崔跃飞

摘 要：为研究半成岩类型高边坡的失稳机理和破坏模式，选取某高速某半成岩地层高边坡失稳工点，从工程地质、气象条件、变形特征等多方面对失稳成因进行分析，并根据潜在滑面进行了边坡穩定性计算，据此提出了该高边坡加固治理措施。

关键词：高速公路;软岩高边坡;失稳;半成岩地层;软弱面;治理措施

中图分类号：U416.14 文献标识码：A

1 工程概况

哈达铺停车区BK0+400～K271+650段右侧边坡位于停车区加速车道与主线的过渡段，最高边坡为6级，最大边坡高度43 m。边坡高度采用8 m分级，平台宽度2 m，平台设排水沟，第一，第二级坡率均为1：0.75，第三，第四级坡率取1：1.00，第五级坡率取1：1 25，第六级放缓边坡坡率1：5.00，坡脚设置2 m宽碎落台。第一，第四级边坡采用锚杆框架梁防护;第二，第三级边坡采用预应力锚索框架梁防护，锚索长度28 m，锚固段长度10 m，单孔设计拉力600 kN;第五级边坡采用拱形骨架防护，第六级采用植草防护，框架内采用植生袋护面。

2 边坡变形过程及特征

该段边坡自2019 年 9 月开始施工，至 2020 年5 月路中线及左半幅开挖至第 1 级平台标高处，第 2～ 第 4 级预留了部分边坡土体，未一次性开挖至设计坡面，第 5 和第 6 级边坡已开挖成型，并施工完骨架防护。边坡开挖后总体基本稳定，至 2020年5 月底，该地区进入雨季，第 5 级和第 6 级边坡出现第一次滑塌，K271+500 ～+535 段坡面出现局部失稳、拱形骨架垮塌现象，至 6 月 29 日，出现第二次滑塌，并发展为较大范围的工程滑坡。该滑坡周界清晰，总体平面形态呈 “马蹄”状，现场调查，可见明显后壁，后壁最大高差约 1 m，中上部见大量张拉裂缝断续分布，裂缝一般宽约 3 cm～10 cm，局部裂缝较宽，已施工的边坡防护工程垮塌严重，两侧侧缘见明显剪切缝，工程滑坡于第 1 级坡顶部平台附近剪出，剪出后越过第1 级边坡的滑塌体呈散体状覆盖于前缘[1]。

3 失稳成因分析

3.1 边坡岩体结构

边坡岩性主要为粉质黏土、成岩程度低-较低的泥质粉砂岩、砂岩。均为半成岩，泥质胶结，胶结程度差，岩体及结构面抗剪强度低。

边坡区局部分布灰白色砂岩，成岩程度非常低，手易捏散，遇水易崩解。该层呈透镜体状分布，透水性好，相对富水，且局部存在贯通可能性。雨季砂岩层为含水层，砂岩层界面处泥质粉砂岩受水浸润软化，易形成泥化软弱面，在边坡开挖形成临空面后易形成坡面垮塌[2]。

边坡区发育的三组节理裂隙，J1： 345°∠80°，J2： 25°∠65°，J3： 160°∠80°。结构面组合沿岩层层面切割岩体形成的楔形体倾向路基，边坡开挖后形成临空面，楔形体在重力作用下易贯通形成滑裂面。根据已发生边坡变形发展特征及勘察成果分析，本段边坡潜在滑动面主要为泥质含量高、成岩程度低、富水的软弱夹层、砂岩与泥质粉砂岩界面、贯通性较好的节理面等，坡体开挖卸荷后在重力作用及动水压力作用下，不同物理界面可能贯通形成滑动面。

3.2 人为诱发因素

该坡体系因路基开挖切削坡脚，在斜坡体中下部形成一定的临空面，改变了原有的坡体应力平衡，遇雨季后，大气降水下渗转化为地下水，软化下部易风化的岩土体，使岩土层抗剪强度指标降低，并增加其重度而导致的失稳; 同时施工过程中由于临时排水措施不到位，导致局部坡脚积水进而降低了边坡稳定性。

4 边坡稳定性分析与治理

4.1 边坡稳定性分析

4.1.1 计算剖面及模型的建立

计算剖面按最不利情况控制，以过钻孔 BKHZK11，BKHZK12 的主滑剖 面 A-A' 及 过 钻 孔 BKHZK13， BKHZK14，BKHZK15，BKHZK16 的主滑剖面 B - B' 进行计算。根据已发生滑塌的滑面形态分析，后缘拉裂面较陡立，前缘面较平缓，近似于圆弧面，以此建立计算模型[3]。

4.1.2 计算参数的确定

边坡土体抗剪强度指标滑体土的饱和重度取 γsat= 20.0 kN/m3; 潜在滑面滑带土抗剪强度指标：半成岩性质的泥质粉砂岩综合黏聚力平均值 A-A' 剖面 c=30.0 kPa、内摩擦角 φ=16.4°，B-B'剖面c=28.0 kPa、φ = 15.8°。

4.1.3 计算工况的选定

根据《公路路基设计规范》规定，边坡稳定性计算分为以下三种工况： ①正常工况： 边坡处于天然状态下; ②非正常工况：边坡处于暴雨或连续降雨状态下; ③非正常工况Ⅱ：边坡处于地震等荷载作用状态下。

4.1.4 稳定性分析

该边坡稳定性分析结合定性分析和定量分析，定性分析是综合坡体岩性组成、风化程度、岩土体强度、主要结构面与路线走向的空间关系等对稳定性进行初步分析，预测边坡可能发生破坏形式、破坏强度，目前发生浅层的坡面滑塌变形，但随着时间的推移，在暴雨等不利工况下，将会发生大规模整体的边坡滑塌情况。

4.2 治理措施

结合现场地形，边坡顶附近有高压线塔，不宜采用设置宽平台卸载方案，经综合比选后采用行强支挡的设计思路，结合小里程侧滑坡治理方案，将滑坡治理的抗滑桩往大里程侧方向顺延，在第三级平台处设置抗滑桩以保证边坡整体稳定，同时加强坡面防护防止局部失稳，再完善坡面及坡体排水措施进行综合处治。

5 结语

本文对半成岩高边坡的失稳成因、破坏模式分析和治理措施进行了研究。以成岩程度低的泥质粉砂岩为主的地层，当存在松散状砂岩且呈多层透镜体分布时，在砂岩层界面处泥质粉砂岩受水浸润软化，易形成泥化软弱面，随着边坡的开挖将可能出现多层、多级局部失稳，甚至整体失稳。 应加强对半成岩砂泥岩地层的认识，施工过程中应严格按照 “逐级开挖、逐级防护” 的原则，严禁边坡开挖后长时间暴露，加强现场临时排水措施，严禁坡脚积水浸泡，以免降低边坡的稳定性而引发边坡垮塌、滑动等人为不良地质灾害。现行规范对于半成岩尚无明确的定义和勘察技术要求，如何评价和分析其对工程的不利影响，并提出合理、安全的工程措施是亟待解决的问题。

参考文献：

[1]吴其伟，李天池.半成岩大型滑坡机制和滑速分析[J].山地研究，1986（01）47-53.

[1]严松，王运生，罗永红，等.云南陇川半成岩地层滑坡的成因机制及稳定性评价[J]长江大学学报（自科版），2017，14（21）：61-68+5.

[3]陈志敏，朱烜.砂泥岩互层边坡膨胀性泥岩力学性能试验研究[J].路基工程，2017（03）：97-102.