在建公路滑坡成因分析及应急抢险处治

龙 维，王汉兴

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州 贵阳 550081)

1 概述

某公路位于贵州安顺境内，其建设对改善沿线交通状况，促进区域内人流、物流流通，加速地区经济社会发展意义重大。滑坡发生在在建公路K31+850～K31+910右侧，滑坡周边有手工艺品厂及大量民房分布，若不进行快速有效的处治，在降雨、震动荷载等作用下滑坡将会进一步发展，诱发更大规模滑坡，阻断交通，破坏周边建构筑物，将给当地民生带来严重影响。因此，本滑坡的处治被列为应急抢险工程。

本文以此滑坡为研究对象，对滑坡区气象水文、地形地貌、地层岩性、地质构造等主要孕灾因素进行详细调查研究，分析滑坡的成因及致灾机制，对滑坡滑带参数进行反演并计算分析了滑坡稳定性现状。以研究结果为指导依据，结合抢险处治工期要求，提出了以抗滑上挡墙及完善坡面截排水措施的短工期滑坡综合处治方案，实施效果良好。

2 地质环境条件

该区域为贵州高原向广西丘陵过渡斜坡地带低中山盆谷区，属于低中山构造剥蚀、侵蚀地貌，以山地丘陵为主。项目区属珠江流域红水河水系格凸河上游支流，大气降水是地下水补给的主要来源。该区域属亚热带季风湿润型气候，为中亚热带与北亚热带的过渡地带，气候温和宜人，雨水充沛，多年平均降雨量为1 337 mm，山区小气候突出。

区域地层岩性为第四系(Q)残坡积褐色、褐黄色粉质黏土、碎石土，基岩为三迭系中统边阳组(T2b)泥岩、粉砂质泥岩，强风化层较厚，岩体破碎。滑坡区发育有向斜构造，向斜东翼岩层综合产状245°∠38°，向斜西翼岩层倾角变化较大，为13°～30°，综合产状85°∠15°，滑坡发生于向斜西翼。区域地震动峰值加速度为0.05g，地震反应谱特征周期为0.35 s，地震基本烈度为6度。

3 滑坡特征

该滑坡主滑方向94°，主滑向长约45 m，滑坡宽约55 m(见图1)。滑坡后缘、滑坡西北侧裂缝发育，边界明显，滑坡东北侧未见明显裂缝发育。滑坡上部坡体滑动挤压，中部变形明显，滑坡体中上部表面波状起伏，可见数条横向裂缝，滑坡前缘未见明显剪出口。

滑坡表面大部分为耕植土，土壤呈暗黄褐色，结构松散，厚度0.5 m～1 m，耕种有农作物。耕植土以外的其他区域植被发育，以灌木和低矮乔木为主，滑坡体中部为乡村道路。滑坡体上部大致与主滑向相同方向发育有冲沟，冲沟内植被发育(见图2)。

滑坡后缘边界位于手工艺品厂(原村小学旧址)前操场东南角，混凝土地面明显拉裂错动，裂缝长约20 m，宽10 cm～15 cm，上下错动约3 cm～15 cm(见图2)。

滑坡西南侧边界位于混凝土台阶上及民房后侧，地表可见局部开裂，裂缝长1 m～3 m，宽0.1 m～0.3 m，局部陡坎地段可见垮塌；滑坡东北侧主要为耕植土区域，地表未见明显裂缝。

滑坡中上部发育多条裂缝，主要分布于乡村便道路面，裂缝延伸方向大致为北东-南西向，地面可见缝长2 m～5 m，缝宽0.1 m～0.4 m。

根据现场地质调查及勘探资料，滑坡体厚度2 m～9 m，滑坡体主要组成物质为粉质黏土、泥岩，滑带厚0.1 m～0.5 m，滑床为粉砂质泥岩(见图3)。滑床岩层产状82°∠17°，滑坡为覆盖层沿岩层表面顺层滑动。K31+900往大桩号方向开挖边坡可见基岩出露，基岩未见变形。滑坡整体呈现坐落式特征，为推移式沿基覆盖界面滑动浅层滑坡。

4 滑坡成因分析

滑坡的形成受地层岩性、地形地貌及地质构造等因素的控制，雨水作用、人类工程活动及地震荷载等是滑坡形成的诱发因素[1]。通过现场调查研究结合地质勘察资料，分析认为该滑坡的发生主要有以下几方面原因。

4.1 原有病害

调查发现滑坡中部乡村便道路面上原来已有裂缝，因裂缝较窄，不影响乡村便道通行，未引起足够重视，加之乡村便道内侧简易排水沟排水不通畅，坡面汇集的雨水不能快速引排。裂缝的存在及不通畅的排水沟为大量雨水下渗入滑坡区提供了可能。

4.2 特殊地质条件

不同地质时期形成的岩土体具有不同的物理、力学特征，不同性质岩土体的接触面往往就是滑坡的滑动面，这是因为：接触面以下的岩土体有时透水性较差，上覆岩土体渗入的水分在接触面附近聚集，充当了不同性质岩土体之间“润滑剂”的作用，含水量增加使岩土体自重加大，导致滑坡稳定性降低[2-4]。滑坡处于向斜构造西南翼，岩层产状82°∠ 17°，岩层倾向坡体临空方向，为顺层边坡，整体地质条件利于滑坡的形成(见图3)。滑坡区覆盖层主要为松散粉质黏土，透水性强，抗剪强度较差，下伏基岩为泥岩，为相对隔水层，土岩界面易软化形成软弱滑带。顺层泥岩起到隔水作用，雨水下渗后，坡体内雨水难于快速排走，坡体内部大量积水，导致土体渗流场发生变化，孔隙水压力上升，岩土体抗剪强度降低，容重增加，导致滑坡发生。

4.3 地形条件

滑坡位置为山谷向山脊过渡斜坡地带(见图1)，山谷区域利于雨水汇集，乡村便道为雨水流通提供了通道，汇集的雨水沿乡村便道顺流而下，从而汇入滑坡区。

4.4 工程边坡开挖

滑坡段路基右侧开挖边坡高度2 m～5 m，边坡坡率为1∶1，边坡仅进行常规绿化防护，且滑坡发生时绿化防护未实施。因边坡开挖切脚，使得上部岩土体临空而失去支撑，为滑坡的发生提供了有利条件。

4.5 降雨诱发

滑坡发生正值雨季，雨季连续降雨导致雨水对坡面持续的冲刷，雨水下渗导致坡体土颗粒分散流失，加剧滑坡中部乡村路面原有裂缝持续发展，进一步为雨水的下渗打开通道。根据现场走访及气象资料，滑坡发生当天区域发生大暴雨，雨量大、历时长，雨水从表层松散土层及乡村便道上已有裂缝快速下渗，诱发滑坡。

5 滑坡治理

针对该滑坡的特征，遵循“一次根治，不留后患”的原则，采用稳定为本，加固为主，排水、防护并重的综合处理措施，确保施工中的临时稳定和通车后的长期稳定，同时，因滑坡周边分布有大量民房及手工艺品厂，滑坡进一步发展将会导致严重民生问题，应急抢险要求，处治方案必须能快速实施。

5.1 参数反演

因滑坡已经产生了明显滑移错动，势能及动能均明显降低。反演假定滑坡处于极限平衡状态，将滑动力(力矩)与抗滑力(力矩)代入计算中，反求岩土综合抗剪强度参数，反算过程通过理正岩土软件实现。滑坡体主要组成物质为粉质黏土、泥岩，且根据现场调查，滑坡主要沿基覆界面滑动。正常工况反算稳定性系数取值为1.1，暴雨工况反算稳定性系数取值为0.98，反算结果结合经验类比得滑动面抗剪强度参数见表1。

表1 滑动面抗剪强度参数反算及滑坡稳定性计算结果

5.2 滑坡稳定性计算

分别计算了正常工况及暴雨工况下滑坡稳定性情况，见表1。由计算结果可知，滑坡在正常工况下处于欠稳定状态，在暴雨工况下处于不稳定状态，暴雨影响下滑坡会再次发生滑动，影响国道的顺利建设及安全通行，危及周边建构筑物的安全，需进行处治。根据《公路路基设计规范》，计算滑坡推力时，正常工况稳定安全系数取1.25，暴雨工况稳定安全系数取1.15[5]。

5.3 工程处治措施

根据该滑坡的形貌特征、地形地质条件、稳定性计算分析及下滑力计算结果，结合应急抢险要求“安全、经济、美观”原则，采用最大剩余下滑力进行设计，即暴雨工况下安全系数为1.15时345 kN/m的剩余下滑力。根据工程经验，挡墙材料易取、施工快捷、短期能满足支挡要求及投资可控，决定采用抗滑挡墙对滑坡坡脚进行加固支挡，同时加强坡面截排水，疏通原有截排水沟。经计算，滑坡坡脚设置高5 m～7 m抗滑挡墙，挡墙面坡坡率1∶0.5，挡墙背坡坡率1∶0.25，墙底倾斜坡率1∶0.2，挡墙抗滑力满足支挡要求。挡墙实施效果见图4。

6 结语

本文以某在建公路滑坡应急抢险处治工程为例，以滑坡成因及稳定性的研究结果指导处治方案设计，得到以下结论与认识：

1)利于汇水的地形条件及特殊的地质构造条件是滑坡发生的内在因素，开挖边坡切脚临空后降雨作用诱发滑坡的发生，滑坡在正常工况下处于欠稳定状态，在暴雨工况下处于不稳定状态，存在进一步滑动从而引发更大规模滑坡可能。

2)覆盖层透水性较好，而下伏顺层泥岩起隔水作用，在持续降雨作用下，土岩界面易软化形成软弱滑带，排水不畅后，孔隙水压力上升，岩土体抗剪强度降低，容重增加，导致滑坡发生。泥岩等软弱岩体沿基覆界面滑坡在工程中应引起足够重视。

3)以理论计算结合现场实际工程情况，提出抗滑挡墙支挡处治措施，实施工期及处治费用均可控，满足应急抢险要求，治理效果良好。应急抢险处治以材料易获得、施工速度快为原则。