唐德清

(湖南省醴茶高速公路建设开发有限公司,湖南醴陵 412200)

1 概述

某高速公路k128+760～k128+840段路基右边坡位于保靖县复兴镇前颜家村,距G219线3 km,通过高速公路的临时便道可与G219线相连。路基在切方后引发了场地失稳,产生了滑坡,已影响到本段路基的稳定性。

2 滑坡区域地质环境

2.1 地形、地貌

场地地貌上为湘西断褶侵蚀剥蚀丘陵地貌,微地貌上属于丘陵的山坡坡脚部位。因路基切坡施工已形成人工边坡,第一级平台现有场地地面标高为271～272m,高于现有高速公路路面标高约10 m,平台宽度1.0～1.5 m。

2.2 地层岩性

场地为挖方区,因切坡部分前缘地段已剥去较厚的覆盖层,拟建场地内岩土层的特征自上而下分述如下:

1)粉质粘土:黄褐色,可塑-硬塑,以硬塑状为主,在局部地段的土岩接合部位因有地下水浸润而呈软塑状。稍有光泽,无摇震反应,干强度中等,韧性中等,具中等压缩性。本层层厚0.8～7.8m,平均厚度为2.82m,该层分布于整个场地,是组成本滑坡体的主要层位。

2)强风化泥灰岩:为寒武系中厚层泥灰岩,灰褐色,极软岩,易软化,岩体极破碎,钻探时无完整岩芯,岩芯多呈粉末状,可干钻,冲洗液钻进时较易钻进。主要矿物成分为方解石及粘土质矿物,岩体极破碎,岩体基本质量等级为Ⅴ级。1.30～6.70 m,平均3.01m,该层分布于整个场地,是组成本滑坡体的重要层位。

3)中风化泥灰岩:青灰色,为较软岩,本层岩石具软化崩解性,薄-中厚层,以中厚层为主,主要矿物成分为方解石及粘土质矿物,岩体破碎-较破碎,岩体基本质量等级为Ⅳ级,碎裂状结构为主,节理较发育,节理面较光滑,无充填物,节理面上有风化壳。岩芯呈碎石状-短柱状。本层为滑坡体的滑床,分布于整个场地。

2.3 地质构造

根据区域地质资料,该区位于扬子准地台南东缘及湘西弧形褶皱带上,褶皱、断裂构造较发育。地壳上升,间歇性抬升是本区新构造运动的主要形式,发育有沟谷、丘岗、河谷及剥蚀夷平面。区内主要构造为花垣-张家界-澧县华夏式断裂带,本断裂为压扭性断裂,断面倾角70°左右,断裂北盘相对南盘向西推移,本断裂带及影响带宽2～4 km。本场地处于断裂影响带内,场地岩体的完整性因断裂影响而降低。

滑坡体的滑床为中风化泥灰岩,边坡岩体内的主要构造形式为节理面,节理发育,但并无特别优势发育方向,密度5～10条/m,为闭合型的剪节理,节理面平直,较光滑,无充填,结构面结合好。层面为岩体内最主要结构面。岩层产状为170°∠55°。岩层倾向与坡向相反,为有利结构面组合。经地质调查,边坡无不利结构面,岩体稳定性主要由边坡岩体等效内摩擦角控制。

2.4 气象水文

本边坡区属亚热带季风湿润气候区,冬暖夏凉,四季分明,雨量充足,年平均降雨量1 169mm,多集中在6～8月,占全年降水量的50%,最大日降雨量可达100～300 mm,是湖南省暴雨集中地,易发生洪涝灾害。

该区处于花垣河流域,右为山沟,距边坡约有80～100 m,沟底低于坡路面10～15m,对边坡无直接影响,受地形地貌及气候影响,坡面土质结构已受到一定程度的破坏,地表水较易渗入土壤中。

3 滑坡的形成机理分析

k128+760～k128+840滑坡段,由于路基切坡产生临空面而诱发的滑坡,现有路基坡比约为1∶1.00。本滑坡已产生较明显的滑动变形,前缘已有较明显的剪出口,剪出口所在的地质层位为强风化泥灰岩与中风化泥灰岩之间,滑移平面距离约1.0 m,滑坡体内部产生很多横向裂缝,缝宽以10～20 cm居多,最宽可达0.8m,长度达10～20m,尖灭于滑坡体两侧的滑坡周界线,形成较明显的滑坡台壁,台壁高度5～20 cm居多,最高达80 cm。本滑坡为工程切坡引发的工程滑坡,组成滑坡体成分的为粉质粘土和强风化层,滑床为中风化泥灰岩。在两侧及后缘已形成明显的滑坡周界线,在后缘呈弧形分布(见图1所示)。滑坡范围面积约5 000m2,滑体平均厚度约4.83 m,潜在滑坡方量约25 000 m3,经分析滑动面呈平缓的圆弧形(见图2工程地质剖面图),主滑方向约为340°(垂直公路路堑边坡走向)。

图1 滑坡裂缝分布及钻孔布置图

图2 k128+805工程地质剖面图

由于粉质粘土的孔隙比大,起始含水量很高,气候干燥时,土体的收缩性大,往往形成较发育的网状裂纹,网状裂纹的产生又为水的下渗提供了条件,加剧了裂纹深处的胀缩循环。当气候湿热交替,土的干缩湿胀反复循环,以及裂纹处形成的应力集中,使边坡上的裂纹不断扩张、延伸、下切,粗裂纹逐渐连通,形成较宽的裂缝,裂缝发育连通,开始在坡面形成表层破碎层。粉质粘土边坡一般都分布在亚热带湿温地区,雨量充沛,水流的冲蚀作用很强,边坡上的破碎层不断发展,形成局部坍塌。

同时,在路基开挖后,路堑坡脚由于水平应力的增大,形成坡脚的应力集中区。而且粘土土层本身特性越往下,土越趋于软塑性,力学性质越差。所以,粉质粘土路堑边坡的破坏,常始于坡脚或边坡下半部,慢慢向上延伸而至整个路堑。路堑边坡破坏过程发展到后期,边坡出现滑动。粉质粘土路堑穿过的丘岗覆盖土层一般均不深,而覆盖土与基岩接触面起伏,再加上土体内存在着大量裂隙,所以滑床通常不深。粉质粘土路堑边坡因在水流冲刷作用或人工开挖、切割使坡脚失去支撑的情况下,坡脚土体会产生坍塌,且不断发展,从局部失稳发展到边坡失稳,从而牵引整个边坡向下滑动,形成滑坡。

目前滑坡正处于滑动蠕变阶段,前缘、中部及后缘均已发生明显的变形破坏,如果不治理,在其它外部条件(如地表水、地下水)作用下可能会加剧其活动速度,纵向范围可能会扩大,但滑坡区的两侧为岩质边坡,故滑坡范围一般不会再向两侧(即横向)扩展。

4 治理滑坡的原则和方案

4.1 治理原则

1)一次根治,不留后患的原则;

2)在确保公路安全的前提下力争经济合理;

3)根据滑坡区地形、地质等条件,同时考虑经济、环保、方便施工等因素,采用清坡、方格骨架植草、抗滑桩及排水的综合处治措施进行治理。

4.2 滑坡体参数的确定

1)根据室内试验并综合考虑各地层野外特征,本场地各岩土层参数取值见表1。

表1 各岩土层参数取值

2)结构面抗剪强度:根据边坡岩体结构面特征,依据《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)第4.5.1条规定及地区勘察经验,本边坡的中风化泥灰岩②的结构面抗剪强度采用:内摩擦角φ=30°,粘聚力C=130 kPa。以上数据适合于结合一般的硬性结构面(含岩层层面,无风化壳及泥化夹层)。有风化壳及泥化夹层的结构面抗剪强度指标可采用表1中粉质粘土残余抗剪强度指标。

3)边坡岩体等效内摩擦角:边坡岩体类型为Ⅳ类,依《建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2002)》第4.5.5条及地区勘察经验,中风化泥灰岩②2等效内摩擦角取φ=45°。以上指标适合于计算岩体抗剪强度(不考虑结构面情况下)。

4.3 滑坡安全系数计算

根据现场滑坡区地形、本次勘察所取得的地质资料及目前边坡的稳定情况,根据目前坡面下滑坡的稳定性,选取典型的横断面计算滑坡的安全系数,见表2。

根据以上计算结果评析:滑坡体计算的稳定系数Fs小于1,与当前滑坡体的状态(蠕滑状态,Fs=0.95～1.00)比较吻合,不稳定,处于蠕滑状态。

4.4 治理方案

k128+760～k128+840滑坡段,坡脚设3m高矮脚墙,一级坡坡比为1∶1.5,采用方格骨架植草进行防护,一级平台上设置2m×1.5m的抗滑桩(抗滑桩长度为14m,根据现场开挖情况进行调整,设计为桩嵌入中风化泥灰岩5 m左右深度),桩中心间距为4m,二级平台以上坡比放缓为1∶1.75,采用骨架植草防护边坡,平台宽6m。见图3。

表2 目前坡面下滑坡的安全系数及滑动面的抗剪强度参数值

图3 k 128+760～k 128+840滑坡治理断面图

排水设计,在后缘及两侧设置环坡顶截水沟,滑坡体区域坡面设8m深泄水孔疏排地表水和滑坡体内浅层水。对滑坡体已有的裂缝进行填塞或夯实以防止地表水直接渗入滑体内。

5 结论

按以上方案进行施工后,有效地制止了滑坡的变形及进一步发展,施工结束1 a来,滑坡体处于稳定状态。说明以上治理工程措施是正确的,对该滑坡总结如下:

1)准确的地质资料是滑坡设计、处治的基础,滑坡受地形地貌、地层岩性,地质构造,水文地质条件以及人为活动因素影响较大,因此,只有把握地质基础才能把握滑坡的病害特征。

2)该滑坡的产生主要是因为路基的开挖,破坏了斜坡的力学平衡,因此,该滑坡治理以恢复其力学平衡为出发点,采取抗滑桩方案是合理的。

3)水是导致滑坡加剧的主要诱因,而该滑坡岩性软弱,地下水丰富,在地表水、地下水作用下可能会加剧滑坡的活动速度,因此,在滑坡处治时应重视水的影响,做好滑坡的防排水工作。

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