高路堑边坡滑坡成因分析及应急处置

邹文桥

【摘要】由于参数获取便利、物理意义明确，极限平衡法被广泛应用于边坡稳定分析中，积累了大量的工程经验。Autobank作为边坡稳定分析工具，操作方便，为工程设计提供有效的技术支撑。某工程路堑边坡在施工开挖过程中，坡面出现一些不规则裂缝并发生局部变形与滑移，基于极限平衡法，通过采用Autobank软件进行计算，通过放缓开挖坡比，挖除滑坡体并采取支护措施，对滑坡体边坡进行治理，通过实际工程检验，工程措施得当，变形发展变缓至基本停止。

【关键词】开挖边坡变形与滑移；Autobank软件；极限平衡法

1、工程概况

某工程路堑边坡在施工开挖过程中，坡面出现一些不规则裂缝并发生局部变形与滑移。该裂缝是由于地质构造影响、岩石风化较深及连续降雨的影响而引发的山体边坡变形，初估该滑体涉及土石方量约50万m3。该段山体边坡变形对附近的省道S222线、韩江航道、施工用电线路N33～N36塔架等的安全运行及工程施工安全造成较大威胁，需对其进行应急抢险，消除安全隐患，兼顾永久治理。

2、滑坡成因分析

本路段范围内岩体受构造影响，岩石风化普遍较深，强风化带岩石破碎软弱，风化界面起伏变化大，地质情况复杂，工程地质条件差；边坡以中粗粒花岗岩全风化成的砾质、砂质粉土、粉质黏土为主，黏性差，边坡中间发育冲沟，局部土质边坡较陡，局部发育中缓倾角煌斑岩脉软弱夹层；坡脚岩质边坡较低矮，裂隙发育，岩体破碎，边坡开挖较陡，边坡施工开挖后，顺坡裂隙形成临空面，对岩土体稳定不利；开挖期间雨水偏多，边坡开挖后雨水直接渗入边坡土体，加重了土体重量，另一方面降低了土体抗剪强度，在出现裂缝时正值有降雨。在以上几个因素综合作用下，局部较陡、较厚的土质边坡上部土层产生坐落式滑动破坏，在坡顶、坡面不同部位产生拉裂缝，在坡面产生挤压鼓涨现象，坐落滑动发生在不同时间和不同部位，由多段小滑移体叠加成大变形体，挤压下部土体产生变形和失稳，属浅层土体坐落式分段滑移变形。

3、边坡治理方案及分析

3.1 滑坡处理方案

考虑到边坡基本为土质边坡且地质条件复杂，在现有的开挖边坡的基础上对边坡进行放缓坡比开挖，把滑坡体清除后再对边坡进行支护。开挖坡比为1：1.5以及1：1.75，边坡支护方式采用C25钢筋砼框格梁土钉支护。（详见 图1）

3.2 边坡稳定计算

（1）计算断面

本次计算采用Autobank软件进行计算，计算方法采用Bishop法。

根据治理方案，选取裂缝出现位置最高、治理后边坡最高的设计断面为计算断面。地质专业根据现场边坡实际情况，推测边坡处理后局部仍有残留变形体。

（2）计算工况

计算工况分正常工况、施工工况、地震工况、暴雨工况进行计算。工程区地震峰值加速度为0.1g，地震基本烈度为Ⅶ度。

（3）边坡抗滑稳定安全系数

根据《水利水电工程边坡设计规范》（SL386-2007），本工程边坡级别为4级，可得相应边坡抗滑稳定安全系数：正常运用条件为1.15～1.10，非正常运用条件Ⅰ为1.10～1.05，非正常运用条件Ⅱ为1.05～1.00。

根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015），本道路等级为二级公路，可得相应边坡抗滑稳定安全系数：正常运用条件为1.15～1.25，非正常运用条件Ⅰ为1.05～1.15。

（4）计算参数

（5）计算参数设定

考虑残留变形体已经产生滑动变形，其土体强度计算参数按表1-1原强度值的70%或60%采用，暴雨工况考虑地下水位在勘察地下水位基础上提升10m。

因此分以下几种参数设定进行分析计算。

①全断面为原状土体，其强度计算参数采用表4-2参数值。

②原状土体采用表4-2参数值，残留变形体强度采用表4-2参数值的70%。

③原状土体采用表4-2参数值，残留变形体强度采用表4-2参数值的60%。

④原状土体采用表4-2参数值，残留变形体强度采用表4-2参數值的60%+C25钢筋砼框格梁土钉支护。

（6）计算结果与分析

1）计算结果与简图

2）结果分析

由表2可知，参数①，当按全断面皆为原状土体情况计算的时候，所选断面的计算结果的最小安全系数均大于规范规定的最小安全系数要求，满足规范要求。

参数②，当残留变形体采用原状土体参数值70%的时候，所选断面的计算结果的最小安全系数相应滑弧出现在残留变形体处，但其安全系数也均大于规范规定的最小安全系数要求，仍满足规范要求。

参数③，当残留变形体采用原状土体参数值60%的时候，所选断面的计算结果的最小安全系数相应滑弧出现在残留变形体处，其安全系数小于规范规定的最小安全系数要求，不满足规范要求，需作支护加固处理。

参数④，当残留变形体采用原状土体参数值60%+土钉支护的时候，所选断面的计算结果的最小安全系数相应滑弧出现在残留变形体处，但其安全系数均大于规范规定的最小安全系数要求，加固后断面的抗滑稳定满足规范要求。

边坡变形属浅层土体坐落式分段滑移变形，对边坡变形体进行削坡挖除，并对下部边坡及局部残留变形体边坡采用C25钢筋砼框格梁土钉支护的边坡处理方案，经稳定计算和分析该方案是合适及安全可靠的。建议继续加强对该路段及边坡的安全巡查及监测，做好相关安全警戒措施与应急预案，根据山体滑移变形情况做好有关交通管制工作。

4、结论及建议

极限平衡法历经多年的工程实践检验，能够较为准确的判断边坡的稳定性，在设计过程中被广泛使用，针对地质条件较为复杂的边坡，需进行准确的地质判断的基础上进行计算复核才能得到准确的结论。针对高边坡稳定这个古老的技术难题，经过多年的反复研究，极限平衡法也不断的发展出新的研究成果来为设计工作提供指导。

在设计过程中，尽量避免地质复杂的地段，加强工程施工过程中和完工后的监测，尽量早的发现问题，保证建筑物的安全运营。

参考文献：

[1] 水利部水利水电规划设计总院. SL386-2007 水利水电工程边坡设计规范.北京：中国水利水电出版社，2009.

[2] 中华人民共和国交通运输部. JTJ D30-2015 公路路基设计规范.北京：人民交通出版社，2015.

[3] 水利部水利水电规划设计总院. GB50330-2013 建筑边坡工程计算规范.北京：中国水利水电出版社，2013.