岩溶山区公路厚层滑坡稳定性分析及防治措施

张潇敏 王约斌

（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川 成都 614100）

0 引言

山区公路建设常遇山高坡陡地形，人力无法到达，勘察、设计、施工也受到地形地貌、技术手段的制约。对公路边坡进行切削开挖，常引起坡脚失去支撑，体内应力场发生改变，极易在后缘形成裂缝，并逐级向后发展，形成牵引式滑坡[1-3]，严重制约工程建设的顺利进行，影响后期运营安全。本文以四川山区某公路边坡工程为例，对岩溶山区公路厚层滑坡稳定性进行分析，并提出防治措施。

1 工程地质条件

1.1 地形地貌

场区地貌单元属于构造溶蚀中山地貌，属构造剥蚀、溶蚀作用形成。斜坡整体东南侧高、西北侧低，原始地形陡峭，植被发育，坡度约35°～50°。

拟建公路位于斜坡中下部，整体坡向约310°。道路为半挖半填设计，道路内侧原设计按中风化灰岩1∶0.3开挖，坡高6～8m，外侧采用衡重式挡墙路肩墙支护，设计基础持力层为中风化灰岩。

1.2 地层岩性

研究区土体自上而下依次为：（1）第四系崩坡积（Q4el+dl）粉质黏土：红褐色，可塑状，含少量角砾；（2）第四系崩坡积（Q4col+dl）含粉质黏土块石层：稍湿，稍密～中密，母岩粒径5～40cm，粉质黏土含量约20%～30%；（3）二叠系下统茅口组（P1m）灰岩：产状约225°∠78°，发育两组陡倾优势结构面，岩体有明显溶蚀孔隙，节理裂隙发育。

1.3 水文地质条件

场地斜坡位置汇水面积较大，坡顶未见地表水体。坡脚为长江五级支流水系，宽约50m，常水位469.8m。公路为库区复建公路，在库区蓄水后，库区正常蓄水位为562m，该段道路设计标高585.15～585.24m，比库区蓄水位高约23m。

场区内地下水类型主要为岩溶裂隙水，浅表分布少量第四系孔隙水，以上层滞水为主，下伏基岩构造及风化裂隙中含有一定量的基岩裂隙水。

2 滑坡变形特征

施工期间发现，K3+860～K3+920段路堑边坡按坡比1∶0.3开挖后，揭露地层岩性为厚层土体。雨季期间，该段路堑土质边坡发生浅表溜滑，变形区平面呈不规则的“圈椅”状，主滑方向为307°，顺公路纵长约55m，横向长约60m。滑坡后缘高程约613m，前缘高程约为585m，高差为28m，平面面积约1250m2。溜滑土体总方量约5000m3，堆积于公路路堑边坡坡脚。

补充勘察查明，本段上覆粉质黏土、含粉质黏土碎块石土层，基覆界面沿道路纵向呈V字形，两端浅中部厚，土层最大厚度约30m，为典型岩溶冲沟地形，见图1所示。沿边坡剖面方向，土体上薄下厚，基覆界面上陡下缓；左侧路肩填土为开挖挡墙基础未见持力层后回填，见图2所示。同时，边坡后缘距坡口线1～2m处及两侧已产生明显张拉裂缝，处于欠稳定状态。

图1 边坡横断面地质图

图2 边坡纵断面地质图

3 滑坡成因及稳定性分析

3.1 成因分析

边坡岩体为反倾层状灰岩，节理裂隙发育。坡面局部地形易于汇水，基岩面逐渐形成自上而下的坡面排水通道。同时，由于场区岩层为灰岩，地表水易进入基岩裂隙，区域岩溶发育，在长期物理化学作用下，排水通道逐渐下切形成V形溶槽。在此过程中，崩积、坡积、残积物逐渐堆积，形成中间厚两侧薄的碎块石土堆积体。

因本次工程开挖扰动，破坏土质边坡坡脚抗滑区，使得路堑边坡处于欠稳定状态，遇连续降雨，坡体产生局部失稳，滑体土堆积于路堑坡脚。

3.2 稳定性分析

3.2.1 计算方法及参数

定量计算采用不平衡推力法计算，计算工况选取见表1所示。

表1 计算工况选取

滑动面根据地质情况，结合初步计算结果，选择潜在滑面1、潜在滑面2（见图2所示）进行计算。根据室内试验成果结论、工程类比及相关工程经验，边坡稳定性分析计算的基本参数取值见表2所示。

表2 基本参数取值

3.2.2 计算结果分析

选取V形溶槽中部，滑体最厚、坡面最长的剖面作为计算剖面，计算结果见表3所示。

表3 计算结果计算剖面

从表3可知，本滑坡治理设计应着眼于潜在滑面1。基覆界面较陡，计算结果显示边坡剩余下滑力较大，可采取措施增强路堑边坡稳定性，减小上部土体剩余下滑力，可降低对下部抗滑段的抗力需求。

4 防治措施

基于边坡地形特点，采用“治坡先治水”的理念；基于滑体特点，采用“强腰固脚”的措施，重点针对潜在滑面1进行综合治理（见图3所示）。

图3 边坡剖面布置图

4.1 路堑边坡截排水设计

边坡为溶槽段，汇水条件相对较好。为避免基覆界面继续下切，采用后缘及两侧设截水沟截断坡面水，引流至道路边沟经涵洞排走。坡面设仰斜式排水孔排出土体下渗水流。

4.2 路堑边坡支挡防护设计

为保证路堑坡脚局部清方的稳定性，路堑边坡设挡墙临时护脚，而后施作锚索增强抗力。同时第一级路堑边坡设锚索框架梁防护，保证永久稳定性，锚固段进入中风化灰岩，框架内采用喷锚防护进行隔水，二、三级边坡进行绿化恢复。

4.3 路堤边坡支挡防护设计

根据计算结果，并结合现场实际，路堤采用抗滑桩进行支挡。考虑后期蓄水后对坡脚含粉质黏土碎块石土有一定软化作用，抗滑桩嵌入中风化灰岩，桩顶纵向设置双排拉力型锚索，锚固段进入中风化灰岩，路堤坡面采用浆砌片石护面，减少坡面水、雨水下渗。

5 结束语

综上所述，结论如下：

（1）岩溶地区地表水汇集部位，由于岩溶溶蚀作用产生的溶槽易分布于斜坡中下部地形变缓处。受地表水的冲刷，溶蚀作用不断进行，常常形成较厚的崩坡积、残坡积堆积物。

（2）雨水在V形溶槽处相对易于下渗，溶蚀作用容易继续对边坡进行下蚀；为避免V形溶槽继续下切造成边坡失稳，对此类边坡，应考虑增强坡体排水措施，排走内、外部水流，从而提高坡体稳定性。

（3）边坡滑体厚度较大，滑面较陡，为确保路堑边坡整体安全性，边坡防治工程设计时，应确保各防治措施的有效性，可提高防治措施效果。

（4）拟建道路位于库区内，水库正常蓄水位低于拟建路堑位置地面高程，蓄水对斜坡中下部地层具有一定的软化作用，降低土体抗剪强度，进行稳定性分析评价及防治工程设计时，需考虑可能产生的边坡失稳。