岩溶地区滑坡勘察中综合勘察方法的应用

邓海荣DENG Hai-rong

（上海勘察设计研究院（集团）有限公司，上海 200093）

1 工程概况

贵阳某场区长约920m，宽约200m，面积约为0.2km2，主要功能为车辆停车场、车辆检修基地等。其中场区西南侧主要为挖方部分，形成长约180m，高约35m，坡度近30°～45°，走向近西北-东南向的边坡。根据设计方案，该边坡采用四级放坡，除第一级边坡采用抗滑桩外，第二～四级边坡采用放坡+锚杆框架梁内植生袋植草（3×3）支护，坡率依次为1:1、1:1.25、1:1.5。当第三级及第四级边坡锚杆梁已施工完成，正在组织第二级边坡锚索施工时，边坡发生大面积坍塌。坍塌区域纵长约100m，宽约55～100m，形成错落台高约1～2m，滑动方量约35000m3，属小型滑坡；主滑方向60°，与坡面走向基本垂直。滑动面形态上部陡，中下部趋缓，前缘总体呈圆弧状。

滑坡场地属溶蚀峰丛谷地地貌，地面起伏大，原为斜坡沟谷地段，植被茂盛，勘察期间以按1:1～1:1.5 坡率进行了削坡处理。场地内第四系覆盖层厚度普遍较大，一般厚约2.0～8.0m，结构松散～稍密，主要为硬塑～可塑状红粘土；场地滑塌后表层滑塌体厚约2.0～6.0m，含原有边坡支护框架梁结构和钢筋、锚杆、边坡表层土体和岩块，全～强风化状为主，结构松散，成分较复杂。下伏基岩主要为三叠系下统罗楼组（T1l）泥质灰岩，局部分布砂质泥岩，岩层呈单斜产出，地质构造简单，岩层产状80°～85°∠15°～17°。场地发育两组主要节理，节理1：185°～190°∠72°～78°、节理2：270°～275°∠75°～82°，延伸性较好，间距25～100cm，微张至张开型，主要为泥质充填，部分为方解石脉填充。

测区由上至下分布多层软弱夹层（J1～J5），呈薄层状，层厚一般约5～10cm，颜色呈灰白～灰绿色，主要分布于泥岩中以及灰岩、泥岩交界部位，其产状与岩层一致。

2 勘察方案

本次勘察采用工程地质测绘和调查、工程钻探、现场原位测试、物探和室内试验相结合的综合勘察方法，勘察工作量布置如下：①依据1:500 地形图进行实地工程地质测绘和调查工作。在综合分析已收集到的测区区域资料基础上，主要进行了工程地质填图、微地貌单元的划分和岩体结构及构造面产状、性质的调查，圈定滑塌区域范围。②沿设计轴线布置高密度电法物探测线，对滑塌体厚度、滑移面分布情况进行探摸，同时采用钻探进行验证。③在坡脚布置探槽，并在2 孔内进行了电视摄像，通过地质测绘、探槽探坑、孔内电视摄像及钻探等手段，查明软弱结构面的分布情况。④布置3 组现场直接剪切实验，对软弱夹层的原位剪切强度进行测试。⑤采取岩样及软弱夹层样品，进行室内剪切试验、膨胀性试验以及化学成分检测。

勘察方案布置如图1。

图1 勘探工作量布置示意图

3 高密度电法物探测试

高密度电法属于电测深法的一种，电测深法是在同一测点上逐次增大供电电极距，使勘探深度由小逐渐加深，于是可观测到测点处沿深度方向上由浅至深的视电阻率的变化规律。通过对反映地电断面变化的电测深曲线的分析，可以了解深度方向上地质剖面的特征。

沿设计轴线布置7 条高密度电法物探测线，查明岩土体分层结构以了解滑坡体底界面分布情况，采用的物性参数为视电阻率值，反映在工程地球物理条件上即顺层（顺坡）向表层的低阻层（尚未滑动或处于蠕变期的结构密实的表层土及风化岩体）或相对高阻层（已滑塌的结构松散的表层土及风化岩体）。

本次工作采用断面测深技术，其与常规测深技术的最大区别在于，断面测深技术是把整条测线的数据当成一个整体进行分析，即二维层析成像分析。本次物探采用温纳装置，工作电极距5m，层数（隔离系数）最大为13 层，接地条件不良地段采用浇水、敷泥或加电极的方式进行改善测量。高密度电法数据经处理得到反演色谱图后，与钻探所揭示的地质模型进行对比，选择合适的反演结果使用专业软件绘制成图进行资料解释。

典型物探测线成果图如图2。

图2 典型物探测线成果图

由图知，WT4～WT4’剖面中，地表以下厚度4.5～7m，平均厚度约5m 范围内为层状相对高阻体，视电阻率值约140Ω·m～160Ω·m，推测为结构松散的表层土及风化岩体；WT6～WT6’剖面中，地表以下厚度5～10m，平均厚度约7m范围内为层状相对低阻体，视电阻率值约20Ω·m～50Ω·m，推测为结构密实的表层土及风化岩体。下伏岩体视电阻率值约80Ω·m～800Ω·m，推测为较完整基岩，二者接触带呈现明显视电阻率值差异，将该差异带推测为滑动面或潜在滑动面。

4 钻探及孔内电视摄像

在滑坡体上钻探采用单人背包式（TB20 型）岩芯钻机，该设备携带轻便，适用于交通不便或野外恶劣工作环境下的钻探工作，本次主要用于获得滑坡体厚度、滑移面界线等资料，以供物探反演分析及验证使用。在坡脚及外围钻探采用常规XY-1 型钻机，单动双管取芯钻具取芯，钻孔孔径110mm，主要是获得软弱夹层分布深度并取样以及成孔供孔内电视摄像使用。通过对比分析物探及钻探成果，确定边坡沿软弱夹层进行滑移。（图3）

图3 典型地质剖面图

5 原位测试及室内试验

本次勘察在软弱夹层埋深较浅且场地条件较好的区域布置3 组现场剪切实验（DJ1～DJ3），以获得软弱夹层在饱和状态下的抗剪强度及滑移后残余强度。本次勘察采取5 组中风化砂质泥岩样品进行自由膨胀率试验和饱和吸水率试验，测得自由膨胀率为0.39%～0.52%，饱和吸水率为1.12%～1.38%，不具膨胀岩特征[1]。对测区两个软弱夹层（J1、J2）样品进行化学分析及X-衍射分析，根据化学分析结果和X-衍射分析中矿物特征衍射峰的高低，得出其粘土矿物以水云母（伊利石）、蒙脱石为主。同时通过室内自由膨胀率试验，软弱夹层自由膨胀率为31%～33.7%，综合分析得出软弱夹层系弱膨胀性软岩[1]。软弱夹层厚度较薄，难以取得原状样，本次采取扰动样进行室内重塑土剪切试验。通过现场剪切实验以及室内重塑土剪切实验，测得软弱夹层抗剪强度指标如表1。

由表1 可见，室内重塑土剪切试验指标系软弱夹层经粉碎后重新制样试验所得，其参数较原位测试有较大差异，可靠性较差。

表1 软弱夹层的抗剪断强度一览表

6 边坡稳定性分析评价

6.1 边坡变形破坏模式

各种资料及调查分析表明，诱发滑塌主要是边坡开挖后形成了临空面，破坏山体的支撑部分，使岩土体失去平衡，加上连续降雨天气，使雨水入渗导致滑体自重增加，而软弱夹层排水的不畅使其浸泡软化，抗剪强度急剧降低，加剧了边坡滑塌的活动进程。

6.2 软弱结构面抗剪强度确定

滑坡的每一次滑动都可以看成是一次大型的模型试验，对于曾经产生过滑动的滑坡，滑动带在滑动前瞬间处于极限平衡条件下，此时的稳定系数为1.0，由此反算得出的抗剪强度指标即代表整个滑面上的平均指标[2]。

按《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）第13.3 节推荐的公式[3]对软弱夹层的抗剪强度参数进行反演估算如下：

图4 估算断面4-4'

反算边坡下滑前滑动带的抗剪强度如表2。

表2 软弱夹层反算参数

反算边坡下滑前滑动带的抗剪强度如表3。

图5 估算断面6-6'

表3 软弱夹层反算参数

根据上表可知当稳定系数为1.0 时，所得的抗剪强度指标和现场剪切试验所得的参数较为吻合，综合建议采用φ=11.4°，c=10.1kPa 作为软弱夹层抗剪强度指标。

6.3 边坡防治方案建议和注意事项

根据该边坡特点，建议设计、施工在后续整治中注意以下问题：①在施工前必须合理安排好各工序的施工顺序，确保施工有序安全。②及时对滑塌体以及坡顶填土进行清除，清除时建议由上至下进行，避免产生新的滑塌。③施工时加强坡顶截水、开挖面止水、隔水工作。施工场地临时性排水措施应满足连续降雨、暴雨和施工用水等的排放要求。④开挖时应谨慎采用爆破法施工，减少对岩土层的扰动，同时加强三、四级边坡的支护。⑤减少开挖面规模，做到随挖随支护，减少岩、土面暴露时间。⑥场地内尚未稳定，抗滑桩施工若采用人工挖孔桩，应采取有效的护壁、截、降（排）水及通风等安全措施。

7 结束语

①单一的、传统的工程地质钻探勘察揭露的地层仅仅是一个钻探点的地层情况，而物探成果虽能得到连续的断面，却往往因为手段间接使得物探解释成果的可靠性与物探专业人员掌握地质资料的程度密切相关。本工程在滑坡勘察中，尝试将地质调查、钻探勘察、物探工作有机结合起来，互相验证，不失为一种有效的勘察方法。②针对边坡稳定性分析的关键参数-抗剪强度，剪切试验因受各种条件限制，局限性很大，无法模拟实际滑面上不同部位各种因素变化的实况；采用反算法得到的抗剪强度指标受制于反算条件是否完备与可靠，且只能代表整个滑面上的平均指标，具有一定的局限性。确定抗剪强度，仍需要综合进行考虑。