某高速公路粉砂质板岩斜坡岩堆体勘察

王少一，高冲 （安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011）

1 概述

隧道进出口均位于斜坡，进口端总体坡向约312°，坡角42°，出口端总体坡向约131°，坡角40°。隧址区地势起伏，沟壑纵横，洞口段地表由大气降水形成的面流顺坡向隧址区外水渠或河流排泄。岩堆区现为农田，种植有农作物及茶树，方村隧道在岩堆体的中上部地带通过。

2 区域地质条件

2.1 气象条件

项目区位于亚热带季风气候区，气候温暖，光照充足，四季分明，夏冬较长。由于地处过渡性纬度，春季时有低温和连续阴雨，夏季梅雨量集中，易洪涝，秋季降雨量偏少，易干旱，冬季时有强寒流，冬雪几乎年年有。多年平均无霜期230d。全年主导风向为东北风，夏季多西南风。

本区多年平均气温16.4°C，年际变化不大。极端最高气温40.8℃，最低气温达-12.7℃。本区多年平均降雨量为1983.0mm，汛期4～7月的降雨量为1108.0mm，占年总量的55.8%，降雨年内分配极不均匀。最大年降雨量2999.6mm，最小年降雨量1224.8mm，日最大降雨量为208.8mm。历年最大年蒸发量为1121.6mm，最小年蒸发量为616.6mm，多年平均蒸发量为793.1mm，多年平均相对湿度为80%。

2.2 地质构造

项目区域位于扬子陆块东南部，大地构造为扬子准地台下扬子台坳皖浙陷褶断带，跨清凉峰凹褶断束和井潭穹断褶束两个四级构造单元。地质发展历史悠久，地质构造复杂多样，经历了皖南、印支和燕山多期次的构造活动，致使断裂构造发育。断裂构造方向以北东向为主，其次为北北东向、北西和近南北向。断裂形成时间主要为印支期及燕山期。总体上，北东向和部分北西向断层形成较早，主要是与印支期褶皱同期发育的纵向断层和横断层；北北东向、南北向断层形成较晚，往往斜切印支期褶皱，改变褶皱轴线，破坏侏罗、白垩纪地层和祁门期、燕山期岩体，属燕山晚期产物。

2.3 地层岩性

斜坡区地层主要有第四系全新统坡积物和长城-蓟县系昌前组粉砂质板岩。第四系全新统坡积物松散～稍密，稍湿，棱角形为主，磨圆度差，母岩成分以轻变质粉砂岩为主，粒径以20～30mm为主，最大粒径达50mm，填充较多黏性土和少量粉砂。长城-蓟县系昌前组粉砂质板岩，是强风化、中风化岩层。

2.4 水文地质条件

岩堆区水系较发育，河流为大洲源河，发育于周家村，经汊口、武阳，在小川汇入新安江，河流全长63.0km，流域面积408.1km2。

按含水介质、孔隙类型和地下水的赋存条件，项目区地下水类型可划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水2 种类型。松散岩类孔隙水赋存于碎石、块石中，基岩裂隙水赋存于基岩裂隙中，勘察期间测得地下水埋深为8.30～6.20m，地下水位高程157.52～181.68m。

3 工程地质条件

3.1 斜坡特征

岩堆区地貌单元为皖南剥蚀山地，微地貌单元为山坡。岩堆体所在山坡及周边外为农田，种植油菜和黄豆、茶园，种植活动显著。但人类活动仅限于地表0.0～1.0m 范围的种植与采收活动，对边坡安全影响很小。

3.2 勘探结果

对于不同岩性的岩层、破碎带及构造裂隙，由于其物质成分、组成形式及其结构特点不一样，都存在着一定的电性差异，选用高密度电阻率法进行勘测。本次结合钻孔资料，布置测线4 条，受场地限制，测线无法沿岩堆体可能滑移的方向布置，但各测线均贯穿整个场地，确保勘查结果能有效反映探测目标体。勘探布置平面示意如图1所示。

图1 勘探布置平面示意图

从图2 电阻率断面图分析得出，覆盖层厚度一般5～20m，其中测线水平位置30～110m 范围覆盖层较厚，最厚处位于测线水平位置65～85m，厚度一般10～20m，推断为砂土及碎石，其与基岩的接触面近似圆弧形。

图2 1～1’测线剖面图

从图3 电阻率断面图分析得出，覆盖层厚度一般5～22m，其中测线水平位置20～105m 范围覆盖层较厚，最厚处位于测线水平位置40～70m，厚度一般15～22m，推断为砂土及碎石，其与基岩的接触面近似圆弧形。

图3 3～3’测线剖面图

岩堆周界在平面上基本呈圆弧形，前缘为山间沟谷，两侧为山坡农田，后壁位于山坡坡角变化处，后缘处山坡坡度渐变小，约为10°～20°。通过钻孔结果，岩堆体为碎石堆积体及强风化粉砂质板岩层，厚度5.10～22.80m。

通过现场调绘、钻探以及采用高密度电阻率法勘测，场地存在一长约95m，宽约85m 的厚覆盖层区域，推测其为山体岩石风化物崩塌滑落形成的滑坡体，厚度变化范围为5～22m，滑坡体的长轴方向厚度较大，该岩堆体与基岩的接触面成圆弧形，接触面为岩堆体接触界面，且沿山体的方向上陡下缓。岩堆体由碎石、块石堆积体组成，厚度5.10～22.80m，岩堆体与基岩的接触面前缘呈圆弧形，接触面为软弱面，分界地层判断为碎石层，且沿山体的方向上陡下缓，通过钻孔在软弱面碎石层中未发现有揉皱、镜面、擦痕等滑动迹象。

4 岩堆体稳定性分析

边坡区地貌为强烈风化剥蚀低山丘陵地貌，根据工程地质调绘、物探及钻探结果，岩堆所在边坡坡度一般在30°～40°，局部达50°。上部地层岩性主要为坡积碎石土、块石土，呈稍密-中密状，厚度变化大，在9.20～22.50m。坡体中上部可见基岩出露。坡体植被发育，未见马刀树、醉汉林等，未见台坎、裂缝等发育，边坡天然状态下整体处于相对稳定性状态，但在暴雨或连续降雨状态下可能产生滑塌。

4.1 稳定性计算分析

岩堆主体以碎石、块石为主，下部强风化层，裂隙很发育，可作碎裂结构考虑，因此本次选用简化Bishop 法计算。选取典型断面（3-3'）进行稳定性计算，计算结果如表1所示。

表1 稳定性计算结果

4.2 稳定性分析评价

本次勘察结果为堆积体岩堆，现状处于稳定状态，岩堆体由坡积碎石和块石组成，岩堆前缘的堆积体较厚，坡度较陡，且所在山坡为顺层坡，因修筑高速公路隧道工程，在进行工程开挖等施工扰动下，可能出现滑塌及冒顶。

结合计算结果，判明岩堆体浅层在正常工况下稳定系数为1.03～1.11，处于稳定状态。非正常工况下稳定系数为0.92～1.05，处于欠稳定～不稳定状态，沿碎石土层内滑动，滑动方量约3.87～3.91万m3。岩堆体整体在正常工况下稳定系数为1.24～1.34，处于稳定状态。非正常工况下稳定系数为1.00～1.17，处于欠稳定～稳定状态，在开挖扰动等打破平衡状态的施工下，岩堆体沿碎石层及土石分界面易发生整体滑塌，滑动方量约14.41～16.42万m3。

5 治理方案建议

根据岩堆现场宏观特征及分析计算结果，结合地区治理岩堆经验，建议对岩堆采取治理措施如下：修整边坡，最大限度清除岩堆体，减小坡率，增设坡面台阶；增设锚杆、抗滑桩或采用注浆方式加固岩堆体；坡面增设混凝土格构与锚杆，做好连接与排水措施；做好坡顶截水沟，加强日常管养；对岩堆前缘堆填等反压措施；根据工程需要可对岩堆进行后期监测。

岩堆前缘为路基填方，最大填土高度为21.90m。施工时应严格按照顺序施工，先进行前缘堆填，再对堆体进行加固处理，最后进行隧道施工，严禁乱挖及无序施工。

6 结论

本次勘察采用地质调绘、物探、钻探方式，查明了场地工程地质条件为岩堆体。经稳定性计算，判明岩堆体浅层在正常工况下稳定系数为1.03～1.11，处于稳定状态。非正常工况下稳定系数为0.92～1.05，处于欠稳定～不稳定状态，沿碎石土层内滑动，滑动方量约3.87～3.91万m3。岩堆体整体在正常工况下稳定系数为1.24～1.34，处于稳定状态，非正常工况下稳定系数1.00～1.17，处于欠稳定～稳定状态，在开挖扰动等打破平衡状态的施工下，岩堆体沿碎石层及土石分界面易发生整体滑塌，滑动方量约14.41～16.42 万m3。在进行工程开挖等施工扰动下，可能出现滑塌及冒顶。

边坡地形较陡，上部坡积层厚度较大，层厚不均，同时坡脚为沟谷，未进行有效防护，非正常工况下稳定性一般～较差，施工时应减少对坡脚的扰动，必要时采取一定的防护措施。

建议对边坡进行修整，增设锚杆、抗滑桩或采用注浆方式加固岩堆体，坡面增设混凝土格构与锚杆，做好连接及封水、截排水措施。

建议施工时应严格按照设计要求，先进行前缘堆填，再对岩堆体进行加固处理，最后进行隧道施工，严禁乱挖及无序施工。