某不稳定斜坡稳定性分析及防治措施建议

马 波, 冉建兵

(湖北地矿建设工程承包集团有限公司,湖北 武汉 430050)

作为鄂西生态文化旅游圈核心版块的神农架林区，林区交通部门对酒壶坪—九湖乡公路进行了改扩建，但该区段山体坡度较陡，岩层古老破碎、裂隙交叉切割，近坡顶部位危岩、危石发育，稳定性较差.在连续降雨或暴雨等不利因素诱发下，随时都可能发生崩塌、滑坡等地质灾害，严重威胁通行路人和公众的财产及人身安全，破坏神农架国家公园生态环境，制约神农架旅游业发展。需尽快加强对其进行防范和治理工作，及早消除隐患，确保当地人民生活生产秩序，同时更好助力国家公园建设。

1 研究区概况

1.1 自然地形概况

研究区位于209国道坪阡—大九湖区段，高程2 450～2 520 m，山体走势北西向东南，北西低东南高，坡向约245°，坡度约30°～65°，山顶植被茂盛，山脚临路边为平缓沟谷，由南向北走向，雨季有溪流，平常多干涸或少水。

1.2 地层岩性

(1) 崩塌块石(Qcol)：分布于坡脚前缘或坡面平缓带区域，多呈散布状，块石块径一般0.1～1.5 m左右，最大的直径可达2～3 m。

(3) 中元古界神农架大窝坑组(Pt2dw)：岩性为浅灰白色、青灰色、黄褐色薄层—中厚层状泥岩，表部强—中风化，裂隙发育，产状25°～75°∠40°～75°，为大九湖区主要地层，沟谷、陡坎或人工切坡处有出露。

1.3 地质构造

神农架地区位于大巴山前陆弧形构造带东段，以阳日断裂为界，可分为北带基底拆离带和南带神农架隆起，北带以E-W走向的基底拆离和盖层滑脱为特征，古生界盖层褶皱紧闭；南带神农架隆起周缘的盖层变形特征各异，北缘变形较弱，东缘变形很强，其西、南周缘发育特征的裙边状褶皱构造，南缘裙边褶皱以枢纽大角度倾伏为典型特征。断裂、褶皱的发育导致了研究区岩体结构破碎，裂隙发育，完整性较差。

1.4 水文地质与工程地质

地下水类型以第四系孔隙水和基岩裂隙水为主，第四系覆盖层渗透性较好，基岩裂隙水富水性较差。区内地势陡峭，坡度大，坡体结构松散，不利于地下水储存。大气降雨入渗后，向低洼处排泄。研究区降水量丰沛，年平均降水量1 170.2 mm，每年4—9月，集中全年降水量约80%左右，冬季寒冷干燥，降水量偏少。

依据区内岩土体物质组成、成因类型、工程地质性状及物理力学性质的不同，主要分为第四系松散土类工程地质岩组及较坚硬—软弱、薄—中厚层状沉积岩岩组。

2 不稳定斜坡基本特征

2.1 形态特征

不稳定斜坡位于低中山区的公路东北侧，为岩土混合斜坡，坡面多为松散碎石堆积；立面形态为不规则形状，斜坡中上部坡度较陡，中部形成平台，中下部局部较缓，坡体高度较高，斜坡周边坡度较大，总体上呈中间高两端低，立面面积约3 900 m2(图1)，坡长172 m，山顶高程约2 527 m，最大高度30 m，坡向245°，坡度30°～65°(图2)。

图1 不稳定斜坡现状图Fig.1 Current situation map of unstable slope1.中元古界神农架大窝坑组；2.第四系崩坡积层；3.基岩产状；4.灾体范围区；5.公路。

图2 1-1′剖面图Fig.2 1-1′ profile1.第四系坡堆积体；2.中元古界神农架大窝坑组；3.砂岩；4.第四系崩坡积层。

2.2 组成与结构特征

坡体为崩坡积或残坡积覆盖，碎石粒径约为0.1～50 cm，结构松散，多为强—中风化砂岩碎石，靠近南边有人工开挖形成的凹坑，基岩出露不明显。

2.3变形特征

在现状条件下，斜坡尚未发生较大规模的拉裂滑坡，仅在连续降雨或大暴雨期间局部陡斜坡段发生小规模塌滑。

3 不稳定斜坡稳定性分析

3.1 稳定性影响因素分析

不稳定斜坡稳定性影响因素主要为自然因素、地形地貌、岩土体结构等[1]，详细分析如下：

(1) 自然因素：大气降水是不稳定斜坡失稳的诱发因素，斜坡结构松散且不均匀易于降水入渗。一方面软化潜在滑面降低其力学强度;另一方面降水量大时，局部地下水位置上升形成水压力导致岩土体饱水，增加容重，对不稳定斜坡影响较大。

(2) 地形地貌：整体坡度较陡，坡体高度较高，斜坡周边坡度较大，斜坡整体稳定性较差。

(3) 岩土结构：坡体结构主要为松散碎石堆积，结构松散，粘聚力小，较易发生变形破坏。

3.2 稳定性定量分析

如前所述，不稳定斜坡稳定性主要受降水、坡体形态及岩土结构的影响，变形破坏模式为沿岩土界面滑动，采用传递系数法对坡体进行稳定性计算，采用詹布法(Janbu法)进行校核[2]，稳定性计算工况以在天然、暴雨及地震三种工况条件下进行。本次稳定性计算选取1-1′、2-2′两条剖面进行稳定性计算，其中，稳定性计算参数见表1，稳定性计算条分图见图3和图4，稳定性计算结果见表2。

表1 建议岩土物理力学指标Table 1 Suggested physical and mechanical indicators of rock and soil

图3 1-1′剖面稳定性计算条分图Fig.3 Slice chart of section stability calculation of 1-1′

图4 2-2′剖面搜索滑面稳定性Fig.4 Stability of sliding surface in secton search of 2-2′

表2 稳定性评价结果一览表Table 2 List of evaluation result of stability

编号稳定系数天然暴雨地震安全系数稳定性评价天然暴雨1-1′1.2171.0431.401.3基本稳定欠稳定2-2′1.2921.0291.391.3基本稳定欠稳定

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330—2012)中，边坡稳定安全系数取为1.3，由表2可知，天然状态下处于基本稳定状态；在暴雨条件时，处于欠稳定状态；在地震条件下处于基本稳定状态。

4 治理工程建议

4.1 治理工程方案

根据环境地质条件，不稳定性斜坡特征及其变形影响因素与破坏模式分析，结合稳定性分析评价结论与保护对象，采用格构护坡工程+排水工程+绿化工程+挡土墙工程相结合的方案进行治理。

4.2 分项治理工程建议

(1) 格构护坡工程：在坡体前缘陡坡段削坡整形后采用钢筋混凝土格构分级护坡，设置一级马道，马道宽2 m；马道以下削坡坡比1∶1.9，马道以上削坡坡比1∶1.7。

(2) 排水工程：截排水沟拟布设于坡体下缘及边缘，其两端接自然冲沟，以充分拦截雨季时的地表水，防止地表水冲涮、入渗。

(3) 绿化工程：格构纵梁埋入土中，格构间回填耕植土，种槙绿化。回填土压实度≥0.94，回填土区域种植箭竹、高山杜鹃、冷杉、桦树等适合当地气候环境的乔灌木。客土回填厚度为0.3～1.0 m，种植植被类型为乔木和灌木，其中，乔木木间距为2 m×2 m，灌木木间距为1 m×1 m，在靠近斜坡内侧种植爬藤植物，爬藤和灌木所用穴规格1.0 m×1.0 m×0.7 m。

(4) 挡土墙工程：不稳定斜坡西南侧为自然形成的土体，对坡脚形成反压，故在该处进行回填，不设置挡土墙。不稳定斜坡坡脚西北侧设置挡土墙，挡土墙高2.5 m，顶宽1.1 m，面坡比1∶0.2，背坡比1∶0.0，挡墙每15 m设置伸缩缝一道，缝宽3 cm，缝中设柏油杉板，迎水面用沥青止水；墙身设置排水孔，排水孔间距2 m，按梅花型布设，用φ110PVC管制作，外斜5%。

图5 治理工程剖面图Fig.5 Profile of harnessing engineering

图6 治理工程平面布置图Fig.6 Plane layout of governance engineering1.挡墙；2.格构绿化区；3.截排水沟；4.公路。

5 结语

通过对该不稳定斜坡的现场调查和分析，查明了该不稳定斜坡的结构特征，经对该斜坡的稳定性和影响因素分析，认为该斜坡在暴雨工况下处于欠稳定状态，需采用工程治理措施。不稳定斜坡采用格构护坡、绿化工程、排水工程和挡土墙工程相结合的方案进行治理，在消除地质灾害的同时进行地形地貌景观的恢复。由于该斜坡位于景区公路内侧，进行该斜坡治理，能有效协调周边环境，提高景区形象和经济效益。