龙穆尔沟DH4-2滑坡防治之启示

张永康

（中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000）

青海省省道S 101线西（宁）—久（治）公路是青海省南部的重要省道公路，地处青藏高原山区，沿线地形起伏大，地貌变化大，地层岩性差，地质构造复杂，褶皱和断裂极发育，滑坡病害极发育[1]。龙穆尔沟DH4-2滑坡位于路线里程K339+090～K339+157段，2002年11月，经公路勘察后设计以路堑形式于滑坡的前部通过，削弱了滑坡前部抗力，施工完毕后，2005年8月滑坡中部距路线25 m处出现一条长约20 m的裂缝，滑坡两侧出现羽状剪切裂缝，路堑坡脚出现了鼓胀裂缝，滑坡的典型外貌已经形成，一旦各种不利因素齐集，即有可能大动致路线中断甚至产生安全事故，建设单位随即组织相关单位对该滑坡重新勘察设计，方可成功治理该滑坡。

1 滑坡概况

DH4-2滑坡位于龙穆尔沟东岸，所在山坡自然坡度较平缓，后部为一基岩陡壁，滑坡前部发育龙穆尔沟东支沟，支沟走向SW35°。滑坡顺路线方向宽67 m，垂直路线方向长125 m，最大厚度8.0 m，主滑方向为SW82°，体积约4.2×104m3，为小型堆积层滑坡，如图1所示。

图1 滑坡全貌

2 区域地质环境

2.1 地形地貌

本区属中高山区，构造作用以剥蚀切割为主，冲沟发育，滑坡自然坡度前部25°～30°，后部40°～45°[2]。

2.2 地层岩性

地层主要为：第四系崩坡积、残坡积黏土，第三系渐新统紫红色泥岩、泥质粉砂岩，白垩系下白垩统红色砂岩、砂砾岩。

（1）第四系堆积层：主要为褐红色砂黏土，硬塑-半坚硬，成因为崩坡积、残坡积，主要分布于山坡表层，堆积于缓坡地带[2]。

（2）第三系渐新统紫红色泥岩、泥质粉砂岩夹中厚层砂岩：岩石固结度低，成岩性差。龙穆尔沟东岸岩层产状为：NW40°～65°/NE6°～12°。

（3）白垩系下白垩统红色砂岩、砂砾岩：主要分布于拉家寺断裂F2以北，岩石坚硬，强度较高，支持高陡的边坡。受断裂影响，节理、裂隙发育。

2.3 滑坡变形原因分析

2.3.1 特殊的岩土性质

DH4-2滑坡为堆积层滑坡，崩坡积、残坡积成因地砂黏土堆积层下伏第三系泥岩，地表水下渗至泥岩（相对隔水）顶面后聚集，使泥岩顶面地层软化，诱发滑坡滑动[3-4]。

2.3.2 强烈的构造是内部条件

DH4-2滑坡路段位于拉家寺断裂F2、南北向断裂F6、北北西向断裂F7交汇（图2）地带，构造强烈，岩体节理、裂隙发育，有利于地表水的下渗，对软化滑动面、促使滑坡提供了有利条件[3]。

图2 滑城区地质构造纲要图

2.3.3 特殊的高原气候

滑坡区地处青藏高原东南部夏凉冬寒半干区，秋冬季多降水。因岩体节理裂隙发育，地表水下渗后，冬季泥岩及其上堆积层发生冻胀，翌年夏初消融，使堆积层与泥岩接触带产生泥化，物理力学指标降低，促使表层堆积层向下蠕动，至冬季再冻结，周而复始，致使滑体不断蠕动下滑。

2.3.4 滑坡前部削方和暴雨加持

公路以路堑形式在滑坡前部通过，削弱了坡体下部的抗力，严重影响了DH4-2滑坡的稳定性。另外，2005年8月当地暴雨，地表水下渗致使滑体含水量在短时间内迅速提高，滑体重量和下滑力增大，坡体孔隙水压力增大，有效应力降低，滑带土物理力学指标降低，抗滑力减少，在暴雨中滑坡后缘张裂缝中充水，形成的静水压力使下滑力增大，浮托力使滑体对滑床的正应力减小，从而使摩阻力降低，最终诱发滑坡变形[5]。

3 滑坡防治设计

该滑坡规模小，变形特征明显。根据各滑坡当前的变形状态及当地实际情况，拟采用支挡工程结合截排水措施的方案处理。

3.1 支挡工程

支挡工程位置滑坡推力采用传递系数法进行计算，该方法为规范推荐[6]，应用广泛且经实践证明行之有效，其计算图示如图3所示。

图3 剩余下滑力计算图示

计算公式如下：

式中ψi=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）tanφi

Ti、Ti-1——第i和第i-1滑块剩余下滑力（kN/m）；

FS——安全系数；

Wi——第i滑块的自重力（kN/m）；

αi、αi-1——滑面倾角（°）；

ψi——传递系数；

φi——滑面内摩擦角（°）；

ci——滑面岩土黏聚力（kN/m）；

li——第i滑块滑面长度（m）。

经三种工况下分别计算分析，并与主动土压力对比，取最大值作为控制推力，根据计算结果，于滑坡前部设抗滑桩以平衡滑坡推力（图4）。

图4 治理工程平面图

3.2 截排水工程

针对滑坡地表水、地下水均较丰富的特点，于滑坡体后部泉水出露处以下设置一道截排水沟，将自然沟内的水排至龙穆尔沟东支沟内，桩间设仰斜排水孔疏排地下水。

4 配合施工与调整设计

滑城防治工程于2006年11月正式交付施工。在配合施工过程中，秉持“信息化施工、动态设计”的思想，对各项工程措施开挖揭露地层逐一核对，以调整设计使其更加符合实际[7]。第一批抗滑桩井开挖即发现，桩位处滑带软弱层埋深比勘察时增大1.5～2.6 m。经取样分析知其原因有二：①勘察期间仅布设2条地质剖面，钻孔揭露地层广度和精度有限；②第三系红层泥岩水理性较强，软化系数在0.03～0.06。饱水状态相对于干燥状态强度衰减达95%以上，即使相对于天然状态，其强度衰减也在85%以上。红层泥岩是一套相对不透水和弱透水地层[8]，抗水性差，持水性强，DH4-2滑坡体含水量较高，在各种不利因素影响下，地层逐渐软化并向下发展。此时原设计抗滑桩锚固段难以提供足够的反力，需及时调整设计。结合当时的施工条件，经充分计算分析，同时节约钢材和水泥等材料，将原设计的普通抗滑桩变更为锚索抗滑桩。其余工程现场条件与原设计基本吻合。

5 治理滑坡得到的启示

滑坡防治工程于2009年10月实施完毕并交付验收，至今已逾13年，据跟踪调查，滑坡未见进一步变形，路线运营正常，治理效果显著，如图5所示，总结其成功经验，可得到以下启示：

图5 治理工程断面图

（1）本区域的第三系红层泥岩水理性强，软化系数低，沿此套岩层顶面滑动的滑坡，滑带土往往向下发展，滑坡防治设计工作者应有一定的前瞻性，预料到这种情况，抗滑桩锚固段应适当考虑延长。

（2）防治滑坡时，施工揭露滑面埋深与勘察时相比往往有变化，主要原因是勘察钻探揭露地层的广度和精度有限，也有可能是特殊的地层在开挖扰动、地下水作用、自然环境改变等条件下发生变化，致使原设计防护工程不能满足实际需求而不得不调整设计方案，本案例再一次证明配合施工的重要性，以及防治滑坡“信息化施工、动态设计”思想的正确性。