某公路隧道进口滑坡勘察及稳定性评价

张国银

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032）

1 概况

某公路隧道为左右线分离式隧道，两隧道左侧边墙最大间距约为25 m，隧道右线全长2 288 m，隧道底板最大埋深178.36 m；隧道左线全长2 308 m，隧道底板最大埋深177.26 m。左右线均属长隧道，隧道总体走向呈257°～266°。

根据勘察结果，隧道进口位于基岩陡坡上，基岩岩性由三叠系刘家沟组强风化砂岩夹薄层泥岩组成，坡面植被发育，岩层受风化影响，节理裂隙较发育，岩体较破碎，且岩层倾向与边坡坡向一致，呈不利组合，仰坡稳定性较差。

施工过程中，在进口端洞顶截水沟、边仰坡施工完成后，左右洞之间边仰坡山体发生滑塌，见图1。根据现场调查，隧道左洞仰坡在距离洞口约50 m处出现一条长40 m，宽1.2 m，深约6 m左右的斜向裂缝，洞口边坡整体处于不稳定状态，属于被开挖切脚的顺层岩质边坡滑坡[1]。

图1 滑坡全貌照片

2 工程地质条件及水文地质条件

2.1 地形地貌

隧址区地貌单元为侵蚀剥蚀基岩中山区，区内地形起伏较大，冲沟发育，隧道与山体走向斜交。隧道进口为基岩陡坡，植被发育，主要为松木等。隧道地表海拔高程介于1 093～1279 m，相对高差约为186 m。

2.2 地层岩性

勘察区范围内地层主要由三叠系刘家沟组砖红色中-厚层细粒长石砂岩、粉砂岩为主，上部夹泥岩、砂质泥岩或砂质页岩，中下部为中-厚层状砂岩偶夹少量薄层泥质砂岩。整个隧道围岩97%位于该组地层中。钻探揭示其强风化层厚度为10～15 m。

2.3 地质构造

项目区展布于Ⅱ级构造单元吕梁-太行断块及叠加于其上的Ⅲ级构造单元沁水块坳内，路线所处的Ⅳ级构造单元为郭道-安泽近南北向褶带，隧址区构造较复杂，隧道中部发现一南-北向对称背斜构造-Sb，滑坡附近无断层通过。隧道进口岩体产状：94°∠22°，发育两组节理产状：180°～190°∠75°～82°（3条 /m），90°～95°∠67°（6条 /m）。

由图2、图3可知，岩层倾向和隧洞进口坡面倾向基本相同，属顺向坡，所发育的两组优势节理倾角皆比较大，因此存在沿层面和节理面组合面滑坡的可能性，呈不利组合关系。

图2 隧道进口节理走向玫瑰花图

图3 结构面赤平极射投影图

2.4 水文地质

隧址区围岩岩性以中-薄层状砂岩为主，偶夹薄层砂质泥岩，砂岩具大孔隙或裂隙，是很好的含水介质，有利于大气降水的下渗补给，而砂质泥岩具有一定的隔水性，使地下水进一步富集。

隧址区地表小型冲沟发育，大部分属于季节性冲沟，平时无水，雨季可形成短暂水流，隧道出口分布有少量地表水，其水面标高高于隧道前半段设计标高，说明隧洞内有地下水分布，地下水类型为碎屑岩裂隙水，补给来源主要靠大气降水。

3 滑坡工程地质特征

3.1 滑坡形态特征及现状

该滑坡从滑动特征上，可分为南北2块次级滑体。

①号次级滑体（北侧）已经发生整体滑动，坡体变形较为剧烈，平面形态近似纺锤形，滑体周界清晰，主要受岩体2组节理裂隙控制，后缘（见图4）呈陡坎状，较为光滑，可见明显擦痕，高度约3.5 m左右，南侧周界（见图5）较为平整，为岩体一组（275°∠67°～75°）结构面，深度3～4 m，北侧周界位于软弱面与砂岩分界位置，较为明显，前缘剪出口已被滑坡掩埋，根据施工单位介绍，剪出口位于斜坡底部软弱夹层位置；滑动面位于砂岩所夹的泥岩接触面，厚度约0.01～0.02 m，滑动倾角为20°～25°左右。滑体主要由三叠系刘家沟组强风化砂岩夹薄层泥岩构成，滑坡体块碎石多呈稍密状，且局部含孔隙水稍明显，有渗水现象，滑坡体中南部相对较厚，北侧较薄，其主轴长约80 m，平均宽度18 m，滑体厚度5～8 m，滑体体积约0.6万m3，滑动方向98°，与岩层倾向基本一致，滑坡体自然坡面20°～30°，坡面上以松木为主。属小型顺层基岩滑坡。

图4 滑体后缘裂缝

图5 滑坡南侧周界照片

②号次级滑体（南侧）尚未发生整体滑动，但后缘已经出现拉张裂缝，滑体处于蠕动挤压变形阶段，裂缝宽度约10～25 cm，深度约10～30 cm，延伸长度为8 m左右，且有扩大的趋势。平面形态近似纺锤形，②号滑体主轴长90 m，平均宽度16 m，滑体厚度约7～9 m，滑体体积约1.15万m3；根据现场调查和前缘剪出口（渗水点）分布位置，滑动面可分为浅层和深层两层（见图6），目前浅层滑动面有剪出迹象，深层滑动面剪出迹象不明显，根据分析，深层滑动面与①号滑体的滑动为同一层。

图6 ②号滑体前缘剪出口（潜滑面）位置

3.2 滑坡成因分析

3.2.1 地质内因

滑体主要由三叠系刘家沟组强风化砂岩夹薄层泥岩组成。岩体呈强风化，节理发育，层面平滑，结合程度较差；发育两组节理：180°～190°∠75°～82°（3条 /m），90°～95°∠67°（6条 /m），节理面无充填或泥质充填。岩层产状为94°∠24°，岩层倾向与边坡同向，且岩层产状与节理形成一个楔形体，呈不利组合关系。同时泥岩夹层遇水土体强度降低，形成软弱结构面，为坡体滑动提供了条件[2-3]。

3.2.2 外因

由于隧道洞口开挖，破坏了山体自然平衡状态，前缘形成临空面，坡面岩体破碎，雨水下渗，导致泥岩夹层遇水软化，形成软弱结合面，坡体沿软弱面牵引中后部土体向斜坡低地滑动，造成边坡滑塌。

3.3 滑坡稳定性评价

3.3.1 工况及计算方法选择

根据《公路路基设计规范》（JTG D30—2015），分别从正常、非正常2个工况对主滑断面进行推力计算，采用“理正岩土工程系列软件”进行计算。

3.3.2 参数选取

该次滑坡稳定性分析参数选取，主要通过滑坡反算并参考同类边坡中岩层的抗剪强度指标综合确定。其中滑体土重度γ=22 kN/m3，饱和重度γsat=25 kN/m3，c正常=10.5 kPa，c饱和=7.0 kPa。其中滑坡参数反算时，选取现状稳定系数K=0.95进行反算，反算参数结果见表1。

表1 滑带土力学参数反算结果表

3.3.3 滑坡稳定性分析与评价

①号次级滑体已整体滑塌，坡面仍有滑动的迹象，处于不稳定状态。 ②号次级滑体（浅层），后缘已经形成拉张裂缝，前缘剪出口有渗水，且有变形迹象，其变形处于蠕动挤压阶段，稳定性状态为欠稳定。②号次级滑体（深层），剪出口未发现明显变形迹象，但其滑动面和①号滑体为同一滑动面，属于潜在滑面。根据工程类比，若左洞口继续开挖，临空面扩大后，可能会引发顺层滑坡，定性其现状稳定性处于欠稳定-基本稳定状态。

根据滑坡体目前的稳定状态，对主滑断面进行推力计算。c、φ值采用反算并参考同类边坡中岩层的抗剪强度指标综合确定。计算结果见表2。

表2 剩余下滑力计算表

根据《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）要求正常工况取安全系数为1.3，非正常工况取1.2，经计算，最后一个条块剩余下滑力为573 kN/m、150 kN/m、1 324 kN/m，抗滑力小于下滑力，该滑坡稳定系数不满足规范要求，安全储备不足。

4 结论与建议

a）滑坡主要由三叠系刘家沟组强风化砂岩夹薄层泥岩组成，岩体呈强风化，节理发育，层面平滑，结合程度较差，岩层倾向又与边坡同向，属顺层坡，边坡开挖，破坏了山体自然平衡状态，是边坡产生滑坡的主要原因。

b）①号次级滑体已经滑动，现处于不稳定状态，建议先进行支挡防护后，再对滑体进行清除，以防止滑体清除后引起规模更大的顺层滑坡。

c）②号次级滑体处于欠稳定-基本稳定状态，为防止后期洞口施工的扰动引起新的滑坡，建议对该滑体坡脚处采用抗滑支挡治理措施，并做好坡面防护等工程措施。