杨旭东 彭春禄 陈全 覃家琪

摘要：文章以桂林某高速公路滑坡为例，研究坡脚堆载反压条件下的滑坡变形规律，并对滑坡滑动带参数进行反算分析，为滑坡处治设计提供依据。

关键词：滑坡应急处治;堆载反压;滑动变形规律;滑动带参数反算

中图分类号：U416.1⁺63 文献标识码：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.024

文章编号：1673—4874（2020）11—0090-04

0引言

对于已通车运营的高速公路而言，滑坡作为常见的自然灾害，常常带来阻断交通、危及行车安全、损毁公路路基等较大的危害。滑坡发育过程通常是分阶段的，在滑坡未完全失稳前，为了避免发生更严重的后果，为滑坡处治争取时间，应急处治措施是必不可少的。应急处治措施的核心是改变坡体结构、止滑保稳。滑坡常见的应急治理方法有削方减载、坡脚堆载反压、应急支挡结构等，需要根据不同滑坡的特点及场地条件进行选择。其中，对于一般公路滑坡，坡脚堆载反压（以下称坡脚堆载反压）有着施工快捷、效果显著等特点。在开展了坡脚堆载反压后，对滑坡变形规律的特征进行研究。在坡脚堆载反压条件下计算滑坡滑动面参数，可以更好地为处治滑坡提供依据。本文以桂林某高速公路滑坡为例，研究在坡脚堆载反压条件下的滑坡变形规律，对滑坡滑动带参数进行反算，为处治设计提供依据。

1滑坡工程基本特征

1.1滑坡形态特征

滑坡位于丘陵地带，路线沿丘坡坡脚一带展布，地形起伏较大，路基采用挖方路堑方式通过，路基最大挖方高度约25m，原设计坡比为1：1，分3级放坡，防护形式为U型钉+三维植被网满铺草坡防护。滑坡体平面形成呈舌型，后缘有圈椅状特征，错台高度约1～2m，拉裂缝宽度为0.3～0.5m，滑坡体内发育裂缝类型主要为拉张裂缝及拉张剪切混合裂缝，滑坡前缘已造成高速公路路基边沟挤压破坏，尚未完全滑动剪出形成滑坡舌。滑坡前缘剪出口（高速公路路面）与后缘圈椅状裂缝高差约为43m，滑坡主滑方向近似南北向，主滑方向轴长约100m，滑体总方量估算为6.5×10⁴m³，为中型滑坡，滑坡平面图见图1。

1.2滑坡的物質组成及结构特征

滑坡体主要由第四系残坡积层粉质黏土、黏土混角砾组成，滑床主要由第四系残破积层黏土混角砾组成。其中角砾垂向分布不均，含量在20%～40%，粒径大多在1～3cm之间，砾石成分主要为强风化粉砂岩。下伏基岩主要为D2v中风化灰岩，埋深较深，对滑坡无明显影响，地质剖面见图1。现场勘察时未发现明显滑动面，未发现明显的剪切破坏带，说明滑动面以面状为主，厚度极薄，本滑坡的滑动面划分依据钻孔内测斜监测数据来进行。

滑坡主要发生于土层中，为牵引式土质滑坡，整个滑坡呈多级牵引破坏形态，每级滑动面条块以圆弧形为主，将滑坡作为整体来看，在主滑面上，滑坡前缘下滑段与主滑段呈近似圆弧状，最大埋深为18m，剪出口位于人工边坡坡脚前高速公路边沟;滑坡中部下滑段贯通后整体呈直线型，埋深一般在12～18m;滑坡拉张破裂段与水平面夹角约80°，破裂段最大埋深约12m。

2在坡脚堆载反压条件T滑坡变形规律

2.1工程应急处置措施

应急堆载反压作为常见的滑坡应急处治措施，被广泛应用在滑坡处治或应急处置中。公路人工边坡前缘受工程施工改造影响，出现临空面，从而改变了滑坡应力状态，在不利工况的影响下，下滑力逐渐增加，直到超过阻滑力，从而发生滑坡。坡脚堆载反压措施为在滑坡前缘剪出段、阻滑段等位置设置反压体，增加滑坡阻滑力，改变滑坡应力状态，阻止滑坡继续下滑趋势。

在本案例中在出现滑坡变形情况后，建设单位立即开展滑坡应急处置措施。应急处治措施主要为在边坡坡底设置滑坡反压体进行反压，反压体高度为5m，外侧坡比为1：1，顶、底部宽度为7～7.5m，反压体主要由（1×1×1）m袋装粉质黏土构成，坡脚堆载反压平台同时也为滑坡抗滑支挡结构的施工平台。坡脚堆载反压自2018年1月设置完毕，在获得勘察及监测成果后开展滑坡处治工程设计施工，处治方案采用在滑坡前缘设置抗滑桩的工程手段。2018年5月至7月在滑坡前缘施工抗滑支挡结构。

2.2监控量测方案

滑坡深层测斜作为最常见的手段可以了解滑坡变形情况，为滑坡预警提供依据，同时深层测斜能够识别滑动面的位置，为滑坡处治提供依据。反压体限制了滑坡前缘的滑动，从而阻挡了滑坡的滑动变形。在该条件下，通过对深层位移、地表位移的监测，可以看得到滑坡在坡脚堆载反压后的变形规律。

设置反压体后，才具备了安全开展滑坡钻探勘察和深层测斜工作的条件。在深层测斜共布设7个测斜孔，测斜工作开展初期将测试垂直于高速公路方向深层变形位移（X方向）及小角度斜交公路方向深层变形位移（y方向），在确定主滑方向后，仅对主滑方向进行持续长期观测。在抗滑桩施工期间开展地表各点地表变形监测，地表变形监测点布设位置如图1所示，其中ZKl～ZK7为深层测斜孔，J1～J13为地表位移监测点。

2.3在坡脚堆载反压条件下滑坡变形规律

滑坡深层测斜工作开展时期为2018年1月至2019年1月，监测时间段主要为滑坡坡脚堆载反压后、滑坡施工期间、滑坡施工后这三个阶段，抗滑桩施工期地表变形监测期主要为2018年5月至9月。

（1）边坡深层位移变形规律

滑坡深层累积变形成果见下页图2～3。在坡脚堆载反压后至2018年5月滑坡抗滑桩处治前，滑坡体处于继续变形状态，滑坡深层滑动趋势受限，x方向深层位移累积变形一般为4～12m，y方向深层位移变形值一般为0～5mm，ZK6测斜孔未发生明显变形，值得注意的是ZK2测斜孔y向位移达到30mm、X向位移达约11.5mm，ZK7测斜孑L位移持续增大。在2018年5月发生测斜管断管的现象，断管位置位于埋深18.5m处。深层位移显示，滑坡主滑方向为垂直于高速公路方向（y方向），其中，ZK2、ZK4、ZK3存在平行位移分量，其主要原因为该测孔位于LF3、LF4、LF5滑动裂缝弧形段中部地段，受拉张、剪切多重外力作用;ZK7平行分量远大于垂向分量，其主要原因是在反压防护体作用下，滑坡前缘可变形空间受限，因此土体向相对薄弱的平行方向产生位移。

（2）滑坡地表变形规律

地表监测结果曲线图见图4。在抗滑桩施工期间，滑坡地表监测点位移变形量一般为O～7mm，滑坡中軸线沿线J1～J5监测点变形量明显大于滑坡两侧J6～J9监测点的变形量，J10点位于原边坡东侧浆砌片石护面墙，监测变形量小，可认为没有发生位移。

同时可发现，滑坡在抗滑桩施工期间滑坡前缘变形量较大，但总体变形量<4mm，在抗滑桩施工完毕，拆除滑坡前缘反压平台后（2018年7月后），滑坡体位移变形有一定量的增加，也印证了坡脚堆载反压措施对滑坡变形有限制作用。抗滑支挡结构施工完毕后拆除反压体，抗滑桩桩前抗力减少，滑坡下滑力主要由抗滑桩抗滑承载力阻挡。

3滑坡变形破坏及机制分析

地形地貌、地质条件是导致滑坡出现的主要诱因，而降雨、人类工程活动等外动力条件是致使滑坡形成和发展的主要诱发因素。地质环境条件是滑坡产生的内因：滑坡边界范围与滑坡后缘山脊的分布一致，这使滑坡区可以长期接受来自逆向坡侧大气降水的入渗补给。滑坡区主要物质为粉质黏土混角砾，在各种不利条件下易产生蠕动变形并逐步积累，产生长期蠕变效应，形成相对软弱的滑动面，进而促进滑坡形成。

开挖工程改变了原有的自然坡面形态及天然应力状态，前缘形成减载，减少了滑坡前部的抗滑力。滑坡变形自前向后逐级发展，坡体前部鼓胀变形且发育多处马刀树，中部形成槽形地段，后缘受前部的牵引形成多级平台，滑坡变形破坏模式为累进破坏的牵引模式（蠕滑一拉裂型），下滑力主要来自滑坡前部，对于此类滑坡，坡脚堆载反压措施能改变滑坡前缘临空状态、增加滑坡前缘阻滑作用。在大气降水冲刷下渗及其他因素的影响下，土体强度降低，变形逐步累积，滑面逐步加深，最终形成整体性的滑动破坏变形。

4在反压作用下的滑带参数计算

对于已经滑动的滑坡，采用反算法计算滑坡滑动带参数指标可作为工程处置设计的重要参考依据之一，本滑坡滑动面以面状为主，且滑动面埋深较深，很难通过现场试验判断滑动带参数，故基于滑坡主滑动面模型，将整个滑坡看作一个整体，采用不平衡推力法对滑坡参数进行反算。

4.1参数敏感性分析

滑动带参数主要为抗剪强度参数粘聚力c与内摩擦角Ф值，在滑动带参数反算过程中，需要考虑不同组合的c、Ф，并通过勘察工程的情况选择最适合的参数。此分析采用控制变量的计算方法，计算不同组合c、Ф值对稳定系数风的影响。计算结果见图5。滑面c、Ф值的变化对稳定系数Fs的影响较大，且Ф值变动对稳定系数的影响要大于c值变动的影响，说明稳定系数风对Ф值变动更为敏感。在进行参数反演分析时，可预先确定粘聚力c值，再根据反演模型计算Ф值。

4.2滑动带力学参数反演计算

为了获得准确参数，计算滑坡在采取反压处治措施前，在天然状态下处于蠕动变形的状态，判断滑坡稳定性系数Fs=O.98。勘察时未发现地下水位，故滑坡计算采用在自重工况下进行反演分析。设定c值为12kPa、14kPa、16kPa、18kPa、20kPa，将滑坡稳定性系数Fs=0.98作为反演计算目标，计算对应的Ф值，计算结果见图6。从图中曲线可以看出，不同c、Ф值组合都能满足反算稳定性系数的要求，采用综合分析法进行参数确定，结合滑坡土体试验参数、滑坡性质、滑坡机理、滑坡发育阶段等综合取值。根据勘察成果，滑面主要位于第四系残破积层中，以黏土混角砾为主，该层土样天然状态下快剪试验成果为c=30kPa、Ф=20°，滑动面以黏性物质为主，滑坡为前缘临空失稳导致的后缘牵引式滑坡，目前正处于蠕动变形状态，故在本例中，c值可以取试算的较高值20kPa，对应的内摩擦角Ф=13.55°。

5结语

本文对开展了坡脚堆载反压措施的边坡滑坡进行了深层位移、地表位移监测，并通过反算法计算了滑坡滑带土的参数，可以得到以下结论：

（1）对于正在滑动的边坡在开展坡脚堆载反压后，边坡坡体仍处于蠕动变形状态，但变形速率大大降低，坡脚堆载反压措施能有效阻挡滑坡向下变形的趋势，为后续滑坡勘察、设计、处治施工赢得了宝贵的时间。

（2）通过深层测斜、地表测斜、滑坡勘察等综合手段分析，本滑坡变形破坏模式为累进破坏的牵引模式（蠕滑一拉裂型），下滑力主要来自滑坡前部，对于此类滑坡，坡脚堆载反压措施能改变滑坡前缘临空状态、增加滑坡前缘阻滑作用。

（3）通过对滑坡滑动带参数进行反算研究，结果显示稳定系数FS对Ф值变动更为敏感，在确定c值的条件下，采用综合研究法确定本滑坡处治所采用的滑带参数为c=20kPa、Ф=13.55°。

（4）综合本文成果，可以为后续公路滑坡工程应急处治措施提供参考。