四川山区某高速路滑坡稳定性分析

2024-03-17刘俊骐

交通科技与管理 2024年2期

摘要文章通过对四川山区某高速路滑坡进行详细地质勘察工作，查明滑坡边界、规模、形态及变形特征，结合该滑坡所处的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质条件等工程地质条件，进行了成因及变形分析，通过定性分析及定量计算对该滑坡的稳定性做出科学合理的评价，并提出了防治措施建议，从而保证高速公路行车安全。

关键词公路滑坡；变形特征；稳定性；防治措施

中图分类号 U418.55文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）02-0052-04

0 引言

中国是亚洲乃至世界滑坡灾害最严重的地区之一，特别是近年来随着经济建设的不断发展，滑坡灾害呈逐年加重趋势，而且很多滑坡规模大、机制复杂、危害大，尤其以西部地区更为严重。随着交通强国战略的大力实施，我国高速公路建设日益完善，但由于高速公路建设环境条件日益复杂，极易产生滑坡等次生灾害，严重威胁高速公路的建设及运营安全。因此，该文结合实际工程案例，系统探究了滑坡成因及变形机理，提出了针对性的防治措施建议，对保证高速公路安全稳定运营具有重要意义[1-2]。

1 工程概况

四川山区某高速路发育有一滑坡，该滑坡位于河流左岸，纵向长度约130 m，宽约35 m，面积约3.1×103 m2，覆盖层厚度约7.8～10 m，方量约2.1×104 m3，滑坡规模等级属中层小型滑坡，牵引式滑坡。滑坡体前缘为小河沟，有小路通过。

2 工程地质条件

2.1 气象、水文

（1）气象。工程区属中亚热带西部半湿润气候区，有丰富的光热资源和宜人的气候条件。北部高寒山区年均气温7 ℃，极端最低气温?23 ℃；中部温和山丘区年均气温15.3 ℃；南部干热河谷区年均气温23 ℃以上，极端最高气温达43 ℃。全县1月份平均气温7 ℃，7月份平均气温21 ℃；年极端最高气温34.9 ℃，极端最低气温?5.8 ℃。

降雨量受地形影响，不同地区不同季节极不均匀，从北向南逐渐减少；北部山区年均降雨量1 200 mm以上，中部平坝地区降雨量在1 158.7 mm左右，南部河谷地区降雨量在800 mm左右；全县一月份平均降雨量7 mm，七月份平均降雨量266 mm；年平均降雨量1 211.7 mm，降雨量90%以上集中在6—10月。會理县干湿季节明显，日照充足；一月份平均日照时数237 h，七月份平均日照时数152 h，全年达2 421.5 h；无霜期250 d左右。

（2）水文。锦川河为安宁河中游左岸的最大一级支流，全流域集雨面积901 km2。锦川河上游主要有六华河、益门河、冷水河，其中六华河为主流。锦川河流域为长条形，支沟发育，该流域在中上游较为开阔，两岸耕地较多，中下游山势陡峻，河谷狭窄，两岸耕地较少。分水岭高程多在2 300～3 000 m左右，流域落差1 556 m。

2.2 地形地貌

该滑坡地貌上属构造剥蚀中山地貌，微地貌主要为斜坡地貌。滑坡位于河流左岸，总体地形南高北低，地面标高介于2 080～2 150 m，坡向偏北。地形平面上整体呈圈椅状，前缓后陡：高程2 080～2 120 m，坡度一般约15 °～30 °，局部为陡坡；高程2 120 m以上，自然坡度约35 °～40 °。滑坡体周界较清晰，上、下游侧均以陡缓交界处为界，前缘以河流为界，后缘推测以陡缓交界为界。上下游侧较陡处山脊及后缘陡坡可见基岩出露。滑坡体目前杂草丛生，树木茂盛。滑坡全貌如图1所示。

2.3 地层岩性

根据地表工程地质测绘及钻探成果，滑坡表层主要为第四系全系统滑坡堆积角砾、碎石，河流处为冲洪积卵石。下伏基岩为中生界侏罗系、三叠系白果湾群泥质粉砂岩、泥岩。岩层产状72 °∠52 °。工程地质剖面图如图2所示。

2.3.1 第四系滑坡堆积

角砾：黄褐色，干，稍密，角砾粒径0.2～2 cm，含量50%～55%，碎石粒径2～4 cm，含量15%左右，母岩成分为泥岩等，棱状为主，强－中风化，粉黏粒充填。分布于滑坡表层，钻探揭露其厚5.1～7.8 m。

碎石：褐黄色，干，稍密，碎石粒径2～18 cm，含量55%～60%，角砾粒径0.2～2 cm，含量10%左右，母岩成分为泥岩等，棱状为主，强－中风化，粉黏粒充填。分布于滑坡角砾层下，钻探揭露其厚4.9 m。

2.3.2 第四系冲洪积

卵石：杂色，稍湿，中密，卵石粒径2～10 cm，含量55%～60%，母岩成分为砂岩、灰岩等，圆状为主，强－中风化，分选性差，粉黏粒充填。分布于滑坡前缘河床处，钻探揭露其厚1.4 m。

2.3.3 侏罗系、三叠系白果湾群

泥质粉砂岩：砖红色、灰白色，细粒结构，中厚层状构造，矿物成分以长石、石英、云母等碎屑矿物为主，局部含黏土矿物，岩质较硬，声脆。中风化岩体发育一组倾角20 °～30 °，一组倾角60 °～70 °裂隙，岩体较完整，岩芯多呈15～20 cm柱状，最长38 cm。

泥岩：砖红色、灰紫色，泥质结构，薄层状构造，矿物成分以黏土矿物为主，岩性较软，声闷，具有失水开裂特征。强风化岩体裂隙发育，岩体较破碎，岩芯多呈短柱状、饼状；中风化岩体发育一组倾角40 °～50 °及一组倾角80 °～90 °裂隙，裂面较平直，岩体较完整，岩芯多呈10～20 cm柱状，最长94 cm，局部呈碎块状。

2.4 地质构造

工程区在区域地质构造上位于典型活动构造体系之青、藏、滇、缅、印尼歹字形构造体系中部的川滇菱形活动块体内。工程区所处的构造部位位于川滇菱形活动块体中部东边界安宁河断裂南段与则木河断裂之间的四级大地构造单元—螺髻山台穹西侧中部。

近场区主要有益门断裂带从附近通过。益门断裂带走向近南北，倾向东，倾角55 °～80 °，为逆断层。断层上盘主要由会理群及晋宁期花岗岩、变基性岩组成；下盘地层为震旦系、白果湾组、侏罗系，是测区规模较大的主干断层。破碎带最宽处达100 m，其中构造透镜体发育。断层线在平面上呈北东、北西向辗转延伸。断面波状起伏，两盘具拖拽现象，劈理发育。该断层带截断了基底东西向构造线，该断层带发生可能在晚三叠世瑞替克期以前，定性于喜山早期。滑坡距该断裂带约210 m，该断裂带为非全新世活动断裂。

2.5 新构造及地震

研究区位于青藏高原的东缘，喜马拉雅运动以来，受青藏高原持续抬升和高原物质向东蠕散的影响，高原的东部地区表现出地壳抬升、变形与缩短和块体的旋转与侧向挤出等复杂的变形过程，导致频繁的强震活动。这些地震主要集中分布于川滇块体东边界断裂和荥经—马边—盐津断裂上。而块体内部和四川盆地较少发生6级以上地震，因为这些地区新构造和现代构造活动较弱，地壳结构较单一，整体性较好，差异运动不明显，表现为整体性抬升。工程区属于相对稳定的地块，主要地震效应为外围地震的波及影响。

工程区基本地震动峰值加速度为0.10 g，基本地震动反应谱特征周期为0.45 s，对应的地震基本烈度为Ⅶ度。

2.6 水文地质条件

（1）地表水。滑坡范围的地表水主要为河流流水、冲沟沟水。调查期间河流水面宽约1～2 m，水深20～50 cm，其水位高程及流量主要受上游来水及大气降水的控制和影响，补给源主要为上游来水、大气降水。雨季坡体上水汇集而流，向低洼处排泄，汇集于沟谷处。地表水补给来源以大气降水及地表径流为主。

（2）地下水。根据地下水的赋存条件和水动力条件等，工程区地下水主要为第四系松散层孔隙潜水和基岩裂隙水。

①第四系松散层孔隙潜水：主要赋存于第四系松散堆积层中，受大气降水及地表径流补给，排泄于河床或沟谷，运移和排泄条件主要受地形地貌及河谷第四系的沉积特征控制，具有较大的差异性。②基岩裂隙水：主要赋存于基岩裂隙内，受地层岩性及地质构造控制，区域赋水性一般，局部相对较好，其埋藏及补给、运移、排泄条件复杂，含水裂隙（带）之间水力联系较差，以脉状裂隙水为主，一般无统一的地下水位，断层部位和裂隙发育、连通性较好的岩体裂隙水较丰富，其流量受季节性变化影响，主要接受大气降水、沟槽地表水的入渗补给，向河流和低洼处排泄。

（3）水化学特征及腐蚀性评价。据坡体前缘河流流水水化学分析，地表水化学类型主要为HCO3??SO42??Ca2+?Mg2+型水，pH=7.28，属中性水。工程区场地环境类型为Ⅱ类场地环境，地表水对混凝土具微腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

3 变形特征及成因分析

3.1 变形特征

根据地表调查，滑坡坡面中后部较顺直，中下部为阶坎状，坡体中部可见张拉裂隙及“马刀树”等推挤、鼓出等变形迹象，坡体后缘及坡体下部、侧部裂缝不发育，具体如图3～4所示。坡体后缘为一典型的后缘陡壁，目前植被茂密，陡壁后缘基岩坡体未见明显张拉裂隙及变形迹象。通过现场访问，当地居民未曾见过该处滑坡体整体发生过滑动，证明该滑坡发生时间较早。目前该滑坡天然状况下整体稳定性一般，根据调查，坡体上的拉裂缝是在雨季产生。

3.2 成因分析

（1）老滑坡成因分析。根据调查，滑坡斜坡属切向坡，交角约65 °，局部发育中陡倾坡外结构面，斜坡前缘河流处临空条件较好。坡体基岩主要为泥质粉砂岩、泥岩，构成整体软硬相间的岩体结构。由于该处区域构造发育，益门断裂带从附近通过，岩体整体完整性较差。在雨季，地表水沿结构面渗入坡体，泥岩为相对隔水层，在水的长期浸泡作用下，软化作用强烈，抗剪强度降低，形成相对软弱带；加之坡体前缘被河流淘蚀、冲刷，形成临空面，最终坡体整体沿软弱带发生滑动，形成基岩滑坡。

（2）目前滑坡变形分析。目前该滑坡稳定性主要受到内外因素控制，表层堆积物是主要内因，而水是诱发老滑坡复活的主要外因。水对滑坡稳定性的影响主要表现为以下几个方面：①滑坡体表层以第四系角砾、碎石为主，角砾有一定的黏聚力，分布不均匀，碎石层结构松散，透水性较好，稳定性差，下伏基岩中泥岩为相对隔水层。雨季降水入渗，一方面造成滑体重度增加，加大下滑力，另一方面降水下渗至滑动面使滑带土饱和软化，地下水压力增加，对上部土体产生浮托，岩土体力学性质降低，使滑块的抗滑能力大大降低。②雨季斜坡前缘河水位上升，流量骤增，对滑坡前缘冲刷、淘蚀，造成坡脚土体流失，使滑坡的抗滑段长度减小，抗滑能力降低[3]。

除水的影响外，地震等不利工况也是诱发滑坡的外因。在内、外因作用下，坡体发生蠕滑拉裂，形成拉裂缝。

4 滑坡稳定性评价

4.1 滑坡稳定性定性评价

滑坡地形整体稍陡，前缘呈阶坎状，局部为直立陡坎，滑坡体物质组成主要为稍密角砾、碎石。坡体覆盖层厚度约7.8～10 m，坡体较为平顺，整体坡度稍陡，约15 °～30 °。滑坡体及其周界上均未见拉裂、错动变形，中部可见张拉裂隙及“马刀树”等推挤、鼓出等变形迹象。目前该滑坡天然状况下整体稳定性一般，雨季坡体有蠕滑迹象。

4.2 稳定性定量评价

（1）计算方法及工况。采用传递系数法，考虑天然、暴雨、地震三种工况下对变形体进行稳定性计算分析，计算公式选用折线形滑面推力计算公式。计算模型如图5所示。

（2）计算参数的选取。根据稳定性宏观判断，目前该滑坡天然状况下整体稳定性一般，滑体上的拉裂缝是强降雨导致，雨季坡体有蠕滑迹象，滑带成分主要为角砾土，含粉质黏土。因此，采用暴雨工况进行参数反演，该工况下稳定性系数范围为1～1.05，结合现场实际情况综合考虑，反演稳定性系数选取1.011。经过反演计算分析确定滑坡土体参数为：暴雨状态下滑体重度为21 kN/m3，滑帶内聚力为4.8 kPa，内摩擦角为17.1 °。

（3）稳定性计算及结果分析。根据上述岩土体参数指标，对滑坡的主滑面按天然工况、暴雨工况、地震工况等三种工况进行稳定性计算，计算结果如表1所示。

计算结果与现场调绘定性评价结果一致。滑坡在天然工况下稳定性系数为1.070，处于基本稳定状态；暴雨工况下稳定性系数为1.011，处于欠稳定状态；Ⅷ度地震工况下稳定性系数为1.035，处于欠稳定状态。

5 防治措施建议

由于滑坡前缘在河水的冲刷、淘蚀作用下形成新的临空面，在施工扰动情况下稳定性会受到影响，隧道进口从滑坡中部通过，考虑隧道施工及运营的安全，建议对整个滑坡覆盖层进行清方处理，并对清方后的坡体及后缘陡壁进行相应的处理，保证坡体的稳定。前缘河流冲刷处采取防冲刷措施，并加强监测预警[4]。

6 结束语

（1）目前该滑坡稳定性主要受到内外因素控制，表层堆积物是主要内因，而水是诱发老滑坡复活的主要外因。

（2）通过定性分析与定量计算，目前该滑坡天然状况下处于基本稳定状态，暴雨及地震状况下处于欠稳定状态。

（3）根据勘察结果，结合该处工程地质条件及变形特征，提出了针对性的防治措施建议。

参考文献

[1]丁登阳. 高速公路路堑边坡滑坡及工程对策分析[J]. 交通科技与管理， 2023（15）： 123-125.

[2]黄达，裴向军，张志刚，等. 某公路滑坡成因机制及稳定性[J]. 山地学报， 2008（6）： 721-726.

[3]刘俊骐. 某高速路变形体发育特征及稳定性分析[J]. 四川建筑. 2022（5）： 133-135.