李刚,孟祥龙,杨光,林伟

摘 要：分析了某机场高填方土基工程发生滑塌事故的原因，通过地质补堪、实验测试、特殊土鉴定，有针对性地分析了土层分布、强度指标和水文地质等影响高填方土坡稳定性的因素。经过分析认为，原地基存在软弱土层，并且含水率偏高，所以，在经过高填方后，软弱土体的剪切会被破坏，从而出现边坡塌陷、滑移和坡脚隆起等失稳的情况。

关键词：高填方土基；机场；滑塌分析；土体

中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）21-0064-02

随着大开发进程的推进，西部省区高原和丘陵对机场的需求也迅速增长。这些地区地形高低不平，填挖土方的工程量大、施工难。大量研究表明，对高填方土基来说，一般采用分层密实的方法，分层施工，分层检测，可以确保工程质量。但是，如果这些方法使用不当或者不能有效解决设计、施工中存在的问题，就非常容易发生坍塌事故。

1 事故概况

2013-08-24T01：00，某机场2标段P140～P146南侧高填方地段边坡部位发生塌陷滑坡事故。该地段为全场填方最高处，设计填高19.3 m。其中，2012-11填筑厚度为0.9 m，2013-04至今填筑厚度为18.1 m，事故发生前最高填土处的高度已达到19 m。塌陷滑坡段长约120 m，最宽处约10 m，如图1所示，同时，塌陷面向北10 m范围内出现大量纵向裂缝，滑坡段土体垂直下陷约3 m。该段斜坡面土体被挤向南侧原坡脚外，最宽处16 m左右，滑落段体积约为80 000 m3。

事故发生后，施工方马上停止填土，并对填筑面作了整平碾压处理。而2013-10-06早上又在填筑面上发现了多条不规则的纵向裂缝。为了观察土体滑移和沉降的趋势，在塌方区域填筑体适当的位置布设了4排观测桩（共17个测量观测点），安

———————————————————————————

排专业测量人员观测填筑土体的运动趋势。通过观测发现，填筑土体存在向外滑动的趋势，截至2013-10-17，最大位移出现在13号点，累计位移58.9 cm，且位移增长幅度仍在进一步加大，如图2所示；最大沉降出现在8号点，累计沉降22.3 cm，填筑体沉降幅度逐渐减小；外围出现起拱现象，17号点位高程累计增加4.7 cm。

图1 土基塌陷区 图2 坍塌面土层详图

2 工程地质情况

2.1 地形地貌

依据工程勘察的情况可知，该场地地形比较平坦，所处地貌单元属山前台地，地基土成因为第四纪堆积作用下形成的黏性土，下部为第三系沉积作用下形成的粉砂质泥岩（全～强风化）地层，局部夹薄层粉砂岩。根据野外钻探、原位测试、室内试验等工作的结果，对所揭露的地层按照岩土成因、结构、工程特性综合划分地层，共划分了主要地层4层、亚层5层，现对场地地层结构和特征作如下描述：

（1）人工填土：杂色，结构松散，以黏性土为主，含风化砂、块石，层底埋深在0.80～3.80 m处。

（1-1）耕土：黑褐色，种植土，含植物根系、残体，层厚0.20 m。

（2）黏土（膨胀土）：黄褐色～褐色～灰白色，颜色比较杂，硬可塑～硬塑，土质不均匀，含铁锰氧化物，中等压缩性，干强度较高，韧性较高，有光泽，层底埋深在2.80～10.00 m，揭露厚度为0.30～7.00 m。

（2-1）黏土：灰褐色～灰绿色，软塑～软可塑，土质不均匀，含铁锰氧化物，高压缩性，干强度中等，韧性中等，具有触变性，有光泽。该层土性质差，受外力和浸水作用容易发生变形，层底埋深在2.80～8.00 m，揭露厚度为0.80～3.00 m。

（3）黏土（膨胀土）：颜色较杂，黄褐色～褐色～浅灰色～锈红色，可塑～硬塑，土质不均匀，含铁锰氧化物、少量的暗色矿物和岩石碎屑，中等压缩性，干强度中等，韧性中等，有光泽，层底埋深在10.50～16.30 m，揭露厚度为0.50～10.30 m。

（3-1）黏土：灰褐色，可塑，土质不均匀，岩土内可见煤炭碎屑，高压缩性，干强度中等，韧性低，有光泽，层状结构，以透镜体形式存在于第3层之中，揭露厚度为2.00 m。

（3-2）黏土：浅灰色，硬塑，土质均匀，含铁锰氧化物和少量的暗色矿物，低～中等压缩性，干强度中等，韧性中等，有光泽，层底埋深在11.50～12.50 m，揭露厚度为1.00～1.50 m。

（3-3）细砂：锈红色，中密，颗粒不均匀，含铁锰氧化物，长石石英质，磨圆度较差，只揭露于5号钻孔，揭露厚度为0.50 m。

（4）粉砂质泥岩：绿灰色，粉砂泥质结构明显，风化裂隙较发育，泥质胶结，风化物呈碎块状，岩块遇水软化。局部呈粉砂质泥岩与泥质粉砂岩互层状，此次勘察未完全揭露该层。

2.2 水文地质情况

按照地下水埋藏条件和含水层的状态分类，补堪场地地下水类型为上层滞水，含水层分布不稳定，个别钻孔无明显初见地下水位，受上覆人工填土影响，钻孔水位具明显的承压性，钻孔24 h测静止地下水位为0.00～12.00 m。该滞水受大气降水的影响，与不明泉眼有直接联系，其中，大气降水经地表径流是沿地表裂隙和节理垂直下渗形成，并形成汇水渠道—场地左侧发育“V”型冲沟。根据各钻孔稳定水位埋深分布情况可以揭露这一特性，各钻孔水位情况如表1所示。

表1 钻孔水位情况（单位：m）

孔号 初见

水位 24 h静止

水位 48 h静止

水位 孔号 初见

水位 24 h静止

水位 48 h静止

水位

1 未见 1.50 0.70 9 6.40 4.00 -

2 2.00 2.2 - 10 1.30 1.80 -

3 未见 13.00 - 11 6.00 3.00 -

4 未见 11.0 - 12 未见 13.00 7.30

5 11.50 2.50 2.30 13 12.00 0.00 -

6 1.20 0.90 - 14 未见 10.00 -

7 未见 14.00 12.00 15 未见 3.80 -

8 未见 6.70 5.70 16 未见 10.60 -

3 事故原因分析

土层的强度指标对高填方土基的稳定性有很大的影响。依

据不同的测试方法，测定各层土在不同状态下土体抗剪强度指标，详细结果如表2所示。

分析土层强度指标和补充勘察结果发现，滑塌区域内存在第（2-1）层软弱黏土。该层土分布不均，性质差，呈软可塑～软塑状态，具有触变性，并且其渗透性差，承载力低，压缩性高，抗剪强度低。在填方施工后，最大填方高度达19.00 m，上覆土压力不断增大，软弱层所受剪应力也在不断增大，造成了边坡失稳的情况。大气降水沿地表土体裂隙下渗，软弱土层受水浸泡后，该层的土体抗剪强度急剧降低。

表2 各层土土体抗剪强度指标

土层编号及名称 密度/（g/cm3） 快剪 固结快剪 饱和快剪 饱和三轴快剪

φ/°

φ/°

φ/°

φ/°

2 1.93 45.6 10.5 50.6 12.5 32 7.9 29.9 8.2

2-1 1.87 33.0 9.9 39.2 14.4 24 7.7 22 7.8

3 1.78 53.5 12.7 56.9 15.3 26.1 9.4

场地原右侧发育一条“V”型冲沟，易于汇集地表水，并且场地存在不明泉眼，致使场地上层滞水水量较大。同时，该滞水是造成此次高边坡失稳的外部因素。第（2-1）软弱土上下层土均为膨胀土，饱水后，其抗剪强度急剧下降，在上覆土压力的作用下，剪应力增加，土体失稳。因此，造成此次坍塌事故的主要原因有3点：①下部存在软弱土层，在高填方作用下会产生滑移；②施工速度较快，使得地基土中孔隙水的压力来不及消散，有效应力降低，抗剪强度降低；③存在渗透水压力的作用。

4 处理措施

针对上述问题，采取的处理措施主要有以下几点：①加强地表和地下综合排水措施。②比选抗滑桩加坡脚外的反压护道、放缓边坡坡率、加设挡土墙和加筋土处理等方案，择优或组合选定设计方案。③监控高填方填筑过程，确定适宜的施工控制参数。对已经完成的道槽高填方区布设监测点，确保施工安全。④处理软弱层地基。对地基处理技术进行现场承载力试验，确定合理的承载力设计值。⑤严格控制回填土的成分和压实质量。

采用上述处理措施后，该工程土基处理不仅顺利完成，还保证了工程质量。因此，在高填方土基的施工中，必须严格遵循分层施工的原则，不能盲目求快，必须要加强适时监控，进而确定施工控制参数；必须加强对场区土层的详细勘测，不能漏过软弱夹层；必须重视地表和地下水位的影响，确保其不影响土层强度。

参考文献

[1]将忠信.某山区机场倾斜基底高填方滑坡与防治[J].岩土工程技术，2003（1）：16-18.

[2]田鲁军.高填方机场的滑坡与防治[J].机场建设，2002（3）：19-21.

[3]曹运江，黄润秋，巨能攀，等.西南某机场高填方地基稳定问题研究[J].水文地质工程地质，2004（5）：80-100.

[4]韩世莲，周虎鑫，陈荣生.土和碎石混合料的蠕变试验研究[J].岩土工程学报，1999，21（2）：196-199.

[5]刘宏，张倬元.四川九寨黄龙机场高填方地基变形与稳定性系统研究[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

〔编辑：白洁〕

Study on the Slump of the Airport High Embankment

Li Gang， Meng Xianglong， Yang Guang， Lin Wei

Abstract： Aim at analysis on the cause of the airport high embankment， we analyzed on the stability factors such as soil distribution， strength index and hydrogeology through supplementary investigation， experiment and special soil identification. The existing of the soft soils and the higher water content leaded to the shear failure of the soft soil and can also cause the instability phenomenon just as the slope collapse， slipping and uplift of the toe of the slope.

Key words： high embankment； airport； analyze on the slope collapse； soil

3 未见 13.00 - 11 6.00 3.00 -

4 未见 11.0 - 12 未见 13.00 7.30

5 11.50 2.50 2.30 13 12.00 0.00 -

6 1.20 0.90 - 14 未见 10.00 -

7 未见 14.00 12.00 15 未见 3.80 -

8 未见 6.70 5.70 16 未见 10.60 -

3 事故原因分析

土层的强度指标对高填方土基的稳定性有很大的影响。依

据不同的测试方法，测定各层土在不同状态下土体抗剪强度指标，详细结果如表2所示。

分析土层强度指标和补充勘察结果发现，滑塌区域内存在第（2-1）层软弱黏土。该层土分布不均，性质差，呈软可塑～软塑状态，具有触变性，并且其渗透性差，承载力低，压缩性高，抗剪强度低。在填方施工后，最大填方高度达19.00 m，上覆土压力不断增大，软弱层所受剪应力也在不断增大，造成了边坡失稳的情况。大气降水沿地表土体裂隙下渗，软弱土层受水浸泡后，该层的土体抗剪强度急剧降低。

表2 各层土土体抗剪强度指标

土层编号及名称 密度/（g/cm3） 快剪 固结快剪 饱和快剪 饱和三轴快剪

φ/°

φ/°

φ/°

φ/°

2 1.93 45.6 10.5 50.6 12.5 32 7.9 29.9 8.2

2-1 1.87 33.0 9.9 39.2 14.4 24 7.7 22 7.8

3 1.78 53.5 12.7 56.9 15.3 26.1 9.4

场地原右侧发育一条“V”型冲沟，易于汇集地表水，并且场地存在不明泉眼，致使场地上层滞水水量较大。同时，该滞水是造成此次高边坡失稳的外部因素。第（2-1）软弱土上下层土均为膨胀土，饱水后，其抗剪强度急剧下降，在上覆土压力的作用下，剪应力增加，土体失稳。因此，造成此次坍塌事故的主要原因有3点：①下部存在软弱土层，在高填方作用下会产生滑移；②施工速度较快，使得地基土中孔隙水的压力来不及消散，有效应力降低，抗剪强度降低；③存在渗透水压力的作用。

4 处理措施

针对上述问题，采取的处理措施主要有以下几点：①加强地表和地下综合排水措施。②比选抗滑桩加坡脚外的反压护道、放缓边坡坡率、加设挡土墙和加筋土处理等方案，择优或组合选定设计方案。③监控高填方填筑过程，确定适宜的施工控制参数。对已经完成的道槽高填方区布设监测点，确保施工安全。④处理软弱层地基。对地基处理技术进行现场承载力试验，确定合理的承载力设计值。⑤严格控制回填土的成分和压实质量。

采用上述处理措施后，该工程土基处理不仅顺利完成，还保证了工程质量。因此，在高填方土基的施工中，必须严格遵循分层施工的原则，不能盲目求快，必须要加强适时监控，进而确定施工控制参数；必须加强对场区土层的详细勘测，不能漏过软弱夹层；必须重视地表和地下水位的影响，确保其不影响土层强度。

参考文献

[1]将忠信.某山区机场倾斜基底高填方滑坡与防治[J].岩土工程技术，2003（1）：16-18.

[2]田鲁军.高填方机场的滑坡与防治[J].机场建设，2002（3）：19-21.

[3]曹运江，黄润秋，巨能攀，等.西南某机场高填方地基稳定问题研究[J].水文地质工程地质，2004（5）：80-100.

[4]韩世莲，周虎鑫，陈荣生.土和碎石混合料的蠕变试验研究[J].岩土工程学报，1999，21（2）：196-199.

[5]刘宏，张倬元.四川九寨黄龙机场高填方地基变形与稳定性系统研究[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

〔编辑：白洁〕

Study on the Slump of the Airport High Embankment

Li Gang， Meng Xianglong， Yang Guang， Lin Wei

Abstract： Aim at analysis on the cause of the airport high embankment， we analyzed on the stability factors such as soil distribution， strength index and hydrogeology through supplementary investigation， experiment and special soil identification. The existing of the soft soils and the higher water content leaded to the shear failure of the soft soil and can also cause the instability phenomenon just as the slope collapse， slipping and uplift of the toe of the slope.

Key words： high embankment； airport； analyze on the slope collapse； soil

3 未见 13.00 - 11 6.00 3.00 -

4 未见 11.0 - 12 未见 13.00 7.30

5 11.50 2.50 2.30 13 12.00 0.00 -

6 1.20 0.90 - 14 未见 10.00 -

7 未见 14.00 12.00 15 未见 3.80 -

8 未见 6.70 5.70 16 未见 10.60 -

3 事故原因分析

土层的强度指标对高填方土基的稳定性有很大的影响。依

据不同的测试方法，测定各层土在不同状态下土体抗剪强度指标，详细结果如表2所示。

分析土层强度指标和补充勘察结果发现，滑塌区域内存在第（2-1）层软弱黏土。该层土分布不均，性质差，呈软可塑～软塑状态，具有触变性，并且其渗透性差，承载力低，压缩性高，抗剪强度低。在填方施工后，最大填方高度达19.00 m，上覆土压力不断增大，软弱层所受剪应力也在不断增大，造成了边坡失稳的情况。大气降水沿地表土体裂隙下渗，软弱土层受水浸泡后，该层的土体抗剪强度急剧降低。

表2 各层土土体抗剪强度指标

土层编号及名称 密度/（g/cm3） 快剪 固结快剪 饱和快剪 饱和三轴快剪

φ/°

φ/°

φ/°

φ/°

2 1.93 45.6 10.5 50.6 12.5 32 7.9 29.9 8.2

2-1 1.87 33.0 9.9 39.2 14.4 24 7.7 22 7.8

3 1.78 53.5 12.7 56.9 15.3 26.1 9.4

场地原右侧发育一条“V”型冲沟，易于汇集地表水，并且场地存在不明泉眼，致使场地上层滞水水量较大。同时，该滞水是造成此次高边坡失稳的外部因素。第（2-1）软弱土上下层土均为膨胀土，饱水后，其抗剪强度急剧下降，在上覆土压力的作用下，剪应力增加，土体失稳。因此，造成此次坍塌事故的主要原因有3点：①下部存在软弱土层，在高填方作用下会产生滑移；②施工速度较快，使得地基土中孔隙水的压力来不及消散，有效应力降低，抗剪强度降低；③存在渗透水压力的作用。

4 处理措施

针对上述问题，采取的处理措施主要有以下几点：①加强地表和地下综合排水措施。②比选抗滑桩加坡脚外的反压护道、放缓边坡坡率、加设挡土墙和加筋土处理等方案，择优或组合选定设计方案。③监控高填方填筑过程，确定适宜的施工控制参数。对已经完成的道槽高填方区布设监测点，确保施工安全。④处理软弱层地基。对地基处理技术进行现场承载力试验，确定合理的承载力设计值。⑤严格控制回填土的成分和压实质量。

采用上述处理措施后，该工程土基处理不仅顺利完成，还保证了工程质量。因此，在高填方土基的施工中，必须严格遵循分层施工的原则，不能盲目求快，必须要加强适时监控，进而确定施工控制参数；必须加强对场区土层的详细勘测，不能漏过软弱夹层；必须重视地表和地下水位的影响，确保其不影响土层强度。

参考文献

[1]将忠信.某山区机场倾斜基底高填方滑坡与防治[J].岩土工程技术，2003（1）：16-18.

[2]田鲁军.高填方机场的滑坡与防治[J].机场建设，2002（3）：19-21.

[3]曹运江，黄润秋，巨能攀，等.西南某机场高填方地基稳定问题研究[J].水文地质工程地质，2004（5）：80-100.

[4]韩世莲，周虎鑫，陈荣生.土和碎石混合料的蠕变试验研究[J].岩土工程学报，1999，21（2）：196-199.

[5]刘宏，张倬元.四川九寨黄龙机场高填方地基变形与稳定性系统研究[M].成都：西南交通大学出版社，2006.

〔编辑：白洁〕

Study on the Slump of the Airport High Embankment

Li Gang， Meng Xianglong， Yang Guang， Lin Wei

Abstract： Aim at analysis on the cause of the airport high embankment， we analyzed on the stability factors such as soil distribution， strength index and hydrogeology through supplementary investigation， experiment and special soil identification. The existing of the soft soils and the higher water content leaded to the shear failure of the soft soil and can also cause the instability phenomenon just as the slope collapse， slipping and uplift of the toe of the slope.

Key words： high embankment； airport； analyze on the slope collapse； soil