某牵引式公路滑坡形成机理及稳定性分析

曹汝鼎CAO Ru-ding；倪振强NI Zhen-qiang

（①山东三山公路工程监理咨询有限公司，聊城 252000；②聊城大学建筑工程学院，聊城 252000）

0 引言

在山区公路施工中由于开挖或填筑会形成各种各样的边坡，由于破坏了原始地貌，使土体内部的受力平衡打破，因此引发滑坡。滑坡的分类方式有很多种，比如按滑体物质、受力状态、发生时代、规模大小等。按受力状态分类是工程常用的分类方法，可以将滑坡分为牵引式滑坡和推动式滑坡两大类。牵引式滑坡是指具有滑动条件的边坡，由于各种自然原因或人为因素造成了坡脚破坏，使边坡底部率先发生滑动，从而牵引边坡上部也发生滑动；推动式滑坡是指具有滑动条件的边坡，由于中上部堆载、填筑或加盖建筑物等原因引起边坡向下滑动，不再带动上部坡体滑动[1]。

宋东日等[2]针对某高速公路牵引式滑坡，通过受力分析和数值模拟研究了其破坏机制。路亚妮等[3]针对国家高速公路某牵引式滑坡进行研究，对地质环境、滑坡机制和稳定性评价进行了分析，提出了相应治理措施。严稳平[4]对某牵引式滑坡成因机制进行分析，计算了不同工况下的稳定状态，提出了治理方案。吴道勇等[5]以某黄土牵引式滑坡为研究对象，建立滑坡坡体变形结构，分析了可能产生的破坏模式，确定了最终失稳形态。

以上工作丰富了牵引式滑坡安全评价与加固治理的理论与实践研究，但仍存在一些问题：早期识别、演化机理与合理加固措施的确定等[6]。本文以云南干线某牵引式滑坡为例，从地质情况、受力分析、稳定性验算等方面对该滑坡的变形破坏过程进行研究，制定出相应的防治措施。其研究结果可以丰富牵引式滑坡的理论研究，为此类工程的施工提供案例参考，对公路的选址、边坡的防治以及安全监测等方面都有极大的参考价值。

1 牵引式滑坡区域地质

某牵引式滑坡位于云南二级公路改建工程原文天公路附近南倾斜坡上，有施工便道与原文天公路相联，交通比较方便。该地区气候温和，雨量充沛，为亚热带高原季风气候，受高山垂直分带控制，局部气候变化较大。月均降雨量220mm，最小降雨量11.9mm，年均降雨量1081mm，雨季为5 月至9 月，枯季为12 月至翌年4 月，地表水丰富。

西部有“V”字形冲沟，呈北西-南东向分布，沟内常年有水流淌，流量受季节性降雨控制，雨季易发洪水。滑坡区域位于“文山-麻栗坡断裂带”所形成的断层崖之西南、南温河左岸斜坡上，属构造剥蚀低山地貌。斜坡倾向南，自然坡度约22~25°，坡面呈波状起伏状，其上小冲沟较发育。因公路开挖，在南侧形成坡高13m，坡比1∶0.75 的人工边坡，坡向与自然斜坡一致。

场地下伏基岩节理裂隙发育，岩体破碎，抗剪强度低。主要发育的两组裂隙产状为251°∠83°，张开度1~4mm，结构面平直，结合性差，节理密度3 条/m，延伸长均0.5m；产状140°∠71°，呈闭合状，结合性好，节理密度5 条/m，延伸长均0.2m。

坡体地层结构上覆土层从上到下为第四系坡积含块石黏土，厚1~7m；崩积块石，厚2.5~16m，基岩为二迭系上统吴家坪组片岩。其物理力学指标见表1。

表1 坡体土的物理力学指标

由于在建公路的挖方和填方，形成了上、下台线路基，中台线桩基础部份已经完工。人类工程活动强烈，对坡体原貌破坏严重。

2 牵引式滑坡形态

滑坡周界比较清晰，前缘位于下台线上边坡坡脚处，后缘截止到拉张裂缝，两侧边界根据前缘剪出口和后裂缝展布情况及地形特征综合确定，滑坡全貌见图1~图2。

图1 牵引式滑坡全貌

图2 牵引式滑坡断面

滑坡的平面形态呈“躺椅状”，纵向上为斜坡地形，总体北高南低。滑坡后缘位于后中台线右5m，张拉裂缝发育强烈，高程为454~461m；前缘剪出口位于下台线坡脚处，高程为394~396m。滑坡后缘与前缘剪出口相对高差约60~65m。滑坡纵长约110m，横长约40m，面积约4400m2，厚度约9~9.7m，属中型碎石土滑坡。

滑动面在上覆第四系堆积层与下伏基岩的接触处，在前缘附近为块石土内软弱面。

滑坡体厚度在6.20～14.00m 之间，滑体主要成份为第四系崩坡积含块石黏土、崩积块石和上部的人工填土组成。滑体的结构具有后缘薄前缘厚的特点。上部褐黄色含块石黏土呈坚硬、可塑状态，厚达1.00～7.00m，其下为中密状块石土，岩石成份以中风化灰岩为主，直径在0.30～0.50m 大小不一的棱角状组成，最大直径可达1.00m 以上，粒径级配差，胶结能力弱。在上台线与中台线之间及中台线下边坡靠近中台线斜坡上有近期修路堆积的松散状人工填土，厚约2.00～7.50m。

滑带土主要为块石土与强风化片岩的过渡面，根据勘察报告可知，其过渡面形态不甚清晰，接触厚度在0.05~0.1m 以内。根据钻芯分析，接触部位成份相对杂乱。滑面总体倾向188°，平均倾角约23°。

滑床主要为二迭系上统吴家坪组强风化片岩，节理比较发育。滑床倾向与滑面相同约188°，纵向上后缘较缓而前缘教陡，中部稍突起的特点。因此如若发生滑坡，坡体极有可能发生解体、碎裂，若遇强降水甚至可形成小型泥石流。

3 牵引式滑坡成因及危害

3.1 滑坡成因

该滑坡成因是下台线路基开挖形成临空面，下部牵引使斜坡上覆第四系堆积层的稳定性变差；其次下台线人工边坡成形后正逢当地雨季，在暴雨作用下，加速了人工边坡上覆第四系堆积层滑动，最终导致了滑坡灾害的发生。

滑坡体主要由崩解的坡积含块石黏土、块石和修路堆积的人工填土组成，力学性能差，抗剪强度低。尤其是黏土层及充填于块石间的黏土遇水易泥化，抗剪强度急剧降低，为滑坡发生创造了内因。

斜坡坡度22~25°，自然地形横坡较陡。加之本次修路时下台线为挖方路段，以1∶0.75 坡比进行路基开挖，形成了高约13m 的人工边坡，为滑坡发生提供了空间。

不利的气象水文是滑坡产生主要外部因素。该区气候湿润，降水丰富且多为暴雨。降水入渗使滑坡体的土重度大大升高，也降低了滑带土的抗剪强度。

土体性质差、坡度陡、降水多三个方面因素共同作用下，在外部开挖产生临空滑动面后，下部牵引上部滑动，最终造成坡体的滑动。

3.2 滑坡危害

根据稳定性分析，该滑坡体处于欠稳定状态，如不进行抗滑处理，在持续降雨、地震作用或交通振动作用下，有可能再次滑动。若该滑坡再次启动，势必对公路营运安全构成极大的威胁，同时恢复正常营运难度较大，故应提前对该滑坡体进行治理。

该滑坡分别在6 月初和7 月底先后发生两次滑动。第一次滑动分二级，第一级滑体后缘位于下台线边坡坡口北约32m，滑壁高约0.5m；第二级后缘位于中台线右5m，拉张裂缝较发育，宽约1~3cm，延伸长度约2~4m。滑动使下台线边坡坡面鼓出，尚未滑动破坏，中台线4~12#桩孔位移，最大位移量约0.3m。第二次滑动使第一次滑动变形进一步加剧，最终导致下台线边坡滑动至路基右肩处，路基被掩埋。

4 牵引式滑坡稳定性评价及治理

4.1 稳定性分析

不平衡推力传递系数法是计算折线型滑动面或组合型滑动面滑坡的剩余滑动力和稳定性的常用计算方法，已在公路、铁路、水利等部门进行了广泛推广。由于本次滑坡的断面较均匀，因此选定图2 的断面进行计算。

工况分三种情况进行计算：自然状态、暴雨状态和地震状态。

计算时，滑坡体崩解坡积含块石黏土、崩解积块石及近期修路堆积的人工填土的重度和抗剪强度分布根据现场大容重测试和现场水平剪切试验辅以室内试验结果综合确定。最终计算所采用的抗剪强度参数见表1，计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算

滑坡稳定性计算结果表明：滑坡体在天然、暴雨和地震状态下，均处于欠稳定状态，建成后存在安全隐患，需要进行防治处理。

4.2 治理措施

通过以上分析可知，此滑坡体属中型碎石土牵引式滑坡，主滑方向为188°，按不平衡推力传递系数法计算此边坡现处于欠稳定状态，在突发暴雨、地震作用或交通振动作用下，都可能引起滑坡的再次滑动。

根据《公路工程抗震规范》可知，此场地抗震设防烈度大于6 度，设计基本地震加速度值取0.05g，设计地震分组为第一组。拟建的抗滑桩设计应按此设防烈度进行抗震设计，防止地震放大作用的破坏。

地下水比较丰富，降雨时容易形成沟谷汇水，地下水主要赋存于上覆第四系崩积块石层和下伏基岩节理裂隙中，地下水位埋深4.80～12.30m。

结合滑坡现状及工程重要性，保留原先的施工填土，采取支护+排水的治理方法。

①采用抗滑桩支护：在拟建公路下台线左边坡坡脚处设置抗滑桩，在中台线填方段设置锚拉抗滑桩。

②采用地表+地下排水：在滑坡后缘两侧设置横向截水沟和竖向排水沟，完善斜坡表面排水系统；在下台线左边坡近坡脚处设置仰斜式泄水孔。

抗滑桩施工时应做到及时支护，避免开挖时间暴露过长。严格控制爆破、机械振动和交通振动等扰动，加强监测。

5 结语

本文通过研究某典型牵引式滑坡，从所处环境、人为扰动两个方面，对其失稳机理进行了研究，对其稳定性进行了评价，提出了相应的治理措施，得到以下结论：

①人为破坏即坡脚开挖是造成边坡滑动的主导因素，因此在工程建设中必须减少对原有工程的破坏。另外，在本工程中填筑土也起到了加剧破坏的作用。

②土体性质差、坡度陡、降水多三个方面因素共同作用下，有可能触发滑坡的再次滑动。

③治理措施采用支护+排水，支护为主要措施，排水为次要措施。