渝黔高速向家坡滑坡特征與穩(wěn)定性分析

渝黔高速向家坡滑坡特征與穩(wěn)定性分析林道剛吳漢輝楊轉(zhuǎn)運(yùn)劉會(huì)摘要：總結(jié)了以往對向家坡滑坡治理工作經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，并通過定性的工程地質(zhì)分析和定量計(jì)算評價(jià)了向家坡滑坡穩(wěn)定性的變化趨勢，提出改建公路超挖深切坡角、持續(xù)長時(shí)間強(qiáng)降雨形成的空隙水壓力以及滑坡內(nèi)部的物質(zhì)組成是導(dǎo)致古滑波復(fù)活進(jìn)而發(fā)生滑動(dòng)破壞的主要因素，結(jié)論指出該滑坡治理中需考慮膨脹巖的膨脹性和加強(qiáng)內(nèi)外排水向家坡古滑坡位于重慶一黔江高速公路K13+500-K13+960段.距重慶市南岸區(qū)四公里（四公里是重慶市的一個(gè)地名）以東3km,有機(jī)耕道直接通往該古滑坡。交通較為便利。該古滑坡形成于1998-05-18.受當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)剡B續(xù)暴雨的影響，該滑坡出現(xiàn)大面積跨塌.在其后緣出現(xiàn)圓弧形張拉裂縫，經(jīng)有關(guān)專家現(xiàn)場踏勘后，確定該滑坡為淺層牽引式土層滑坡。體積為8910m3,提出了在山頂修建截排水溝（3號、4號排水溝）、地下盲溝及在K13+560-K13+840段左側(cè)設(shè)置抗滑樁（般樁長8-10m，最大樁長11m，總共55根）的綜合治理方案。由于原設(shè)計(jì)樁的深度不夠.1999年6月，發(fā)現(xiàn)K13+570-K13+720段路塹邊坡順路線方向又出現(xiàn)長達(dá)140m的多條裂縫，原邊坡出現(xiàn)了較大的滑移變形，山頂部分樁（K13+600-K13+850段）有明顯的位移，再次補(bǔ)充評價(jià)后認(rèn)為該滑體范圍大，土層較厚，一般為5-12m，最大厚度可達(dá)19m，滑坡的體積（100-180）x104m3,為一大型滑坡。根據(jù)該勘察報(bào)告，施工方案改為：在山頂加一排抗滑樁共17根，深度一般18-20m，中部按1：1-1：1.25的坡比分兩級削坡，并采用格子梁加錨索錨固。在坡腳設(shè)48根錨拉（Kl3+593~K13+922段），兩端用抗滑擋墻加固，在樁后作鋼筋砼擋板，同時(shí)在前面施工片石砼擋墻。并在坡腳再增設(shè)15根錨索樁，在半坡設(shè)12根抗滑樁和在錨固樁上設(shè)4根錨桿加固錨固樁，錨索樁間用C20鋼筋砼現(xiàn)澆擋墻，工程于2002年11月通過驗(yàn)收。但2004年6~8月，由于渝黔高速公路施工開挖，在坡頂又發(fā)現(xiàn)新的裂縫。前排樁以向公路傾斜為主，半坡樁出現(xiàn)向坡外傾斜、下沉的現(xiàn)象，滑坡區(qū)仍然在緩慢變形階段，直接危及臨近公路及立交橋正常營運(yùn)。因此，對向家坡滑坡成因機(jī)制、滑坡特征與穩(wěn)定性進(jìn)行研究，并對其實(shí)施工程治理，這將對維護(hù)渝黔高速公路的正常營運(yùn)和保持社會(huì)穩(wěn)定起到積極作用。同時(shí)也是實(shí)施科學(xué)合理加固的重要基礎(chǔ)。1滑坡區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境條件1.1地形地貌滑坡區(qū)內(nèi)地勢東高西低，為階梯狀斜坡地貌，上陡下緩，下部斜坡自然坡度20°?30°:上部斜坡坡度大于40°，局部為陡崖；由于公路的修建及滑坡的前期治理，現(xiàn)狀地形可明顯分為3級臺階?；律喜烤徠缕脚_地形坡度18°，高程385~400m；中部呈階梯狀，前緣為高12~14m的樁錨擋土墻，公路為勘測區(qū)的最低點(diǎn)，高程一般342~346m?；潞蟊跒楦呒s40m的陡壁，南側(cè)和北側(cè)為沖溝?；虑熬墳樽呦?yàn)镾N的路塹邊坡。1.2地層巖性KlU'w河組（T3xj）?；聨r土層見工程地質(zhì)綜合剖面圖1。FfKImJEDJ——■IBS訊雀①命mlKlU'w河組（T3xj）。滑坡巖土層見工程地質(zhì)綜合剖面圖1。FfKImJEDJ——■IBS訊雀①命mlmJI-滑坡iff駝擲LA第內(nèi)系朝技格盛日依有土：3-泥世;4-長"蔓酵咨;5帝帶成敕弱琵化帶:6-IMftSEs§弱魄化具蝶;g-Sf血位置刷稀界博日卜己吃ft水也；捆（向靠坡滑坡工稚地既峰修耕肯圈1.3地質(zhì)構(gòu)造與水文地質(zhì)條件滑坡區(qū)位于南溫泉背斜的西翼，處于陡緩交界的階梯狀斜坡地帶，為單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀較陡。渝黔高速公路施工后，左側(cè)路塹邊坡做了樁錨擋墻支護(hù)，改變了原有的水文地質(zhì)條件，堵塞原有排泄通道，形成具有一定儲(chǔ)量、一定水頭壓力的地下水富集帶。由于測區(qū)地勢東高西低，東部為陡峻的山坡，地形坡度一般大于50°，巖層產(chǎn)狀陡立，一般75°~85°，地下水徑流途徑短，向基巖裂隙滲透的水量少。滑坡區(qū)緩坡地帶以隔水性較好的泥巖為主，補(bǔ)給和賦存條件差，富水性差。2滑坡體多級滑動(dòng)特征2.1潛在變形體特征（深層滑動(dòng)）潛在變形體在平面上呈半橢圓形，空間分布上呈現(xiàn)明顯的階梯地形，后緣及第3排抗滑擋土墻以上地段發(fā)育兩級滑坡平臺，地形坡度15°?25°，中前部（阻滑工程段）地形坡度45°~50°，局部下坐形成25°左右的緩坡平臺，其主滑方向約NW280°，長204.74m，前緣寬376.82m，中部寬335.00m，后緣寬255.19m，平均寬度305.52m，體積為173.58x10^4m3o2.2中層滑坡特征中層滑坡在平面上呈新月形，空間分布上呈現(xiàn)明顯的階梯地形?；潞缶壖暗?排抗滑擋土墻以上地段發(fā)育兩級滑坡平臺，地形坡度15°~25°，中前部（阻滑工程段）地形坡度45°~50°，局部下座形成15°左右的緩坡平臺?；螺S長100.80m。前緣寬224.50m,中部寬213.81m,后緣寬184.40m。平均寬度207.57m。滑坡滑動(dòng)方向NW275°，體積為43.51*10^4m3。淺層滑坡在平面上呈橢圓形，空間分布上呈現(xiàn)明顯的階梯地形。陡緩相間，地形坡度15°?45°,局部下坐形成15°左右的緩坡平臺。該級滑坡軸長59.05m,前緣寬157.20m,中部寬147.91m,后緣寬129.85m,平均寬度144.96m；滑坡的規(guī)模為11.04x10^4m3。淺層滑坡滑面呈圓弧形。起伏較大，主要為紫紅色強(qiáng)風(fēng)化泥巖，泥質(zhì)膠結(jié)，呈短柱狀和碎塊狀，巖層傾向坡內(nèi)?；瑤翞榛野咨⒆霞t、灰綠色粉質(zhì)粘土夾少量泥巖團(tuán)塊，天然狀態(tài)下呈軟塑狀。粘土礦物富集，可見明顯的揉搓現(xiàn)象，擦痕光滑起伏，擦痕面新鮮，巖芯呈餅狀，為特殊類膨脹土類。3滑坡成因機(jī)制分析滑坡前緣路基設(shè)計(jì)開挖深度約0~40m，坡度較陡，開挖后在公路邊坡及其下部形成一臨空面，坡體上泉水發(fā)育，隨季節(jié)略有變化。坡體主要由風(fēng)化強(qiáng)烈的膨脹性巖土組成，上部裂縫發(fā)育。且膨脹土本身也容易收縮，這些都為地表水和降雨的入滲提供了徑流通道，降雨后易降低滑帶(面)的力學(xué)強(qiáng)度，促進(jìn)了滑坡的發(fā)展。潛在變形體表層為粉質(zhì)粘土夾少量碎塊石透水性差，具可塑狀，局部地下水富集帶，呈軟塑狀，遇水易軟化變形，具膨脹性；下部巖性為強(qiáng)風(fēng)化泥巖，網(wǎng)狀裂隙發(fā)育，具膨脹特征，部分泥化現(xiàn)象突出，為潛在變形體的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；中層、淺層滑坡體組成物質(zhì)主要為粉質(zhì)粘土、碎塊石、強(qiáng)風(fēng)化泥巖，透水性差，呈可塑一軟塑狀，遇水易軟化變形，下部為強(qiáng)風(fēng)化泥巖；由于擋墻內(nèi)排水孔堵塞造成的雍水，在水壓力的作用下加速了膨脹巖軟弱帶向縱深發(fā)展，為滑坡形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。修建渝黔高速公路時(shí)大規(guī)模的切坡是古滑坡重新復(fù)活的主因。因古滑坡體巖石破碎，風(fēng)化強(qiáng)烈，巖性軟弱，而切坡的部位正處于古滑坡滑動(dòng)區(qū)向阻滑區(qū)的轉(zhuǎn)折部位，殘余的下滑力很大。大規(guī)模深切坡使殘余的下滑力獲得釋放，從而引起高切坡附近的古滑坡體局部滑動(dòng)；此外滑坡下伏基巖層面總體傾向坡外.這也為滑坡形成提供了滑動(dòng)結(jié)構(gòu)面，由此造成累進(jìn)性破壞，使古滑體大規(guī)模復(fù)活。持續(xù)大氣降雨的影響是古滑坡復(fù)活的誘因。滑坡復(fù)活時(shí)在坡面上形成大量的陡傾拉裂面。形成大氣降雨入滲地下的良好通道，同時(shí)也破壞了地面排水系統(tǒng)。由于排水孔失效，致使擋墻(樁板)后積存了大量的地下水，地面無縱向排水設(shè)施，加大了地表水人滲量；另外，由于對強(qiáng)風(fēng)化帶的認(rèn)識不足，主滑帶抗滑樁懸浮于強(qiáng)風(fēng)化帶中是滑坡治理工程失效的主要原因?；路€(wěn)定性受多種內(nèi)外因素的影響，如施工中為加快施工進(jìn)度而引起的不合理放炮以及公路開挖的棄土拋填在公路左側(cè)的斜坡上加載也是誘發(fā)滑坡的重要因素。4滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)4.1計(jì)算方法和計(jì)算工況為了最大限度地反映目前狀態(tài)下滑坡的穩(wěn)定性。采用了自然歷史分析法、儀器測定法、工程類比法進(jìn)行了穩(wěn)定性分析，并在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用力學(xué)的方法一一傳遞系數(shù)法進(jìn)行了定量分析。其計(jì)算工況分天然狀態(tài)、飽和狀態(tài)及飽和狀態(tài)+地震3種工況。工況1：自重+地面荷載，取天然重度、天然抗剪試驗(yàn)值：工況2：自重+地面荷載+暴雨，取飽和重度和飽和抗剪，因該滑坡曾經(jīng)滑動(dòng)過，采用飽和抗剪殘余值；工況3：自重+地面荷載+暴雨+地震，取飽和重度及飽和抗剪，因該滑坡曾經(jīng)滑動(dòng)過，采用飽和抗剪殘余值，并考慮地震力作用，但安全系數(shù)適當(dāng)降低0.05-0.1。4.2滑坡穩(wěn)定性敏感分析

以淺層滑坡為例，選用工程地質(zhì)綜合剖面（女口圖1所示）對滑坡粘聚力c、內(nèi)摩擦角西指標(biāo)進(jìn)行敏感性

分析。工況l、2對應(yīng)情況下穩(wěn)定系數(shù)風(fēng)變化情況的計(jì)算成果如圖2?圖5所示。堂竭眼稿濾—?—羽-■—25-^30T—35堂竭眼稿濾—?—45T—5055粘聚曲@2［況”I關(guān)系曲線圖3工況I用-巾關(guān)系曲線E4工況I毋F關(guān)系曲線內(nèi)摩擦角杯圖5工況［心關(guān)系曲線根據(jù)上述敏感性分析，穩(wěn)定系數(shù)風(fēng)值隨內(nèi)摩擦角e值的變化顯著，表明滑坡穩(wěn)定系數(shù)Fs隨值的變化較c值大，e值對滑坡穩(wěn)定系數(shù)影響最顯著，反算過程中宜采用c值反算e值。此外，從工況1到工況2穩(wěn)定系數(shù)逐漸減少，即說明暴雨對滑坡的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大影響。而該滑坡處于抗震設(shè)防烈度小于6度，可不考慮工況內(nèi)摩擦角杯圖5工況［心關(guān)系曲線4.3滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)（c、cp）滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值主要考慮了以下幾個(gè)方面的因素（如表1所示）：①滑帶土的物質(zhì)組成及綜合性狀為基礎(chǔ)；②以c、e值的反算分析作為依據(jù)；③當(dāng)?shù)匾寻l(fā)生滑坡的力學(xué)參數(shù)經(jīng)驗(yàn)值作為參考；④滑帶土的物理力學(xué)試驗(yàn)成果為驗(yàn)證。根據(jù)以上分析，最終滑帶土參數(shù)取值見表2。衰1骨坡穩(wěn)定性計(jì)攤搟帶土抗爵強(qiáng)度亭鞍取值表現(xiàn)場天妙.天總35.4U^S>2,34J2.6S-]&,76現(xiàn)場天妙.天總35.4U^S>2,34J2.6S-]&,76炮制狀態(tài)25.71^50.24HUZ-17.54膜算天然秋惑5020分析飽秘秋態(tài)】&天然狀窯2513經(jīng)瞳施和就毒2012疣.嗟滑坡*2齡*$性質(zhì)事值滑坡?分用?現(xiàn)髀郵即世.志屋抗前強(qiáng)度飽卻天摭甌加7/kKbni'JyAKjjuj泓Pm■印樹"淺是22,422.950.020.0船.01混|中尼次歸23.2555.02tr.()站-心竺一1）潭層25星60.0痢如.0gg4.4滑坡穩(wěn)定性評價(jià)滑坡穩(wěn)定分析計(jì)算結(jié)果如表3所示。ft浩城總定分析廿耳蜻果滑岐稽定性系JKF.瞄中段淺屋工況1工障2匚配3工加工配3T.ffl1T況W[:配31-113.7*71455552-2'1.M71.255IJ231,1091.0050.997IJ911.0130.9?&3-311.7151.J56LJMLI2I1.0091.0001.224tO16G.98JI’17231.346IJ4ML11210060.974I.2WLO1O。狗5-3r13101知1J571.024L0L712321.020。一頰表3計(jì)算結(jié)果表明，潛在變形體在天然狀態(tài)（工況1）和飽水狀態(tài)（工況2）滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，在地震工況（工況3）欠穩(wěn)定；中層滑坡在天然狀態(tài)（工況1）穩(wěn)定，在飽水狀態(tài)（工況2）滑坡處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)，在地震工況（工況3）滑坡不穩(wěn)定；淺層滑坡在天然狀態(tài)下（工況1）穩(wěn)定或欠穩(wěn)定，在飽水狀態(tài)（工況2）滑坡

處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài)，在地震工況(工況3)滑坡不穩(wěn)定。在持續(xù)暴雨作用下，滑坡會(huì)發(fā)生淺層和深層變形，潛在變形體處于穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)場開挖放炮的作用類似于地震，一旦施工方停止施工放炮，則潛在變形體就不會(huì)產(chǎn)生新的裂縫，如果放炮施工，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)前排樁出現(xiàn)少量的回彈現(xiàn)象，說明原抗滑樁并未完全失效。由此可見，計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)際情況基本相吻合。該滑坡的中前部為淺層支擋區(qū)域。該段出現(xiàn)了多次拉裂變形.相應(yīng)作了抗滑樁、擋土墻支擋及格構(gòu)護(hù)坡。在抗滑樁后部，出現(xiàn)了多條寬大裂縫，裂縫長一般40--50m，寬3~8cm不等，可見深在0.1-0.2m,拉裂縫呈明顯的弧形，樁身發(fā)生了整體變形(部分砼剪斷，鋼筋未斷)。從宏觀分析來看，這主要是由于組成滑坡體的土類為膨脹土，該層膨脹礦物含量高，膨脹土本身收縮開裂，為地表水和降雨的人滲提供了徑流通道，使滑體處于飽和狀態(tài)，降低了滑帶(面)的力學(xué)強(qiáng)度，對滑坡的滑動(dòng)起到了潤滑作用。使得滑坡在持續(xù)暴雨作用下容易失穩(wěn)。而對于潛在變形體來說，其下基巖以泥巖為主，透水性差，大氣降雨的滲入作用較小，主要是潛在變形體深開挖過程中的放炮作用，加大了剩余下滑力，再加上潛在變形體中部阻滑段的深開挖，減小了滑坡的阻滑力，造成應(yīng)力失衡，容易使滑坡失穩(wěn)。5結(jié)語運(yùn)用傳遞系數(shù)法的基本理論，試算出向家坡滑坡3種基本不同工況同c、e取值情a況下的穩(wěn)定系數(shù)，得出Fs-c與Fs-e,關(guān)系曲線，從而直觀地分析出Fs對內(nèi)摩擦角西的反應(yīng)較粘聚力c的反應(yīng)靈敏得多。加強(qiáng)對強(qiáng)風(fēng)化帶成因的研究。筆者認(rèn)為，考慮滑帶土物質(zhì)成分具有膨脹性特點(diǎn)，強(qiáng)風(fēng)化帶巖土與滑坡的形成關(guān)系極大，可能就是滑坡的一部分，強(qiáng)風(fēng)化帶與弱風(fēng)化帶的分界面就是滑坡的滑動(dòng)面。盡管對于珍珠沖組(J1z)膨脹巖的膨脹性已進(jìn)行了大量的研究，但對本工程而言，前人提交的勘查報(bào)告僅提出自由膨脹率一個(gè)指