某缓倾顺层滑坡机理分析及处治措施

江为学 薛民臣

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司 贵阳 550081)

我国幅员辽阔，沉积岩、变质岩及岩浆岩均有分布。其中具有层状构造的沉积岩及部分变质岩占我国陆地面积的70%多，因此在人类工程活动中将不可避免地遇到大量的层状岩体边坡稳定问题[1]。层状岩体边坡破坏类型大多表现为以下几种模式：①滑坡(包括均质或类均质滑坡及顺层滑坡)；②崩塌。这些层状岩体边坡破坏类型中尤以顺层滑坡数量最多，对人类生命、财产威胁也最大。

针对某高速公路K78+990-K79+130段右侧挖方边坡(已产生顺层滑动)，为避免开挖坡体产生规模更大的滑坡，保证施工人员、机具，以及后期运营安全，文中介绍通过野外地质调绘、钻探、结构面赤平投影分析等定性分析，结合滑坡推力定量计算，对该顺层滑坡采取综合有效的防治措施，以供同行参考。

1 工程概况

某高速公路K78+990-K79+130段右侧挖方边坡切割一山体，该处右侧为挖方边坡通过，路基右侧边坡最大开挖高度28.85 m。该段属中低山溶蚀型地貌，场区最高海拔1 316.5m，最低海拔1 199.6 m，相对最大高差116.9 m左右。场区自然横坡10°～25°；场区植被不发育。场区覆盖层为残坡积层(Qel+dl)粉质黏土，厚0～3 m。下伏基岩为三叠系中统松子坎组(T2s)薄～中厚层状白云质灰岩、泥质白云岩、泥岩，强、中风化层节理裂隙发育，岩体破碎，岩层产状为155°∠8°～15°。场区地层呈单斜产出，岩体节理裂隙发育，主要节理有25°∠80°，90°∠85° 2组，节理间距为300～500 mm。

原设计路基开挖后于右侧形成3级边坡，坡率第一级为1∶0.75、第二、三级为1∶1，采用锚杆框架及锚索框架植草防护。边坡开挖第三级时，由于近期暴雨频繁，路基右侧边坡岩土体在雨水的作用下发生滑坡，K78+990-K79+130右侧坡体出现开裂变形，距轴线约100 m处出现裂缝，裂缝最宽约5.5 m，深约4.0 m，连通性好，后二次滑动，多处出现大型裂缝，形成滑坡。由于边坡产生滑坡，导致坡体产生位移、开裂，山坡上已现多处裂缝，严重威胁路基的安全。

2 滑坡体结构特征

滑坡两侧以冲沟为界，后缘以裂缝为界，前缘以开挖路基便道底面为界，平面形态呈撮箕形(见图1)，前缘高程1 199 m，后缘高程1 316 m，前缘宽约140 m，后缘呈圆弧形，均宽80 m，纵长140 m，面积11 200 m2，均厚约5 m，体积56 000 m3，主滑方向169°，根据《岩土工程勘察规范》[2]该滑坡为中型滑坡，滑动带，厚度0.03～0.2 m之间，滑坡体主要成分为薄～中厚层状白云质灰岩、泥质白云岩、泥岩及少量碎石土，见图2。

图1 滑坡后缘

图2 滑动面擦痕

3 滑坡破坏机理

根据结构面赤平投影分析[3](见图3)：①边坡坡面(136°∠44°)；②节理面J1(25°∠80°)；③节理面J2(90°∠85°)；④岩层层面综合产状(150°∠11°)，节理面与岩层面将岩体分割成楔形体，岩层面倾向路基，岩层面与边坡走向小角度相交，且岩层面倾角小于边坡坡面开挖坡角，岩体易沿层面发生滑动。

图3 结构面赤平投影图

结合结构面赤平投影分析，该路段岩体受结构面切割及路基开挖形成一定的临空面，同时，受持续降雨影响，大量降水下渗导致下伏泥岩进一步受水浸泡，强风化泥岩在地下水的浸泡下发生软化、强度降低，岩体在重力作用下沿泥岩软弱结构面发生顺层滑动，产生滑坡。

4 滑坡推力计算及处治方案

4.1 滑坡推力计算

滑坡推力采用传递系数法[4-5]按式(1)计算。

Ti=KWisinαi+εTi-1-Wicosαitanφi-cili

(1)

ε=cos (αi-1-αi)-sin (αi-1-αi)tanφi

(2)

式中：Ti为第i个条块末端的滑坡推力，kN/m；K为安全系数(视工程的重要性、外界条件对滑坡的影响、滑坡的性质和规模、滑动的后果，以及整治的难易等因素综合考虑)，可取1.05～1.25；Wi为第i个条块滑体的重力，kN/m；Ti-1为第i-1个条块末端的滑坡推力，kN/m；αi为第i个条块所在滑动面的倾角，(°)；αi-1为第i-1个条块所在滑动面的倾角，(°)；φi为第i个条块所在滑动面上的内摩擦角，(°)；ci为第i个条块所在滑动面上的黏聚力，kPa；li为第i个条块所在滑动面上的长度，m。

通过综合工程地质类比，结合室内试验资料，选取滑坡区岩土体的物理力学指标见表1。

表1 岩体、结构面物理力学参数表

选取K79+060作为主滑断面计算断面(见图4)，清方后，计算至路基挖方边缘及滑坡前缘，滑坡推力见表2。

图4 K79+060断面图

表2 剩余下滑力计算结果表

4.2 处治方案

顺层边坡的工程处理措施有治理及绕避。治理措施包括顺层清方及加固支挡。其中最有效、最安全的措施就是顺层清方(沿潜在滑动面将潜在滑动面以上的岩体清除)；加固支挡包括施做抗滑桩、锚索框架、抗剪锚杆及抗滑挡土墙等。考虑到该项目的实施情况，该边坡前后已经施工完毕，绕避该顺层滑坡不可能实现；若采取顺层清方，则将增加较多土石方开挖及废弃大量的土石方，同时工程用地也将增加，相应的工程造价也增加较多。因此，根据该段工程地质条件，结合定性分析及定量计算，采取抗滑桩加固支挡及顺层清方的综合处治措施，具体处治措施如下：

1) 在第一级边坡处设置抗滑桩支挡，抗滑桩长13 m，抗滑桩截面尺寸2 m×3 m，桩间距6 m(中对中)，桩间设桩间墙护面。

2) 抗滑桩顶坡面按1∶5.1顺层面进行清方，坡面采用植草绿化，同时对边坡设置完善的截排水措施。

5 结语

分析了滑坡产生的主要原因为边坡开挖产生临空面，加上持续降雨，雨水沿节理面下渗软化泥岩软弱结构面导致岩体在自重作用下沿软弱结构面行成顺层滑坡；通过定量分析计算得出该顺层滑坡的滑坡推力，同时根据计算结果采取顺层清方加抗滑桩加固支挡的综合措施对该滑坡进行治理是有效的。此外，通过该顺层滑坡的分析治理，提示工程相关人员在工程活动中，对缓倾顺层边坡应引起足够的重视，加强工程地质条件勘察及采取合理有效的处治方案，避免顺层滑坡危害人类生命及财产安全。