好。本文分析滑坡产生的原因，阐述其治理过程，可供类似的滑坡治理工程借鉴。

滑坡；地下水；原因分析；治理措施；排水隧洞

1　概述

本文所分析的滑坡是一处典型的大型堆积体滑坡。1997年修建公路时在滑坡中前部开挖近40 m路堑边坡，引起坡体滑动，迫使线路临时改道。通过采用预应力抗滑明洞结构进行刚性支档、设置深层排水孔、削方减载等措施进行了整治，工程费用近亿元，1999年整治完毕后滑坡体得以逐步稳定［1］。

自整治工程竣工至2008年近10余年时间，通过长期深部位移变形监测发现，滑坡处于持续蠕动变形状态。蠕动变形受大气降雨影响较大，雨季蠕动变形迹象较明显。2001年和2008年强降雨期间，滑坡均发生较大的变形。尤其是2008年，强降雨引起滑坡后缘老裂缝重新开裂，最宽处达25 cm，滑坡有复活迹象。分析可知，地下水的长期作用以及雨季降雨是造成滑坡长期蠕动变形的主要原因，滑坡原有的深层排水设施年久失效、现有抗滑明洞支档结构改变了地下水渗流路径是造成滑坡长期蠕动变形的重要因素。据此于2012年在滑坡中部断层的下方、滑面以下的风化岩层中设置横向总长约640 m的深部排水隧洞，有效疏排了地下水，截排了雨季时断层补给水以及大气降水，显著降低了地下水对该滑坡蠕动变形的影响。排水隧洞完工后近2年的地表和深部位移监测未发现滑坡有变形迹象，说明治理效果良好［2-9］。

该滑坡经过长达10多年的多次治理，最终在采取深层排水隧洞措施疏排地下水后得以逐渐稳定［10-12］，其中的经验值得借鉴。

2　滑坡工程地质概况

2.1地形地貌

该滑坡位于低山丘陵地带，属构造剥蚀地貌类型。后山体的总体走向为近东西向，滑坡体由南向北，坡面发育有一条走向近南北向的冲沟，将山坡分成东西两个地貌单元，线路切挖滑坡中前部，右侧形成高约40 m的堑坡。

滑坡坡面具有明显的2级缓坡平台不良地貌形态，结合坡上冲沟及微地貌等特征可知老滑坡侧界较明显，滑坡前缘在公路北侧山坡脚下的鹅埠河边。滑坡范围宽670 m，南北方向滑坡长约540 m，相对高差约160 m。经钻孔揭露，老滑体在前缘厚28 m，中部厚26 m，后部厚12 m。老滑坡的总体积约500万m3。

2.2地层岩性及地质结构

据勘探结果，滑坡后部山体多次崩塌产生的块碎石土堆积体覆盖于下部强风化花岗岩顶面，形成沿不同堆积层间崩坡积黏土层面浅层滑动和沿风化花岗岩顶面深层滑动的典型大型堆积体滑坡。

滑坡中后部存在近东西向（垂直滑动方向）的隐伏花岗岩正断层，断层两侧发育次生小断层构造，在坡面形成冲沟，成为滑体的滑动侧界。复杂的断层构造使基岩裂隙水、断层补给水等地下水来源丰富。加之滑坡向后延伸，汇水区面积大，雨季期间滑坡地下水异常丰富。

滑体上部堆积层为第四系崩坡积块碎石土、粉质黏土，块碎石间充填粉质黏土，潮湿（呈可塑 ～软塑状）而相对隔水，雨季中沿该层顶面易形成浅层滑动带。下伏强风化燕山期中～粗粒花岗岩，石英脉及构造裂隙发育，强风化带较深厚，斜长石已风化成高岭土状，矿物成分大部分已变异。深层滑带由花岗岩顶面的残积层形成，由混合花岗岩风化生成，岩石矿物绝大部分已变异（长石已风化成高岭土）。此层在坡体内的厚度变化较大，因其相对隔水、含水而强度较低，在饱水条件下形成滑动带。

1997年公路修建时在滑体中前部开挖路堑，引起古滑坡体范围内路堑以上局部浅层滑体牵引式滑动。

2.3气象及水文地质条件

滑坡区沿线属热带湿润季风气候，降水丰富，年降雨量高达3 000～3 500 mm，最大日降水量266 mm。受台风影响，暴雨多且集中于6～9月份。

滑坡汇水面积较大，受大气降水影响强烈。坡体位于近东西向山前断裂构造带内，地下水丰富，主要为上层滞水、基岩裂隙水和构造断层水。旱季水位相对稳定，主要赋存于第四系崩坡积碎块石土层、燕山期花岗（混合）岩全强风化带和近东西向构造破碎带中。早期地质勘探时坡体中下部勘探孔、水文孔内的地下水均为承压水，部分水头高于孔口。

3　滑坡变形情况

3.1滑坡变形历史

该滑坡共布置3个监测主断面，共有12个深部位移监测孔。分析历年监测曲线发现，其一直处于蠕动变形状态，变形可分为4个阶段：①1997—2001年竣工后持续蠕变阶段；②2001年强降雨期间突发变形；③2001—2008年工后长期变形趋稳阶段；④2008年集中强降雨期间突发大变形，滑坡有复活迹象。

坡体的变形与雨季密切相关，并具有如下特点：①滑坡变形受雨季影响明显，1998—2008年ZK4-3深部（滑面处）位移监测曲线见图1，可见每年雨季都出现蠕动变形；②在连续强降雨气候条件下会发生变形突变，2001年7月上旬降雨量近300 mm，2008年7月上旬降雨量约500 mm，其间的降雨量均较小，相应地2001年和2008年滑坡发生了较大的变形。

历年变形曲线表明，滑坡治理10余年后，滑体一直没有完全稳定，在极端强降雨条件下，存在滑坡复活的重大隐患。

3.22008年滑坡大变形分析

2008年7月，在连续集中强降雨条件下，滑坡突发大变形，最大位移达到46.41 mm。滑坡后缘裂缝重新开裂，最宽处达25 cm。坡面排水沟等结构物多处出现开裂变形，抗滑明洞侧墙多处出现密集裂缝。监测断面所有监测孔位移变形方向一致，滑坡出现整体复活变形迹象，既有支档结构出现不同程度损毁。

图1　1998—2008年ZK4-3深部（滑面处）位移监测曲线

滑坡变形原因：①历年变形监测曲线表明，滑坡体受大气降雨影响较大，1997年通车前的滑动发生在7月，2001年和2008年2次突变均发生在集中强降雨期间，因此集中降雨造成坡体内含水量增加，致使滑带土抗剪强度降低，是滑坡再次产生变形的主要诱发因素；②抗滑桩明洞工程改变了滑坡体前部地下水渗流路径，造成水流滞缓，水位抬升，浸泡桩后平台滑坡体，造成岩土强度降低；③沿路基设置的深层排水孔位于滑面之上且数量不足，无法排除滑面区域的地下水，且年久失修、淤塞，排水效果差。

监测断面上各监测孔变形均发生突变，说明滑坡体整体滑动。监测曲线反映的滑动面位置已经下移至底部花岗岩风化岩层。由主断面的深部位移监测曲线可知，滑面深度由25.3 m加深为32.5 m，下移7.2 m，滑动面已由浅层滑动发展为深层滑动。

综上所述，地表水、地下水的作用是滑坡变形发展和突发变形的主要因素。

滑坡由浅层滑动发展为深层滑动，滑体规模增大，滑坡的下滑推力显著增加。原有支档结构主要针对浅层滑面，因此支档结构的安全储备降低，滑坡的安全系数显著降低。此外支档结构本身受到较大的挤压推力，墙身结构出现裂缝，给行车安全带来隐患。

随着滑坡的变形发展可能出现2种不良后果：①中后部滑坡体沿原浅层滑动面剪出，滑坡体堆积在明洞附近，威胁行车安全；②滑坡逐步向后部牵引、向深部发展，沿深层软弱带形成新的滑动带，使既有锚索抗滑桩不足以抵御滑坡体产生的下滑力，导致滑坡灾害的发生。

4　工程整治措施及效果

4.1工程整治措施

根据上述分析可知，对地下水进行疏排是保证该滑坡体长期稳定和抗滑工程结构安全的必要措施。

滑体中部隐伏断层补给水以及坡体中后部的地表汇水是坡体主要的地下水来源。根据该滑坡的地下水分布和补给规律，充分利用块碎石土地层透水性强的特点，沿滑坡体隐伏断层走向、全风化花岗岩基岩顶面（深层滑面）以下布设排水隧洞，结合竖向渗管，将地下水截排引导至滑坡之外，达到较彻底的排水效果。排水隧洞工程可以有效疏干浅层及深层滑带地下水，提高滑面抗剪强度，最终达到提高滑坡稳定性的作用。具体措施如下：

1）隧洞从平面上分为沿断层走向的截排段、滑坡东侧界的汇水段和坡脚沿线路方向的引水段，最终将水引入滑坡东侧的园墩河。排水隧洞工程平面见图2。

图2　排水隧洞工程平面

2）隧洞整体位于滑动面以下不少于3 m，基本上穿行于花岗岩岩层当中。间距6 m设置竖向渗管，间距50 m设置竖向渗井，作为施工出渣和排水设施。排水隧洞工程断面见图3。

图3　排水隧洞工程断面

4.2工程整治效果

工程整治效果从以下4个方面予以分析：

1）排水量。排水隧洞排水量最大值为1 070 t/d，平均值为393 t/d。

2）排水与降雨的关系。排水隧洞洞口排水量与降雨量关系密切，洞口排水量在雨季达到峰值，并且几乎与降雨量峰值同步（如图4所示），有效证明了排水隧洞在雨季良好的截排水效果。

图4　滑坡排水隧洞洞口排水量与降雨量监测曲线

3）滑坡工后变形监测结果。2008—2014年雨季降雨量统计见图5，同期ZK4-3深部（滑面处）位移监测曲线见图6。可见，2014年雨季降雨量大于年平均降雨量，滑体变形量显著低于正常年份的变形，滑坡变形急剧收敛，表明隧洞竣工后滑坡逐步趋于稳定状态。

图5　2008—2014年雨季降雨量统计

图6　2008—2014年ZK4-3深部（滑面处）位移监测曲线

5　结语

该大型滑坡治理先后历经15余年，早期采用刷坡减载、排水工程、大型支档结构工程等措施进行综合治理，但竣工及其后10余年间，滑坡一直处于蠕动变形状态，最终通过在坡体内部设置深层排水隧洞工程彻底截排和疏排地下水的方式，使滑坡得以根治。总结经验如下：

1）山区高速公路建设期应重视不良地形地貌的调绘、勘察工作，防止因勘察设计阶段的遗漏给施工阶段和运营阶段造成重大隐患。

2）滑坡等不良地质体的治理，应重视水的影响，查清地下水的来源，分析其影响机理并采取措施加以彻底解决，再结合其他治理措施，提高治理的针对性。

3）设计支挡工程结构时，须考虑其对水文地质环境的改变，否则可能造成不利的地下水环境，影响治理效果。

4）深部排水隧洞结构结合竖向渗管是一种长期有效的地下水疏排工程措施。

5）滑坡灾害治理是一个长期的过程，影响其稳定性的因素较多，影响因素也在不断发生变化，因此对于大型滑坡需要长期跟踪监测。

［1］熊朝辉.深汕高速公路101滑坡整治新技术——园安抗滑桩明洞［J］.岩石力学与工程学报，2001，20（4）：532-537.

［2］张作辰.滑坡地下水作用研究与防治工程实践［J］.工程地质学报，1996，4（4）：80-85.

［3］孙红月，尚岳全.浙江上三公路6#滑坡的地下水作用与控制［J］.岩石力学与工程学报，2006，25（3）：505-510.

［4］张卫中.向家坡滑坡稳定性分析及动态综合治理研究［D］.重庆：重庆大学，2007.

［5］严绍军，唐辉明，项伟.地下排水对滑坡稳定性影响动态研究［J］.岩土力学，2008，29（6）：1639-1643.

［6］孙红月，尚岳全，申永江，等.破碎岩质边坡排水隧洞效果监测分析［J］.岩石力学与工程学报，2008，27（11）：2267-2271.

［7］文奎，王根，晏长根.地下水与边坡开挖对滑坡稳定性影响的分析［J］.铁道建筑，2014（2）：80-82.

［8］王汭.水对大型堆积体滑坡治理的影响［D］.石家庄：石家庄铁道大学，2014.

［9］林灿阳.排水隧洞在大型滑坡治理工程中的应用［J］.铁道建筑技术，2015（10）：100-103.

［10］王恭先.滑坡防治方案的选择与优化［J］.岩石力学与工程学报，2006，25（增2）：3867-3873.

［11］赵杰.超大型滑坡综合整治技术及其工程效果评价［D］.北京：中国铁道科学研究院，2012.

［12］赵冬，蔡庆娥，刘卫民，等.秦巴山区富水公路滑坡监测分析及工程效果研究［J］.工程地质学报，2014，22（1）：24-29.

（责任审编李付军）

Analysis of Groundwater Effect and Treatment Measures for Huge Accumulated Landslide

GAO Hebin1，2，XIONG Jin2
（1.Postgraduate Department，China Academy of Railway Sciences，Beijing 100081，China；2.Northwest Research Institute Co.，Ltd.of CREC，Lanzhou Gansu 730099，China）

Certain highway landslide was a typical huge accumulated landslide.In 1999 prestressed open cut retaining structure and other measures were adopted，then the landslide became stable gradually，but deep landslide deformation lasted continuously.During the heavy rainfall period in 2008，deep displacement increased substantially which indicated that the landslide could be reactivated.T he analysis results of field exploration and geological survey data showed that the long term groundwater effect and heavy rainfall during rainy season were the major causes. M eanwhile other factors were that original deep drainage facilities could not function effectively and groundwater seepage channels were changed due to the construction of open cut tunnels.In order to eliminate groundwater adverse influences，in 2012 deep drainage tunnels was constructed to discharge groundwater.M onitoring results of landslide deep displacement showed that deep displacement was converged.M eanwhile the drainage effect was very well.T his paper analyzed the causes and treatment process of this landslide，which could provide reference for similar treatment engineering of landslide.

Landslide；Groundwater；Cause analysis；T reatment measure；Drainage tunnel

高和斌（1977— ），男，高级工程师，博士研究生。

U416.1+63

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2016.07.26

1003-1995（2016）07-0105-04

2016-03-28；

2016-04-21