高边坡滑坡机理分析及处治

高边坡滑坡机理分析及处治

张海军

嘉兴市水利水电勘察设计研究院浙江嘉兴314000

摘要：山区高速公路建设中，边坡稳定始终是困扰工程建设的重要议题，边坡一旦失稳，轻则中断道路交通，重则造成人员伤亡或重大经济损失，具有一定的社会负面影响。该文以某高速公路的高边坡滑坡为例，通过现场地质调绘、勘察、监测等措施综合确定：该滑坡体属于具有多层滑面的复合型滑坡，裂缝包括后缘裂缝和侧缘裂缝，滑坡范围全长为３００ｍ且滑面均为弧形。研究结果显示：持续的强降雨和地表水下渗导致滑坡体内静水压力提高和抵抗力降低是该滑坡发育的直接原因，滑坡的发展先后经历了边坡变形和边坡整体失稳两个阶段。据此，利用抗剪强度试验指标、力学指标反算和已有工程经验取值确定抗剪强度指标，以滑面的最大剩余下滑力为主要依据，提出采用设置抗滑桩为主体支挡结构并辅以深层排水盲洞的治理方案。

关键词：高边坡；滑坡机理；处治

1研究区概况

华南地区某高速公路的K8+160-K8+515段某边坡是坡率为1：1.5的三级挖方边坡。边坡的每级坡高10m、平台宽度2m，加固防护措施为：一级边坡采用预应力锚索加固支护并保留坡脚挡墙，二级边坡采用人字形骨架防护，三级采用植草防护。自建设期以来，该边坡在建设和运营期内先后发生了3次重要的大型滑塌，边坡变形和路基隆起的程度及范围均逐渐加剧且影响宽度约300m。

1.1地形地貌

该滑坡位于平原与山区的过渡地带，属于相对高差120m的构造剥蚀型丘陵地区。高速公路以深挖方路基的形式从山体坡脚通过，路基平行于自然山脊并距离下缓（坡角100}-280）上陡（280}530）的自然山坡下部约10m。

1.2地层

野外实地考察及工程钻探结果综合表明：勘察区内与滑坡相关的地层主要为第四系、泥盆系上统帽子峰组和天子岭组地层。第四系主要为人工填土和种植土，前者由红褐一黄褐色的碎块石和粉质粘土组成且并未完成自重固结，后者为灰黄一黄褐色的硬塑状粉质粘土，该层底为红褐色的软一可塑性的粘性滑动带土。泥盆系上统帽子峰组地层由深灰一灰黑色页岩和泥质砂岩组成，页岩局部含有炭质成分，泥质砂岩集中分布于坡体的中下部。该地层岩石风化强烈，矿物基本风化成粘土状并有重新胶结现象，遇水易软化、崩解。泥盆系上统天子岭组地层由深灰一灰白色的大理岩组成，粒状变晶结构、厚层状构造。裂隙总体上并不发育，岩石风化程度低且岩质较坚硬，局部地方有岩溶发育。

2滑坡机理分析

滑坡下部地形平缓降低了地表径流流速，而地层结构松散、透水性强和软弱夹层的存在最终导致滑坡体下部富水带的形成并同时降低了岩土体强度。在持续的强降雨季节，大量的地表水渗入到滑坡体内导致静水压力提高、抵抗力降低引发滑坡。总体来看，滑坡体变形大致可划分为边坡变形和边坡整体滑移失稳两个阶段：

（1）边坡变形阶段：对应边坡开挖影响（卸荷松弛）范围内岩土体发生变形的阶段。在边坡加固前，边坡稳定性主要受边坡地貌形态、物质构成和降雨条件控制。边坡开挖后，边坡开挖影响范围呈现牵引式变形和边坡不稳定，边坡上部形成拉张应力区并形成贯通的滑动面，而次级深层滑动面处于形成过程中。剪出口位于坡脚及一级坡面，边坡处主要物质碎裂岩说明变形特征具有类土质边坡变形破坏的特点。

（2）边坡整体失稳阶段：这一阶段包括深层滑面的形成及边坡整体滑移失稳形成滑坡。边坡加固处治措施实施后，边坡变形在受“边坡地貌形态、物质构成和降雨条件控制”和加固处治措施共同约束。这导致边坡变形向深部和后缘发展，在超出加固措施作用之外或加固措施薄弱环节形成了新的滑面。监测结果表明：滑坡体深部分布有形成滑面趋势带并随变形继续增加进而形成深层贯通的滑面，边坡破坏的潜在滑面具有圆弧状特点。深层滑面基本在支护范围以外，因而导致支护效果较差，坡面变形持续发展，表现为路基隆起，坡面局部隆起，后缘较远地段出现拉张裂缝和错台。

3滑坡治理

3.1滑面参数选取

用于滑坡推力计算的抗剪强度指标根据抗剪强度试验指标（表1）、力学指标反算（表2）和己有工程经验取值来综合分析确定。在滑动带所穿越的岩层中，全风化岩层的力学强度相对优于残积层，因而各个滑面参数的选取理论上应该存在一定的差异。然而，滑面2和滑面3所穿越的地层均主要为强度偏高的全风化页岩，但富水构造带的存在势必降低滑面的强度。滑面1除了穿越残积层外，同时还穿越了全风化层且并未因富水构造带而降低强度。综合考虑岩层之间的差异和富水构造带的影响，滑面参数的选取为：①滑面1处于整体滑动阶段且K镇1.0，其中饱和状态和天然状态下的K分别取值0.93和1；滑面2处于整体滑动阶段且K镇1.0，其中饱和状态和天然状态下的K分别取值0.95和1.02；3滑面3处于挤压变形阶段且K，1.0，其中饱和状态和天然状态下K分别取值1.04和1.1。针对滑坡体反压后的深孔位移监测结果表明：各滑面变形随深度增加逐渐降低，其安全系数也相应增加。据此，滑坡体重度及滑面粘聚力参照勘察及工程经验取值反算各滑面内摩擦角。此外，根据各滑面反算的力学强度参数计算的不同状态下各滑面的剩余下滑力见表3。在上述计算的基础上，滑坡体加固措施按照最大剩余下滑力设置并同时兼顾深层滑面和浅层滑面变形。

表3各滑面剩余下滑力

3.2滑坡治理措施

滑坡变形是个动态发展过程，边坡变形范围、深度和变形模式随暴露时间、降雨情况、施工支护过程而不断变化。当前的滑坡问题存在中浅部岩土体变形滑移和深部整体滑移双重问题，而岩土体滑移还会导致滑坡表层岩土体松动土引发局部滑塌问题。因此，治理方案应以深部变形为主并兼顾浅层和深层潜在滑动。文中，由于滑坡体具有“牵引式和渐进式向后缘发展”的变形特点，采用清方的方案可能会造成变形范围和变形规模进一步扩展，常规挡墙和锚固措施同样难以保证加固效果。综合上述原因，建议采用设置抗滑桩作为主体支挡结构的方法加固。实地考察结果表明，早期加固处治所实施的支挡措施并未遭到破坏，它们对滑坡体的浅层变形应该仍具有约束作用。滑坡坡面局部存在的浅表层松弛土体溜滑和滑塌等问题可以通过在加强坡面锚固措施的基础上采用坡面绿化措施进行防护。此外，还应重视滑坡体中下部的深层排水（如结合深孔排水设置排水盲洞等）。

4结语：祖国幅员辽阔，不同处边坡滑塌产生的原因不尽相同。本案例边坡产生滑塌是由于边坡本身的坡面碎石体系及中间层的软弱夹层形成天然滑塌面的内在因素和长期雨水侵入的外在因素所共同作用的结果造成的。治理滑塌既要治标更要治本但同时也要考虑经济适用，本文采用上卸下压中间封闭，采用框架锚索既经济又适用，达到既封水又结构轻，使得边坡达到长期稳定的效果。

参考文献：

[1]JTGD30-2004，公路路基设计规范CSC

[2]JTS205-1-2008，公路水运工程施工企业安全生产人员考核培训公路分册[S]