郑万线巴东县洛坪滑坡稳定性分析及处治措施

2024-03-09蒲自俊

大众标准化 2024年4期

蒲自俊

（中国铁路成都局集团有限公司，四川成都 610081）

郑万高铁是西南地区通往华北、东北、华中地区的快速客运干线。线路位于豫、鄂、渝三省市境内，其中巴东至万州段受长江及支流的强烈侵蚀切割，段内山高谷深、奇峰异岭、峡谷众多，巴东县境内分布大量巴东组紫红色泥岩，其工程地质力学性质差，出现了很多工程地质问题，特别是在该地层中发生的滑坡较多，自然状态下岩体强度较高，但在地下水软化或者边坡开挖后的自然风化作用，边坡稳定性将出现显著的恶化，并易沿坡面发生滑塌，属该地区典型的“易滑地层”。定测期间在巴东县境内遇到洛坪滑坡，其稳定性直接决定了郑万高铁在该段的走向。

1 滑坡基本特征

1.1 地形地貌

洛坪滑坡区域属中低山沟谷地貌，地形受沟谷切割强烈，前沿瓮桥沟两侧岸坡冲沟发育，整体坡度20°～30°，沟谷底较狭窄，宽20～30 m，沟内常年有流水，水量较小，受降雨影响较大，雨季洪水涨落较快，见图1。

图1 洛坪滑坡地貌全景图

1.2 地层岩性及地质构造

滑坡区内覆盖层主要分布有第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）中粗砂、卵石土，滑坡堆积层（Q4del）粉质黏土、细角砾土、碎块石土和坡残积层（Q4dl+el）角砾土；下伏基岩为三叠系中统巴东组二段（T2b2）泥岩夹砂岩、巴东组一段（T2b1）泥质灰岩夹盐溶角砾岩。

滑坡区内疑似基岩的块石较多，初期调查时多被视为连续的基岩分布，但其产状变化较大，区域产状为走向与线路近平行（滑动方向与线路小角度相交），岩层产状：N30°E/45～60°N，冲沟两侧小型褶曲现象，揭示岩芯大多较破碎，局部出现镜面，地表均被滑坡体土层覆盖，坡面块石的疑似层面产状：N80°W/90°、N25°E/90°、E-W/48°N、N30°E/50°S等。因此该斜坡的稳定性需进一步研究分析。

1.3 滑坡形态及特征

滑坡平面形态呈舌形，前沿较平缓，中间凸起区域较窄，后缘呈圈椅状，主轴剖面呈两级台阶状，根据现场调绘和钻探揭示，按其滑动的时间先后划分为Ⅰ区和Ⅱ区，其中Ⅰ区为较早一级滑动区，滑动后侵占早期的瓮桥沟，使前沿冲沟改道，地形上可见该段沟床明显蛇曲化，且滑坡前沿钻孔揭示在滑坡堆积层碎块石土层之下分布有较厚的卵石土层和砂层透镜体，砂层砂质较纯，以中粗砂为主；因Ⅰ区滑动后在后沿形成较陡的临空面，从而为Ⅱ区整体滑动提供了空间，Ⅱ区滑坡规模更大，且部分滑体覆盖在Ⅰ区范围内，形成现有的地形地貌，两级缓坡和两级陡坎较明显，地表以旱地和水田为主。Ⅰ区坡面呈舌形，整体坡度20°～25°，中部区域明显凸出；Ⅱ区坡面圈椅状地貌，整体坡度8°～15°，前沿与Ⅰ区相邻区域地形相对较陡，整体坡度约30°，Ⅱ区后壁整体坡度约35°，坡面可见局部拉张裂缝。

1.4 洛坪滑坡滑动过程分析

依靠恢复原地貌的方式恢复滑坡区域的原地貌形态，该区域原地貌前沿为瓮桥沟，整体坡度50°～70°，地层以巴东组二段泥岩夹砂岩的易滑地层为主，在前沿河沟的长期冲蚀及地下水的软化作用下，原坡面受主控节理裂隙制约，在持续降雨、动水压力变化和泥岩的膨胀性等不利条件组合下，较陡的临空坡面在重力作用下沿软弱结构面发生滑动，形成了深层、岩质，以自然诱因和牵引式为主的大型中厚层滑坡将原瓮桥沟覆盖。随后在长期水流冲刷作用下，原瓮桥沟沟改道，沿滑体前沿形成冲沟。因Ⅰ区滑动在Ⅱ区前沿形成新的临空面，在长期地下水的软化及重力作用下，在Ⅰ区高位及周围发生第二级滑坡，部分滑体覆盖于Ⅰ区之上，使其滑体物质增加较多。

2 滑坡稳定性分析及评价

2.1 滑坡稳定性分析

2.1.1 计算模型及计算方法

滑坡稳定性计算方法中，通常采用整体的极限平衡方法来进行分析。根据边坡不同的破裂面形状而有不同的分析模式。滑坡的滑动面为不规则的折线或圆弧状，其计算方法通常有传递系数法、瑞典圆弧法和毕肖普法等。对本滑坡而言，滑坡中上部滑带位于上覆第四系全新统冲洪积层（Q4al+pl）与下伏三叠系中统巴东组二段（T2b2）泥岩夹砂岩、巴东组一段（T2b1）泥质灰岩夹盐溶角砾岩的交界面上，砂岩倾向与滑坡主滑方向呈反向大角度相交，滑带呈折线形；故对于整体而言，相应的计算方法选取传递系数法，计算公式如下《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）5.2.8。

极限平衡分析法常用于滑坡分析，其中传递系数法是铁路工程稳定分析常用方法，它把滑体划分为若干条块，假定每侧条间力的合理与上一条块的底面相平行，然后根据力的平衡条件，逐条向下推求，直至计算至最后一条块。

本次以滑坡主轴纵剖面进行稳定性计算。根据剖面地形和滑带的变化特点进行剖分，剖面条分图详见图2。

图2 滑坡主轴纵剖面计算条分图

滑坡推力按下式计算（《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）13.1.12）

式中：

Pi、Pi-1ψ—分别为i第计算条块、第i-1计算条块的剩余下滑力（KN/m），如果Pi-1ψ＜0，则计算Pi时式中Pi-1ψ取0；

FstT—滑块剩余下滑力计算安全系数；

式中其余符号意义同前。

2.1.2 计算工况

经综合分析滑坡滑体、滑床岩土体特征及其各种荷载情况，本次选定以下两种工况来对滑坡稳定性进行评价见表1。

表1 稳定性计算工况、荷载组合

2.1.3 计算参数

稳定性计算参数见表2。

表2 各岩土层的物理力学指标及稳定性计算参数

2.1.4 稳定性计算结果

采用传递系数法对滑坡进行稳定计算分析，考虑一般工况和暴雨工况两种情形，分析计算结果见表3。

表3 稳定分析计算结果表

2.2 稳定性综合评价

从本次对滑坡进行了整体稳定性计算，可得以下结论：

（1）在天然工况下，第二级滑坡的稳定系数K＝1.22，处于稳定状态，第一级滑坡的稳定系数K＝1.07，处于欠稳定状态，滑坡安全储备不足均。

（2）在暴雨工况下，第二级滑坡的稳定系数K＝1.06，处于稳定状态；第一级滑坡的稳定系数K＝1.01，处于欠稳定状态，滑坡安全储备不足均。

由此可见，滑坡以暴雨工况为最不利工况。

3 防治方案

3.1 方案一

结合地表截排水工程，在隧道洞口段采用抗滑桩+桩间挡板+桩两端护坡挡墙+桩后填土+截排水沟的工程治理措施。

3.2 方案二

调整线路纵坡，让郑万铁路从稳定性相对较好的第二级滑坡体穿过，并在洞口段采用抗滑桩+桩间挡板+桩后填土+截排水沟。

3.3 方案三

调整线路平面曲线要素绕避本滑坡体。

三个方案从技术经济上进行比较，则都比较成熟，但方案一分项工程较多，且本滑坡为中厚层滑坡（从地质剖面图上可看得），治理费用较高且可能存在后期隐患。方案二因拟定线路隧道口位于第一级滑坡中下部，距离第二级滑坡高差较大，如果调整线路纵坡让线路从稳定性相对较好的第二级滑坡中通过，线路方案改动较大，事必牵一发而动全身，此外还得对相对的稳定的滑坡设置安全措施建立安全储备，故方案二是最不经济方案。方案三调整线路平面曲线要素相对简单，且可以远离本滑坡，无需在滑坡治理方面花费较大费用，故方案三更简单可行且经济合理，建议选择方案三。