吉图珲客运专线GDK275滑坡形成机理

李元彪

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)



吉图珲客运专线GDK275滑坡形成机理

李元彪

(中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000)

吉图珲客运专线GDK275滑坡为一破碎岩石滑坡，自2012年开始发现变形以来，随着时间的推移，坡体出现下沉、滑移及坡面开裂等变形现象，且日趋加大，呈持续性滑动变形。其形成与发展与坡体复杂的工程地质条件存在极大的关系，高含水的坡体结构是滑坡形成的基础，边坡坡脚的开挖产生了较大的临空面，使边坡稳定度降低，逐步形成滑坡。结合滑坡的变形特征及监测资料对其稳定性进行综合分析，确定了滑坡在不同条件下的安全系数，并对复杂地质条件下切层岩石滑坡的治理工程设计提出建议。

破碎岩石滑坡 地下水 地层岩性 综合治理

关于复杂工程地质条件下破碎岩石边坡的破坏机制及其稳定性分析，国内有很多学者曾提出不同的解释[1，2]。以在建铁路吉(林)图(们)珲(春)客运专线GDK275滑坡为例，分析复杂工程地质条件下破碎岩石边坡的稳定性，综合考虑不同地层的影响。

线路所经地区属长白山中段中低山区。根据《吉林省地质灾害防治规划》，该区属地质灾害易发区。滑坡位于吉林省延边朝鲜族自治州延吉市兴安村境内，沿路线宽度约260 m，垂直线路长约185 m。滑坡段线路走向近东西向，以挖方路堑的形式通过。滑坡对应路堑，小里程方向接烟集河特大桥，大里程方向接延吉1号大桥，路基宽度13.40 m，原设计线路左右两侧为桩板墙，桩长12 m，桩身埋入9 m，左侧边坡高约15 m，分四级，坡率为1∶2.0，一、二、三级边坡高约5 m，边坡采用C30锚索框架及锚管桩进行防护，坡顶处设置截水沟。至勘察期间，该边坡前部部分桩板墙已施工完成，锚索框架部分施工，边坡顶部锚管桩施工完成。该滑坡自2012年至2013年多次滑动变形，截止2013年12月勘察期间，发现边坡坡面出现裂缝，并下错贯通，最大下错2 m，坡脚部分桩板墙开裂变形。该滑坡变形明显，严重威胁客运专线建设及运营安全(见图1)。

1 滑坡工程地质条件

1.1 自然环境和地貌

勘察区位于吉林省中东部延吉盆地，属长白山中段中低山区，总体地形北高南低，海拔高度在262～279 m，相对高差17 m。原地形比较平顺，坡度2～5°，右侧沟谷较发育，谷坡狭窄。滑坡区地势相对两侧较高，在滑坡顶部可见当地市政公司堆放的材料，滑坡体上以农田为主。本区属中温带大陆性半湿润季风气候类型，其特点是：四季分明，春季干燥多风、夏季温热多雨、秋季温和凉爽、冬季寒冷漫长。多年平均气温5.8 ℃，多年平均降水量528 mm，降水量随地势从西北向东南逐渐减少。且年内分配不均，6～9月降水量占全年的70%左右。本区地震基本烈度为Ⅵ度，抗震设防烈度为6度，地震加速度值为0.05g。

1.2 地层岩性

工程地质测绘及钻探、物探成果表明：本段斜坡地层主要为第四系全新统残坡积碎石土、黏土，以及白垩系泥岩、泥质砂岩[3]等，现将各岩土层工程地质特征由上至下(从新到老)分述如下。

图1 K275滑坡平面示意

第四系残坡积(Q4dl+el)碎石土、黏土：广泛分布在山脊、山坡，碎石组成物质主要为强—全风化泥岩、砂岩，厚度为6.4～9.5 m。黏土岩性主要为硬塑-坚硬状态的粉质黏土，松散-稍密的粉土，松散的砂土夹碎石，呈稍湿状态。

白垩系(K2l)强风化泥岩：紫红色、灰绿色、褐黄色，成分以黏土矿物为主。泥质结构，层状构造，可见原岩结构，节理裂隙发育，岩体极破碎，手掰易碎，失水干裂，岩芯呈土柱状及碎石土状，分布于整个边坡上，厚度未揭穿。泥岩暴露于空气中后很快崩裂分解，失水后即为散土状。

现场调查及室内试验结果[4][5]表明，该段坡面出露的泥岩为中等膨胀性岩层，随着含水量的变化，体积有较大变化，变形受限时将产生较大内应力。

1.3 地质构造

勘察区大地构造位于天山-兴安地槽褶皱区的东段，吉黑华力西晚期地槽褶皱带东南，自西向东跨吉林优地槽褶皱带及延边优地槽褶皱带两个二级构造单元。场区现场地质调查、前期相应勘察资料显示，滑坡区无断裂、褶皱等地质构造，滑坡区目前地质背景的形成主要受燕山、喜山两大构造运动期的影响。

延吉盆地四周是海西期花岗岩及二叠系变质岩形成的高山区，盆地是白垩期风化形成的中低山及第四纪河谷平原，构造简单。出露基岩地层为白垩系龙井组，岩性主要为紫红色泥岩、砂岩等，产状稳定，近水平(见图2)。

图2 工程地质断面

1.4 水文地质条件

该区年降雨量较大，多年平均降雨量528 mm。滑坡区地貌形态为雨水下切作用形成的接近南北向的山梁，梁顶地形开阔，坡度平缓，东西宽度约1 500 m，形成了良好有利的汇水区。由区域地质调查可知，该山梁体主要由上部数米厚的残坡积体和下部巨厚层的泥岩体组成，造成大气降雨在此区域主要形成了两种排泄形式：一是部分雨水以地表径流的形式从坡面排入左右两侧自然冲沟内，再由冲沟直接排向山梁前部的云溪河；另一部分渗入坡体内形成地下水。钻孔揭露滑坡体内地下水较发育，且由堆积体的不同成分分布特点，形成了不同的含水层(见表1)。

表1 地下水位统计 m

2 滑坡的变形特征及性质

本次勘察现场调查发现：该滑坡侧缘贯通裂缝发育，左侧裂缝自坡口处向后呈弧状延伸，施工便道、水沟均拉裂变形，变形最大处下错约1.0 m，拉裂约50 cm，水沟错断处可见明显位移；右侧界裂缝自坡顶向小里程侧延伸，乡村路已破坏，可见明显下错位移，下错最大可达50 cm，位移最大可达1.0 m。

坡面可见3条平行线路方向的裂缝，形成滑坡的前、中、后三级后缘：第一道裂缝(前级后缘)距离坡口线约60 m，呈弧线发育，裂缝走向自西向东(从小里程侧至大里程侧)NE58°～SE36°，裂缝最大下错约5 m，最大拉裂约1.5 m，位于Ⅰ-Ⅰ断面ZK1-2孔前方，向大里程侧延伸至农田，裂缝变形逐渐减小，最终与右侧界裂缝相接；第二道裂缝距离坡口线约96 m，裂缝走向自西向东(从小里程侧至大里程侧)NE61°～SE31°，裂缝最大下错约2 m，最大拉裂约0.5 m，位于Ⅰ-Ⅰ断面ZK1-2孔后方，向大里程侧延伸至农田，裂缝变形逐渐减小，最终与右侧界裂缝相接；第三道裂缝距离坡口线约128 m，最远至坡面砖混平房，并错断了通向线路的乡村公路，路面可见最大下错约30c m，大里程侧延伸至农田，裂缝变形逐渐减小，并最终消失。

同时，在已开挖四级坡面上均可见由于滑坡滑动后形成的拉裂缝，均平行线路发育，坡面土体松散。局部锚索框架变形破坏，并有明显位移，Ⅰ-Ⅰ断面附近开挖坡面锚索锚具崩落；坡口一线设置的锚管桩因滑坡滑移，整体变形，并出现不同程度的沉降。该区由原始的顺坡地貌，形成目前的反坡地貌，中部出现凹槽，当地存放的车辆等因地形变化造成倾斜或者倒塌。

该滑坡为破碎岩石滑坡，滑体为全—强风化的白垩系泥岩和泥质粉砂岩，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，随着开挖深度不断增加，滑坡的范围和厚度越来越大。据滑坡中前部裂缝走向和地形地貌等因素，综合确定主滑动方向为S，与客运专线路线走向正交。

该滑坡沿滑动方向前级滑坡纵向长117 m左右，中级纵向最长153 m，后级纵向最长203 m，横向最大宽度约260 m。前级滑坡最大埋深15.9 m，体积约为28.3×104m3，属于中型滑坡；中级滑坡最大埋深13.9 m，体积约为38.2×104m3，属于中型滑坡；后级滑坡最大埋深约10.9 m，体积约为50.3×104m3，属于中型滑坡。

3 滑坡的形成机制

(1)勘察区揭示地层为全—强风化的白垩系泥岩，局部夹有泥质粉砂岩，岩层层面近水平层状，铁路修建开挖边坡后，岩层暴露于空气中，风化强烈呈土状，在近饱水的状态下，岩石物理力学指标迅速降低，极易形成滑坡地质灾害。

(2)坡面出露底层以强—全风化泥岩为主，以黏粒为主，地表水渗入坡体容易富集，土体很快处于饱水状态，物理力学参数降低。随着边坡前部开挖，抗滑力减弱，边坡容易产生滑动变形(如图3所示)，坡体沿高含水的滑动面(带)滑动变形。

(3)路堑开挖对边坡稳定性影响强烈，路堑开挖的边坡高度决定了软弱岩性边坡变形的深度，且逐级牵引，导致边坡后部的变形范围延伸更远。边坡本身存在岩性不良的地质特征，铁路修建时开挖坡脚，切断滑面，以及降雨等外界条件影响下形成了牵引式滑坡。

(4)该区降雨量较大，大气降水渗入坡体，汇聚于泥岩顶面附近，促使泥岩进一步风化，强度参数迅速减小，滑体自重增加，滑坡的稳定性不断降低，变形更加严重。

总之，在上述地质环境条件和各种力学效应的综合作用影响下，边坡开挖后无法自稳，在自身及外界条件综合影响下逐级产生滑动变形。由路堑边坡滑动逐渐演变为破碎岩石滑坡，且有进一步加剧的迹象，为了保证吉图珲客运专线路基的正常施工以及今后的运营安全，该滑坡应及时治理。

4 滑坡的稳定性分析

通过详细的工程地质调绘和滑坡变形特征等综合分析，该滑坡表现为整体滑动变形。滑坡变形分为三级展示，三道裂缝后缘平行发育，变形明显，走向与线路方向基本一致。通过对滑坡的现场调查，滑坡变形持续发展，进入冬季后因地下水影响减弱，滑坡变形速度减缓。

勘察期间滑坡整体处于不稳定状态，稳定系数小于1.0，随着时间改变，工程地质条件的变化，如春融后冰雪解冻渗入坡体，滑坡变形可能增大，对客运专线建设产生严重危害。因此需对该滑坡进行各种状态下的稳定性计算分析[6，7]，以便评价该滑坡的稳定性，从而提出经济、安全的治理措施[8]。

根据稳定性计算结果分析及监测资料结果，该滑坡处于不稳定状态，与现场勘察结果吻合。

5 处理工程措施

5.1 排水工程

夯填地表裂缝，设置截排水沟排出地表水，采取集水井排除滑体内地下水，以此消除地下水对滑坡的不利影响[9]。

5.2 支挡工程

由于滑坡变形严重，且滑面埋深较大，建议对滑坡采用抗滑桩进行支挡[10，11]，以保证坡体稳定。

5.3 监测

建议对滑坡采用深孔位移监测的方式进行监测，及时了解滑坡的变形情况[12]，为滑坡工程施工、线路的临时通行及滑坡区人员生命财产安全的预警工作提供重要依据。

6 结束语

该滑坡治理后，经一个雨季的监测表明，滑坡逐步趋于稳定，未发生变形迹象。

(1)该滑坡地层为易滑地层——白垩系泥岩夹泥质砂岩，全—强风化，呈近水平状产状，岩石具有膨胀性，开挖暴露后很快风化呈土状，尤其是遇水后，岩石强度降低很快。

(2)路堑开挖的影响引起边坡卸荷，产生卸荷裂隙，导致雨水下渗和地表水灌入，加速了边坡的垮塌、溜坍，随着路堑开挖的加深形成逐级牵引的滑动变形。

(3)具膨胀性的泥岩风化后接近于黏土层，地下水易于汇集与基岩顶面一带，地层持水性好，入渗的雨水不易排出，表现为地下水较为丰富，对边坡的稳定极为不利。

[1] 王恭先.滑坡防治工程措施的国内外现状[J].中国地质灾害与防治学报，1998(1):1-9

[2] 喻和平，田斌.滑坡防治措施的现状和发展[J].兰州理工大学学报， 2003，29(2):104-107

[3] GB 50021—2001岩土工程勘察规范[S]

[4] TB10012—2007铁路工程地质勘察规范[S]

[5] 铁道部第一勘测设计院.铁路工程地质手册[M].北京：中国铁道出版社，1999

[6] 尚剑宝.唐河水电站改线公路滑坡勘察及稳定性分析[J].铁道勘察，2012(10)：42-44

[7] 孙成智.两水隧道斜井地表山体稳定性分析及评价[J].铁道勘察，2015(2)：49-52

[8] 殷跃平.中国滑坡防治工程理论与实践[J].水文地质工程地质，1998(1):5-9

[9] 马惠民，王恭先，周德培.山区高速公路高边坡病害防治实例[M].北京：人民交通出版社，2006

[10]李勤光.某铁路工程滑坡成因分析与治理[J].铁道勘察，2016(1)：62-64

[11]DZ-T 0219-2006滑坡防治工程设计与施工技术规范[S]

[12]徐邦栋.高堑坡设计及病害分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2011

[13]TB10018—2003铁路工程地质原位测试规程[S]

[14]周晓光.宝兰铁路某隧道出口黄土滑坡成因分析及治理措施[J].铁道勘察，2015(3)

[15]常士骠，张苏民，等.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007

[16]郑伟.孙家沟一级古滑坡滑带土强度参数反演分析[J].铁道勘察，2015(5)：28-29

The Formation Mechanism Of The Ji-Tu-Hun Railway GDK275 Landslide

LI Yuanbiao

2016-07-19

李元彪(1984—)，男，2006年毕业于西南交通大学地质工程专业，工学学士，工程师。

1672-7479(2016)05-0064-04

P694

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