■叶式鸿

（三明市三元区交通建设工程质量安全监督管理站，三明 365000）

边坡滑塌是常见的公路地质灾害，若不及时有效治理，遇到暴雨或河流冲刷等情况时极易引发更大规模的滑坡甚至泥石流，造成生命、财产的重大损失。 引起滑坡地质灾害的原因是多样的，可归结为内外两方面原因，具体包括工程岩土特性、雨水和地下水环境、人为因素等[1]。 目前，一些学者针对滑坡地质灾害产生机理和整治措施进行研究[2-9]，取得了一些成果。 本研究以三明市某滑坡地质灾害为例，从内外因两方面分析其发生机理，选择典型断面进行稳定性验算，并提出针对性地地质灾害治理方案以及施工期间注意事项，可为其他类似工程提供经验和参考。

1 工程概况

1.1 地质灾害情况概述

三明市某滑坡地质灾害位于近山坡脚的乡村公路边坡上，公路下方为既有河道（图1）。 2014 年12 月，发现该公路段坡脚处出现鼓张裂缝，公路上方高差约90 m 处的山坡产生拉张裂缝， 长约150 m，宽0.35 m，下错0.5～2.0 m。2020 年6 月受持续强降雨影响，滑坡体变形破坏加剧，后缘拉张裂缝继续下错约0.5 m，前缘滑动、崩解，部分路段出现坍塌现象，部分坍塌体掉入河道。 根据勘查报告，滑动面深度17～20 m，属于中层滑坡，滑体方量约2 万m3，最大潜在滑体规模约26 万m3。滑坡已处于变形破坏加剧阶段，极不稳定，一旦下滑，滑体极易堵塞河道形成堰塞湖，继而可能引发泥石流，威胁下游民众生命、财产安全，威胁人数1 075 人、财产0.4 亿元。

图1 滑坡地质灾害平面示意图（1:1000）

1.2 地形地貌特征

滑坡区地处丘陵地貌，植被较密。 山坡较陡，自然坡度约30°～40°，相对高差约150 m。 邻近乡村公路前侧河道宽9 m， 河道与公路大致为由北西向南东走向（图1）。公路内侧为开挖边坡，既有边坡高度10～20 m， 坡率1∶0.50～1∶0.75。 公路外侧下方为溪流， 溪岸与公路间为公路填方边坡， 边坡高度10～15 m，坡度1∶1.00～1∶1.25。

1.3 地质概况

滑坡区内公路大多为半挖半填路基段，公路外侧及其下方边坡表层为4.0～4.5 m 厚素填土层。 公路内侧边坡表层为厚1.2～7.8 m 古崩坡积堆积物，下为残积土和粉砂岩、花岗岩风化岩层。 据钻探成果，岩石风化较为强烈，全、强风化岩层厚度较大。其中粉砂岩分布于山坡上段，花岗岩则分布在山坡下段，详见图2。

图2 滑坡轴线（4-4）剖面图（剖面位置见图3～4）（1:500）

1.4 水文特征

地表水主要为公路下方溪流和位于滑坡前缘的公路排水沟及滑坡西侧（见图1）的流水溪沟。 公路排水沟为60 cm 宽水泥砼结构，沟底、侧均见有裂缝，受滑坡影响部分倾斜、破裂。 流水溪沟流量随季节变化明显，在沟谷中上游有人为设置的拦截引水措施，引水措施之上流量在80 ～150 m3/d，丰水期可达800 m3/d，引水措施之下沟谷仅见少量渗水，常会出现干枯现象。

场地地下水主要是古洪积扇堆积物及下部岩层风化带孔隙裂隙中的潜水，富水性相对较强；地下水稳定水位埋深为6.4～30.6 m， 地下水位标高144.75～226.65 m， 地下水位受降雨影响较大，水位变化较大，变幅3.0～8.0 m。由于地形较陡，地下水交替较为强烈，潜蚀作用较强。受公路边坡开挖影响，降雨后边坡下部有泉水渗出，局部呈涌流状流出。

1.5 滑坡岩土特性

滑坡区坡地岩土层上部为古崩坡积堆积物，下为残积土和粉砂岩、花岗岩风化岩层，具体特征自上而下分述如下：（1）古崩坡积堆积物厚度1.2～7.8 m，主要为含泥碎石和泥块石，松散～中密状态，但碎、块石含量变化大，碎、块石含量60%～85%，分布不均，成分为强～中风化粉砂岩、砂岩，局部呈微风化状）， 次棱角状， 部分棱角状。 含泥量一般10%～20%，部分地段大于30%。 含泥量大于25%的土层饱水后软化明显。 （2）粉砂岩残积粘性土厚约3 m，分布于山坡近山顶地段，呈可塑～硬塑状态，原岩结构已完全破坏，岩心呈土状，成分主要由长石风化的粉粘粒， 石英颗粒组成， 饱水后软化较为明显。（3）全风化花岗岩厚0～7.0 m，岩石已完全风化成土状，含约40%～65%砂、砾粒，花岗结构依稀可辨，饱水后软化较为明显。 （4） 土状强风化粉砂岩厚2.0～7.5 m，分布于山坡近山顶地段，岩石强烈风化成土状，可见层理结构，饱水后软化较为明显。 （5）砂土状强风化花岗岩厚0～8.5 m， 岩石强烈风化成砂土状，可见花岗结构，饱水后软化较为明显。 （6）碎石状强风化粉砂岩厚0～3.5 m，分布于山坡上段，岩石极破碎，质软，为极软岩，岩石基本质量等级为Ⅴ级。（7）碎石状强风化花岗岩厚0～9.1 m，分布于山坡下段，岩石极破碎，质软，为软岩，岩石基本质量等级为Ⅴ级。（8）中风化粉砂岩厚度大于10 m，岩石较破碎，少量较完整，质较软，为较软岩，岩石基本质量等级为Ⅳ级。（9）中风化花岗岩厚度大于10 m，岩石较破碎～较完整，质较硬，为较硬岩，岩石基本质量等级为Ⅲ级。

根据勘探成果， 该滑坡滑动面主要位于全、强风化岩层中。 经过滑坡范围勘探和现场取土样进行室内土工试验，该滑坡坡面土层关键物理力学参数见表1（滑动面主要位于软弱层）。由表1 指标判定，边坡土体总体性质较差。 滑动面土层内摩擦角和粘聚力偏低，尤其是在饱水状态下。

表1 土层关键物理力学参数

2 地质灾害发生机理

2.1 滑坡内因

2.1.1 地形地貌

滑坡所在山体自然山坡较陡，坡度达30°～40°，微地貌上位于两小山脊之间，呈微凹坡地，降雨入渗后地下水汇集于场区中下部， 地下水相对较丰富。 不利的地形地貌条件导致公路建设后开挖边坡的坡体重力作用较强。

2.1.2 岩土结构及其力学性质

据滑坡勘查成果， 山坡上部为古崩坡积堆积物，该土层颗粒成分杂乱，渗透性强，降雨后地下水位暴涨，地下水迳流加剧，潜蚀作用强。 该地层中含泥量较大的夹层在雨水或地下水浸泡作用下易软化，软化后工程性质较差，力学强度显著下降。

从图2 可知， 滑坡区内各岩土层面大都较陡，均顺坡向，古崩坡积底面和强风化岩层面的饱和抗剪强度较小，这些岩土层的接触面为典型的顺层不利结构面，为滑坡地质灾害的形成提供有利条件。

2.1.3 地表水和地下水环境

本边坡地表水为滑坡前缘的公路排水沟和滑坡西侧常年性流水溪沟， 地下水水量受季节变化影响，当持续降雨时，可显著增加汇水量，冲刷作用加强。

山坡上部为古崩坡积堆积物孔隙大， 渗透性强，降雨后雨水迅速下渗，导致地下水位急剧上升。因受较陡的地形影响，地下水位线较陡（图2），地下水的水力坡度大， 说明滑坡区内地下水交替强烈，潜蚀作用强。 边坡开挖后，由于雨后边坡下部泉水出露，导致流土等渗透破坏现象，从而进一步降低岩土层抗剪强度，加速边坡失稳。

2.2 滑坡外因

2.2.1 人为因素

由于乡村道路的建设，滑坡区内公路边坡的开挖形成坡脚临空面，边坡高度较大、坡度较陡，未采取相应的防治措施，为边坡失稳提供开挖临空面。

2.2.2 强降雨影响

本次灾害受降雨作用影响明显，持续的强降雨作用导致地下水位急剧上升，地下水水力坡度进一步加大，潜蚀作用进一步增强，岩土层重度加大、抗剪强度降低，从而导致边坡在重力作用和地下水动力作用下，出现了裂缝等现象；之后在2020 年6 月期间再次受持续降雨影响， 坡体裂缝聚积大量雨水，从而加速裂缝的发展，形成了滑坡。 所以，持续强降雨是该滑坡的主要外因。

3 稳定性计算分析

结合勘察报告推荐的岩土物理力学性能指标，采用理正岩土6.5 计算软件，对滑坡轴线剖面（图2）进行未整治前和仅卸载（按第4 小节卸载方法）后稳定系数验算（考虑天然状态和饱水状态两种情况），滑裂面形状采用圆弧滑动法，计算结果如表2 所示。

表2 边坡稳定性计算结果

由表2 可知，该边坡防护较弱，未整治前天然状态下中间剖面稳定系数略小于规范值1.25，处于欠稳定状态， 饱水状态稳定系数明显小于规范值1.15，处于不稳定状态。 卸载后稳定情况有改善，但饱水状态依然不满足要求。

4 地质灾害治理设计方案

根据本滑坡灾害的特点，该滑坡地质灾害治理需侧重于降低水的影响、减少荷载、增加滑动面抗滑力。

为此，本工程采取削坡减载、锚杆（锚索）框架加固、坡脚毛石砼挡土墙支挡、完善地面地下排水体系，结合坡面绿化防护等综合性治理方案。 在设计、施工过程中采用动态设计、信息化施工技术，根据现场开挖实际情况进行治理措施的相应调整。 地质灾害治理设计平面示意图、立面示意图见图3、4，滑坡轴线（4-4）剖面图如图2 所示。 设计要点如下：（1）卸载：在高程为180 m 位置开始削坡，每级坡高10 m，坡面坡率采用1∶1.25 缓坡进行卸载。 （2）坡体加固：卸载后挡土墙上方岩土层仍以全、强风化岩层为主，风化严重，岩体破碎，采用锚杆（索）框架进行加固。 为节省工程造价，提高加固效率，加固措施采用预应力锚索与非预应力锚杆相结合的方式进行，锚杆设计长度采用9～24 m，倾角25°；锚索长度28～42 m，倾角20°。 具体锚索（杆）框架布置位置见图4。 （3）支挡：公路边坡坡脚采用毛石砼挡土墙支挡，以增加坡底抗滑能力，挡土墙地面以上高度为3～6 m，墙顶宽1.5 m，墙面坡率为1∶0.5，墙背坡率为1∶0.4。（4）排水：坡顶和滑坡两侧周界外侧采用截水沟截水， 在坡脚和各台阶平台上采取排水沟排水，各台阶平台上的排水沟通过急流槽衔接，将地面水排向坡脚排水沟，经涵洞排向下方溪流；开挖坡面上采用仰斜排水深孔排泄坡体地下水， 以降低地下水位，减小地下水动力，预防渗透破坏作用；排水孔长度为20～40 m，深入富水地层。 （5）坡面防护：采用种植草灌防护，以防雨水冲刷。（6）运用动态设计、信息化施工技术， 加强施工中的边坡岩土观测和边坡岩土监测，根据现场开挖实际情况和边坡变形、地下水位监测结果进行治理措施的相应调整。

图3 地质灾害治理设计平面示意图（1:1000）

图4 地质灾害治理设计立面示意图（1∶500）

5 施工期间注意事项

（1）严格施工作业程序，采用自上而下进行，逐阶开挖、逐阶加固和排水措施施工，严禁无序开挖、超前开挖，确保施工安全，预防边坡二次滑塌。（2）由于滑坡现场地表水、地下水丰富，截、排水系统的提前和及时施作尤为关键。 截水沟应在边坡开挖前及早完成， 其余排水措施在具备条件后立刻实施。（3）由于滑体内地下潜水丰富，严重影响土体性能，锚索施工前，要加强平孔排水，避免地下水对锚索锚固力的削弱。 同时钻孔和注浆过程要加强注浆量，采取二次劈裂注浆方案，利用浆液堵水。 （4）由于滑体已开始倾入河道， 现场不良土质遇水易软化，且施工现场无堆土区域，因此大量土方外运过程的防污染措施尤其重要，需采取临时支挡措施防止土体污染河道，通过车厢上部加盖板覆盖的方法避免运输过程中渣土造成周边环境污染，施工过程还应加强高压水冲洗已污染区域。 （5）由于滑坡邻近乡村公路局部被滑体堵塞，现场作业存在临近河道的安全隐患， 项目部应针对性加强交通疏导、防止落水等安全管控。 （6）三明地区属亚热带海洋性湿润气候，雨量充沛，需针对滑坡具体情况制定雨季施工措施，严格执行，确保工程质量安全。 （7）施工中应加强边坡岩土观测和边坡岩土监测，监测内容包括边坡地表变形监测、裂缝监测、地下水位监测和深层土体位移监测等；出现特殊岩土变化或监测结果超预警值时，应根据现场开挖实际情况和边坡监测结果进行治理措施的相应调整，切实做到动态设计、信息化施工。

6 治理效果分析

6.1 治理后典型断面稳定性计算

对滑坡中间位置剖面（图2 剖面）进行整治后稳定系数验算 （考虑天然状态和饱水状态两种情况），滑裂面形状采用圆弧滑动法，计算结果如表3所示。

表3 整治后边坡稳定性计算结果

由表3 可知，整治后天然状态下4-4 剖面稳定系数大于规范值1.25，处于稳定状态，饱水状态稳定系数大于规范值1.15，处于稳定状态。

6.2 施工监测结果分析

本项目在治理过程中严格按设计要求进行监测，地面沉降和水平位移监测点共布置12 个测点，深孔位移监测点共布置5 个测点，锚索应力监测点共布置6 个测点。 根据监测报告，本项目地面沉降截至目前累计最大值为27 mm，水平位移累计最大值为29 mm，累计值均未达到预警值50 mm，深层土体水平位移累计值最大为19 mm，未达到预警值30 mm， 各点变形速率和锚索应力也在规范允许范围。 施工期间，边坡上未发现明显裂缝及渗水的现象。 由此可知该边坡采取的治理方案目前是有效的，边坡渐入稳定状态。

7 结论

三明市某滑坡地质灾害发生机理较为复杂，内因包括地形地貌、岩土结构及其力学性质、地表水和地下水环境等方面；外因主要包括人为因素和强降雨因素。 （1）该滑坡治理有针对性地采取削坡减载、完善的截排水措施、锚杆（锚索）框架加固、挡土墙支挡和坡面绿化相结合的综合性治理方案，取得良好的治理效果，经济合理性较好。 （2）该滑坡为既有临河道路边坡的失稳现象，地质灾害治理施工期间还就环境污染、交通管制等具体情况采取针对性措施， 确保既有道路的正常运行和工程质量安全。（3）该滑坡治理采取了动态设计、信息化施工，施工中加强了边坡岩土观测和边坡岩土监测。 （4）该滑坡地质灾害在治理后关键断面稳定系数验算满足要求，监测过程中地面沉降和水平位移、深层土体水平位移累计值和变化速率均未超过预警值，锚索应力正常， 边坡上未发现明显裂缝及渗水的现象，可知该边坡采取的治理方案目前是有效的，边坡渐入稳定状态。