边坡滑坡成因分析及治理措施

边坡滑坡成因分析及治理措施

吴绍坤

四川九〇九水文地质工程地质队，四川绵阳，621000

摘 要：以某边坡为研究对象，对滑坡体的滑坡边界特征以滑坡变形特征进行了分析，通过数值模拟法评估了抗滑桩+锚杆的联合支护方案的支护效果。研究表明，公路滑坡目前变形主要发生在滑坡前缘，后缘存在数道裂缝，坡脚挡墙外移，坡脚外地面尚稳定，未见鼓起迹象，其主要变形表现形式为局部滑塌，属于小型滑坡的规模等级；滑坡形式为牵引式滑坡，在经历较长时期的降雨后，滑坡体发展快速，产生了极其明显的下滑变形现象，并且坡脚的挡墙亦出现了侧向变形、墙顶开裂现象；抗滑桩+锚杆的联合支护结构下的边坡不存在潜在滑动面，边坡稳定性安全系数为1.35，边坡整体处于稳定状态。

关键词：公路边坡；滑坡基本特征；联合支护；稳定性分析

0引言

随着我国经济建设的飞速发展，基础设施大量新建，这其中就包括边坡工程。近些年，边坡滑坡导致的事故灾害屡见不鲜，这给社会经济和人民财产安全带来严重危害。因此，边坡滑坡及处治分析问题已成为当前研究热点之一。众多科研工作者针对边坡滑坡问题开展了一系列研究，为该领域的研究做出重要贡献。杨明亮等[1]以某路堑边坡为背景，根据现场勘测资料分析了公路路堑边坡顺层滑坡的基本特征等；同时，通过有限元软件建立三维数值模型，对路堑边坡的治理措施进行了研究。李政等[2]基于某边坡工程，利用PLAXIS 3D软件建立边坡模型，对比了不同支护方案的支护效果，并进一步优化了支护方案。王斌等[3]以澜沧江库岸工程为背景，根据现场勘查资料，分析了工程地质环境特征及公路边坡滑坡体的变形特征，深入研究了沿江公路病害分区。

1研究区工程地质条件

本文所研究边坡长约260m，病害较为明显的段落约有100m，坡高约25m，边坡小里程至中部地形内凹，大里程坡体位于地形山脊处，后部为水稻田、地瓜田地及居民住宅。边坡邻近构筑物环境复杂，坡下线路右侧建有4层砖混结构建筑以及龙东大桥，三级坡面筑有2根电杆，边坡左后方距离边坡开口线20m位置坐落一处电塔。场区属亚热带海洋性季风气候区，气候温暖湿润，四季不甚分明，年平均气温在20°C以上，最低气温在1月份，最高气温7月份。全年平均降雨量约1400mm，降雨主要集中于3～9月，占全年降雨量的80%以上，其中又以5～8月降雨量最多，11月至翌年1月为旱季，降雨量少。风向夏季多为东南偏南风，冬季多为偏东风，最大频率为东风。台风多发于5～10月，主要集中在7～9月，中心最大风力达12级以上。滑坡区为剥蚀丘陵地貌区，天然坡度25～30°，局部为35°，坡体由东北倾向西南。原地表植被较发育，坡面除了部分芦苇茂盛，见有龙眼树、芭蕉树，后部为水稻田（现改为旱田）、地瓜田地及居民住宅。左侧已开挖形成9~15m边坡，并在路左侧第一阶设2~11m挡墙。该地区内前第四纪地层齐全，岩性复杂多样，且第四系至中元古界地层均有分布，其中以古生界和侏罗系火山岩分布最为广泛。而其境内侵入岩发育较为一般，主要为晋宁期和燕山期侵入岩。其中，晋宁期侵入岩分布于常绿镇南，其围岩主要为元古界地层，出露总面积约有12.82km2，岩性有辉绿玢岩、钾长花岗岩和花岗斑岩等。而燕山期侵入岩多分布于胥口镇南和湖源乡一带，其围岩以上侏罗统和北部的奥陶系、志留系等地层居多，出露总面积约有62.34km2，岩性有花岗闪长斑岩、花岗斑岩、石英正长斑岩、流纹斑岩、石英霏细斑岩和辉绿玢岩等。

2滑坡基本特征

2.1滑坡边界特征

2.1.1 坡体前缘

该滑坡体前缘相比于后缘稍缓，与民用住房相接，存在多处局部横向拉裂缝，植被覆盖较发育，存在少量的灌木和杂草。通过野外调查发现，该研究区滑坡前缘现已发生局部滑塌，滑坡前缘剪出口出露粉质黏土混碎块石等，并且造成挡土墙一定程度的开裂以及周边村路出现裂缝等现象，且发现在滑坡体前中部处存在一道0.25m宽的裂缝，系坡体前缘受到当地居民为平整场地、建立居民房屋而开挖坡脚等一系列人类工程活动的影响

2.1.2 坡体左、右侧边界

经过现场调查，该滑坡体的左右两侧边界清晰，坡体西侧与砌块石挡墙相连，坡体右侧附近便是近期刚发生的局部崩塌点，距离坡面仅4-5m。坡体左、右侧可见较浅沟槽，一直延伸至坡体后缘边界，由于受到地表水侵蚀而逐渐切割形成侧沟。两侧边界的滑坡较为发育，沟中填充杂草碎石。目前，虽然左、右侧边界裂缝发展较缓，但能够预测滑坡堆积体在不良条件下发生移动的大致方向。

2.1.3 坡体后缘

该滑坡体后缘渐陡，呈圆弧状，主要以出露碎块石混粉质黏土为界，在后缘外轮廓线处设置4处钻孔点。在出露面下，存在一处中风化粉砂岩，两者形成潜在滑动面，在长时间的持续降雨作用下，后缘裂缝易逐渐生成并发展，目前已出现局部数条明显张拉小裂缝，需提防已形成的拉裂面加速滑坡灾害发生的趋势。

2.2 滑坡变形破坏特征

2.2.1前缘变形破坏特征

在该研究调查初期，通过实地考察发现，滑坡体前缘坡面已经出现局部的土体塌滑现象，经历连续中~大雨后，坡体前缘的坡面已塌滑部位产生新的土体崩落现象，同时坡面出现多处裂缝，土体摇摇欲坠，随时有崩落的可能；在坡表处存在植被外倾现象，可见明显浅表溜塌滑移，持续在降雨条件下，将加剧滑坡灾害的发生。

2.2.2后缘变形破坏特征

通过现场调查，发现后缘拉张裂缝共出现2条拉张裂缝，缝宽0.1~0.4m，高低错开0~0.8m，缝深0.5~3.0m，多处裸露、清晰可见。通过在研究期间观测和监测发现，滑坡体出现更为明显的位移与下沉，有多条小裂缝生成，冲击下蚀现象显著；尤其经历连续中~大雨后，斜坡上部主要的一条裂缝（第二条裂缝）出现0.07~0.15m的水平位移、0.08~0.16m的垂直下沉，导致后缘出现累计缝宽0.2~0.8m、高低错开0.1~1.2m，最大缝深＞4.5m的现状。

3支护措施及效果分析

3.1支护措施建议

基于滑坡基本特征分析，表明滑坡区已滑部位现状极不稳定，正处于缓慢下滑之中，若遇连续降雨，将会加剧、加快已滑坡部位的变形破坏。与此同时，在勘查期间发现，随着已滑部位的后缘裂缝变宽、变深，致使后缘与上部斜坡之间形成新的临空面，破坏上部自然斜坡的平衡状态，在自重力作用下，将使得上部斜坡开始出现新的拉张裂缝，最终导致更大规模的地质灾害发生。因此，根据边坡支护或治理常用的“卸、排、挡”基本原则，拟采取抗滑桩+锚杆联合支护治理方案。

3.2 支护效果分析

参考现场勘探资料，基于实际地质条件建立三维数值模型。模型边界条件：模型底面设为固定边界，模型四周设为水平约束边界，模型表面为自由边界。模型中共89364个节点，98672个单元。

由抗滑桩+锚杆联合支护下的计算结果可知，边坡两个方向的位移均集中在边坡的中部和边坡的前缘。由于支护结构的存在，在抗滑桩附近的边坡水平位移方向相反。在边坡土体自重作用下，抗滑桩两侧边坡土体有向下的垂直位移，挤压内部土体造成其向上隆起。进一步观察可以发现，联合支护作用下，边坡水平和竖直位移峰值分别为8mm和9mm。且抗滑桩+锚杆联合支护后，边坡整体不存在潜在滑动面。计算结果显示边坡稳定性系数为1.36，可见该边坡处于稳定状态。综上所述，抗滑桩+锚杆联合支护方案能有效抑制边坡变形，提升边坡的稳定性。

4 结论

以某边坡为研究对象，根据现场勘查资料，对滑坡体的滑坡边界特征及滑坡变形特征进行了分析，并进一步通过有限元软件建立公路边坡模型，评估了抗滑桩+锚杆的联合支护方案的支护效果。主要得到以下结论：该公路滑坡目前变形主要发生在滑坡前缘，后缘存在数道裂缝，坡脚挡墙外移，坡脚外地面尚稳定，未见鼓起迹象，其主要变形表现形式为局部滑塌，属于小型滑坡的规模等级。滑坡形式为牵引式滑坡，在经历较长时期的降雨后，滑坡体发展快速，产生了极其明显的下滑变形现象，并且坡脚的挡墙亦出现了侧向变形、墙顶开裂现象。抗滑桩+锚杆的联合支护结构下的边坡不存在潜在滑动面，边坡稳定性安全系数为1.35，边坡整体处于稳定状态。

参考文献

[1]杨明亮, 袁从华, 骆行文, 等. 高速公路路堑边坡顺层滑坡分析与治理[J]. 岩石力学与工程学报, 2005(23): 4383-4389.

[2]李政, 陈开圣, 郭长勋. 贵州省余庆至凯里高速公路某边坡支护方案优化研究[J]. 贵州大学学报(自然科学版), 2020(4): 105-112.

[3]王斌, 王传金. 澜沧江库岸工程地质环境特征及沿江公路病害分区研究[J]. 林业建设，2019(1):53-58.