沿印松高速K5+975～K6+145右侧边坡综合监测与分析

2022-10-18郭灯陈保祥张旭谢贝贝

运输经理世界 2022年10期

郭灯、陈保祥、张旭、谢贝贝

（1.中交一公局集团有限公司，北京100024；2.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）

0 引言

随着我国经济的持续发展，山区实施了大量高速公路建设，由此产生，出现大量边坡路段。边坡处理不善就有可能引发滑坡。滑坡是指在一定地形地质条件下，由于外界条件发生变化，导致原状边坡土体应力场发生改变，破坏了原有的力学平衡条件，使边坡在自重和其他荷载联合作用下，沿滑裂面突发性地向下移动。由于山区地质条件的多样性和外界环境的复杂性，边坡在开挖过程中产生滑坡造成严重的危害，给国家和人民财产造成很大的损失。而由于地质条件的复杂性和岩土工程理论的不完善性，导致对于边坡的稳定性无法准确认识，从而在边坡开挖中采取的一些防护措施在一定程度具有一定的随机性和盲目性。

而边坡体从开始变形到最后失稳，有一个位移变形的发展过程，对于这种边坡的变形过程，在施工过程中加强边坡的动态监测及稳定性分析的研究具有显著的实际意义。

1 工程概况

沿印松高速K5+975～K6+145右侧边坡为沿印松高速主线边坡。边坡为人工开挖形成，原始边坡高约220m，坡度25～35。坡体植被发育，主要为乔木和灌木，坡体中部为林地，一条农村道路沿边坡走向分布。

边坡总长170m，为路基修建时开挖形成。边坡分三级开挖，每级开挖高度10m，坡比为1∶1.2，防护设计为三级边坡采用人字形骨架植草防护，一级与二级边坡采用三维挂网植草防护。

边坡在开挖后，两处产生裂缝。其中一处位于坡体上部，裂缝总体呈弧状分布，位于K5+975～K6+145段右60～140m处，总长度约270m，裂缝最远处离开挖线水平距离约80m。裂缝宽度约5mm，最宽处5cm，最宽位置位于K6+015右120m处。另一处裂缝位于K6+097右24m二级边坡坡面处，裂缝沿边坡走向发育，长度约6m，宽度约6cm。

2 边坡地质条件

边坡场区内表层覆盖第四系全新统粉质黏土夹碎石土层（Q），黄褐色，可塑-硬塑，局部呈松散状，含碎石，厚度不均匀。下伏基岩为二叠系上统吴家坪-长兴组灰岩（Pw-c），强风化灰岩层节理裂隙发育，岩体破碎，岩质软，局部风化强烈，厚度分布不均，最大约9m。

区内地下水类型主要为基岩风化裂隙水，平时为地下水不发育。

3 边坡监测方法

根据现场走访调查和现场踏勘，初步判定该边坡为雨源型边坡，边坡变形与稳定性受降雨量变化影响较大，因此对降雨量、地下水位、深部位移和地表位移进行监测。其中降雨量监测点1处，地下水监测1处，深部位移监测孔5个，地表位移监测点2处，边坡的监测的布置方案见图1。边坡采用自动化监测，监测频率为每0.5h采集一次数据，监测数据实时传输到系统监测软件中进行分析。

图1 边坡监测布置方案图

4 边坡监测分析

边坡于2019年6月开始监测，到2021年6月结束，监测时间经历两个水文年。

监测目的是监测边坡的稳定性，一般情况下，边坡的主剖面位移变形最能代表边坡的整体稳定性，此次监测以边坡的主剖面对边坡的稳定性进行分析。其中对监测数据分析如下。

4.1 降雨量与地下水位监测

4.1.1 降雨量监测

雨量计布设于边坡的二级平台上。根据降雨量监测结果，边坡位置降雨主要发生于2020年5月至9月期间，其中最强的一次降雨发生在2020年6月，最大降雨量为200mm/d。降雨情况与当地常年统计降雨量相符，其中2020年降雨量较往年平均降雨量要高出很多。

4.1.2 地下水位监测

地下水位监测布设于监测孔JCK3孔底内。监测数据如下。

地下水为波动较大，水位最浅为11.2m，发生于2020年6月。其中，在5月至9月地下水位波动较大，平均最深水位发生于2020年10月至2021年2月，地下水位为22m。地下水位在10月至来年4月较稳定。

根据地下水监测结果表明，该边坡地下水位与降雨量具有很强的相关性，地下水为潜水，潜水面位于强风化基岩和中风化基岩层内。边坡地下水受降雨补给，当降雨量较大时，地下水通过坡体表层覆盖层和强风化层渗透补给，致使边坡内地下水位上升，潜水面位于强风化基岩内，汛期地下水位随着降雨量的变化而波动。当降雨量减少和停止时，坡体内地下水通过渗流向场外地势较低处排泄，导致地下水位下降，潜水面根据强风化基岩深部不同处于强风化基岩和中风化基岩层内。由于枯水期降雨量较小，地下水补给和排泄相对较小，处于平衡状态，地下水位较稳定。

4.2 位移变形

边坡的主剖面一般为边坡高度最大，覆盖层和强风化层等力学性质不良土体厚度最大、边坡区域稳定性最小的剖面，边坡主剖面的稳定性代表了边坡整体的稳定性，以下主要对主剖面的位移变形进行分析。

边坡主剖面上布设了3个深部位移点，分别为JCK2、JCK3和JCK4。在监测周期内，边坡变形累计最大位移为36mm，最大位移位置位于JCK4孔11.5m深处，变形速率为2.8mm/d。现对每个监测孔的变形情况分析如下。

监测点JCK2：该监测点位于人工开挖形成边坡的二级平台上，位移至大桩号位置。在监测周期内，边坡累计位移最大为12mm，位移最大位置位于孔深1m处，变形平均速率为1.1mm/d。对边坡监测数据进一步分析表明边坡在两年内的9月至第二年4月内，位移变化相对较小，边坡变形曲线呈平缓式增长，从当年5月至9月内，边坡明显增大，变形曲线呈突变式和平缓式增长。该监测孔位移变形突变点位于孔深15.5m和5.5m处，形成两个滑面，其中一个滑面由于开挖形成浅层滑面，一个为在强风化层内形成的深层滑面。JCK2变形曲线见图2。

图2 JCK2监测孔曲线图

监测点JCK3：该监测点位于人工开挖形成边坡上部的林地内，位移至大桩号位置。在监测周期内，边坡累计位移最大为23mm，位移最大位置位于孔深4.5m处，变形平均速率为1.9mm/d。根据对边坡监测数据进一步分析表明边坡当年9月至第二年4月，位移变化相对较小边坡变形曲线呈平缓式增长，从当年5月至9月，边坡明显增大，变形曲线呈现突变式和平缓式增长。该监测孔位移变形突变点位于孔深20.5m处，该位置形成一个滑面。JCK3变形曲线见图3。

图3 JCK3监测孔曲线图

监测点JCK4：该监测点位于人工开挖形成边坡上部自然边坡上，位于农村公路旁边。在监测周期内，边坡累计位移最大为35mm，位移最大位置位于孔深11.5m处，变形平均速率为2.8mm/d。对边坡监测数据进一步分析表明边坡当年9月至第二年4月，位移变化相对较小边坡变形曲线呈平缓式增长，从当年5月至9月，边坡明显增大，变形曲线称突变式和平缓式增长。由于该位置位于强风化层厚度较大，该监测孔位移变形突变点位于孔深25.5m和15.5m处，形成两个滑面。

根据监测数据表明，边坡变形与降雨和地下水有很强的相关性，边坡在10月至来年4月枯水季节期间，边坡变形位移都处于覆盖层和强风化层内，变形滑动速率和累计变形量很小，处于微蠕状态。在5月至9月汛期雨量较多时，降雨渗入边坡体内，由于边坡覆盖层和强风化土层软化导致岩土体材料的力学性质劣化，使边坡体的抗滑力减少，同时由于中风化基岩的渗透性小于强风化基岩和覆盖层，使渗入边坡的地下水在强风化和中风化的交界处汇集，顺风化界面集中渗流，进一步加剧了边坡的不稳定性，这些因素使边坡产生较大变形。当降雨停止后，地下水不再补给，地下水通过渗流作用排出坡体外，坡体岩土体由于重力固结作用使岩土体的力学性质逐渐恢复，坡体重新达到平衡状态，边坡变形逐渐收敛趋于稳定。

4.3 小结

监测数据表明，该工程边坡为雨源型滑坡，其稳定性受降雨量影响较大，受边坡地质条件和水文条件控制，边坡现处于渐变型和稳定型交替出现的阶段。边坡滑面处于边坡体内强风化层内。

由于边坡坡体的岩土呈可塑性，一方面通过塑性变形调整边坡应力分布，使边坡重新处于平衡状态，另一方面岩土体的塑性变形为不可逆状态，随着累计变形的增大，使裂缝成为降雨量的集中汇集区和渗流区，进一步恶化了边坡稳定性的边界条件，使边坡受降雨影响越来越大，边坡速率和边坡变形越来越大，最终边坡变形超过边坡调节范围时，边坡会产生失稳现象。