论文部分内容阅读
摘要：滑坡是高速公路常见的地质灾害，绕避滑坡或进行防治是高速公路设计的重要内容之一。作者根据具体工程实例，对滑坡的稳定性进行分析、计算和评价，并提出相关防治措施建议。
关键词：滑坡；稳定性分析；防治措施
1 工程概况
杉树坪滑坡位于重庆市涪陵至石柱高速公路涪陵至丰都段初步设计线位的K8+200右侧，前期线位从滑坡体上穿过，地理位置属涪陵区江东街办菜场村莲花堡与溜下坡院子间[1]。
滑坡位于线路K8+200右侧约30-400m范围，滑坡形态呈簸箕型，中间隆起，两侧有浅沟，见照片（图1）。据当地村民反映，该滑坡发生于2002年4月，滑坡前沿北部有一栋二层楼房已严重开裂成了危房。2008年9月调查期间，滑坡前缘位置乡道，曾因大雨产生少量滑坡堆积。滑坡体地表较平缓，有拉张、剪切裂缝，滑坡后壁为陡峭山体。该滑坡属大型浅层-中层牵引式破碎岩滑坡，近期仍有滑动的迹象。
本文通过野外地质勘察，应用有关岩土力学参数，采用传递系数法，对滑坡穩定性作出评价，在此基础上提出治理滑坡的措施建议[2]。
2 滑坡区域地质环境
杉树坪滑坡位于丘陵斜坡地带，地形较平
缓，自然坡度15~25°，后缘山体较陡，自然
坡度25~33°，高程大于450m。地表已开垦为
梯田，种植蔬菜，现滑坡体周缘由于表层滑动，
梯田已破坏。见图1、图2。
滑坡位于珍溪场向斜和大池干井背斜之间，属于大池干井背斜的北东翼，出露雷口坡组地层。
滑坡表层堆积物为粉质黏土混碎石，滑体岩性为侏罗系中统雷口坡组（T2L）强风化泥岩、粉砂质页岩，岩体破碎、风化强烈，滑床为中风化的泥质粉砂岩。基岩地层产状60°∠11°，节理产状三组65°∠75、170°∠76°、285°∠69°，岩石节理裂隙发育。
滑坡区域属北亚热带季风暖湿气候区,气候温和湿润、雨量充沛。多年平均降雨量1085.1～1141.8mm，月平均雨量可达167mm以上，陆地蒸发量695mm，径流深415mm。雨量分配不均，多集中在夏季，在每年的5～9月降水约占全年降水总量的70%。降雨强度大，暴雨时有发生，1954年7月21日一次最大降雨量113 .1mm。
3 滑坡基本特征
3.1滑坡边界条件、形态及规模
杉树坪滑坡发生于2002年4月，形态呈簸箕型，中间隆起，两侧有浅沟。前缘长约360.5m，纵长约369.3m，最大高差122m，后缘清楚，有拉张裂缝。滑坡后壁为陡峭山体，坡度约25~33°。滑坡体地表较平缓，自然坡度15~20°，坡体前缘较陡，坡度约25°，调查时见有泉水渗出，但水量很小，前方为下切的水沟。主滑方向西偏南250°，滑坡体体积约95.19×104m3，该滑坡属大型浅层-中层牵引式破碎岩滑坡，近期仍有滑动的迹象。
根据广州地质勘察基础工程公司的勘察钻孔及露头、探孔揭露，滑体厚度1~10m，最厚约15m[1]。
3.2滑坡物质组成及结构特征
（1）滑体
滑体物质以紫红色强风化泥岩为主，泥质胶结，呈块状和碎块状，岩层倾向坡内。表层混少量粉质黏土成分。
（2）滑带
滑带埋深1~10m，最厚约15m。滑坡滑面总体较平直，倾角10~20º左右，前、后缘略陡。揭露滑带土为已风化的泥岩团块，天然状态下呈软塑状，厚0.1~0.3m。滑带土无明显镜面构造，层面具有因层间蠕动形成的擦痕。
（3）滑床
滑床成分为中风化的泥质粉砂岩基岩，属相对隔水层，透水性差，降雨后，造成上部强风化岩地下水富集，呈饱水状态，一方面加大了岩体的重量，另一方面使岩土体发生软化，凝聚力、内摩察角显著降低，为滑坡的形成提供了物质基础。在一定条件下，便沿强风化岩与中风化岩结构面发生滑动[3]。
岩石节理裂隙发育，岩体破碎、风化较强，节理三组，闭合～微张状，其中两组节理面平直，一组节理面（产状285°∠69°）不平直，均无充填物，节理间距一般0.1~0.4m，延展4~10m。
3.3滑坡变形特征
杉树坪滑坡2002年4月大雨后，发生滑动，滑坡体变形明显。剪出口堆积物，位于乡道和冲沟部位，已清除或水流带走；滑体周边的梯田已破坏，表面覆盖滑坡堆积物；后缘拉裂明显，滑体中部见拉裂缝、剪切缝。08年9月的一场大雨后产生少量滑坡堆积，堆积于滑坡前缘的乡道，已被清除。
坡体主要由风化强烈的泥质岩组成，泥质岩常有弱膨胀性，失水亦容易收缩，产生裂隙，这些都为地表水和降雨的入渗提供了径流通道，降雨后易降低滑带(面)的力学强度，促进了滑坡的发展[3]。
3.4滑坡水文地质条件
滑坡区域地表迳流排泄条件较好，山坡底部为一冲沟，宽约2~4m，沟深约2~3m，近南东-北西走向，当大气降水时，斜坡迅速形成地表径流向场地冲沟排泄，汇入不远处谷底，冲沟中水流量随降雨量大小而变化，雨季最大水深约3m，平时冲沟内水流量不大，水深0.2~0.5m。
整个滑坡体未见地下水水位，地下水类型主要为松散层内孔隙水和基岩裂隙水，其补给来源主要为大气降水，调查期间滑坡体前缘见有少量泉水渗出。
4 滑坡稳定性分析及评价
4.1稳定性计算参数
滑带土抗剪强度参数取值主要考虑了以下几个方面的因素：①滑带土的物质组成及综合性状为基础,由于滑带物质取样和试验有困难、代表性不足，以该公路初步勘察的区域数据资料为主[1]；②以c、φ值的反算分析作为依据；③参考“重庆市涪陵地质灾害群测群防监测预警工程设计”中，当地已发生滑坡的力学参数经验值作为取值参考。
根据以上分析，最终滑带土参数取值，在天然状态下C=11kPa、φ=16°，饱和状态下C=10kPa、φ=13°；滑体土重度用室内试验平均值：天然状态下γ=21.0kN/m3，饱和状态下γ=23.0kN/m3。
4.2稳定性计算及评价
（1）计算方法与模型
稳定性计算采用传递系数法，计算剖面方向与主滑方向一致，滑体坡面地形线及滑面均简化成折线，计算时取滑坡的单位宽度为1.0m，简化为二维问题进行计算。
选择三条剖面分别计算滑坡在天然状态和饱和状态下的稳定性，由于勘探工作量偏少，计算剖面中滑面的空间形态会有一些偏差。（见图3）。
（2）各工况稳定性计算说明
地下水:由于滑坡地形切割强烈，地下
水排泄好，天然情况下不考虑地下水作用；
暴雨情况下地下水水量丰富，增加了岩土体
的自重，降低了滑体和滑带土的抗剪强度值
等方面，在稳定计算时进行了考虑[2]；暴雨情
况下，冲沟水位上涨（最大约3m），对稳定
计算影响微小，见计算剖面图（图3），水的
渗透压力此处忽略不计。
地震力：本区域属地震6度区，根据规
范可不考虑地震影响[2]。
（3）计算公式
滑坡稳定系数K计算公式：
式中：K—稳定系数；
Ri—作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；
Ti—作用于第i块段滑面上的滑动分力（kN/m），
出现与滑动面方向相反的滑动分力时，
Ti取负值；
Rn—作用于第n块段的抗滑力（kN/m）；
Tn—作用于第n块段滑面上的滑动分力（kN/m）；
φi—第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i）。
（4）计算结果
滑坡稳定性验算结果见表1：
杉树坪滑坡稳定性验算结果表 表1
计算剖面号 天然状态稳定系数Fs 饱和状态稳定系数Fs
A—A′ 1.045 0.845
B—B′ 1.238 1.002
C—C′ 1.368 1.099
验算结果表明：在天然状态下，滑坡局部区域欠稳定，大部分区域是稳定的，坡体不会沿岩-土接触面产生整体失稳下滑；在暴雨等外界因素影响下，滑坡体在饱和状态下，坡体稳定性降低，处于极限平衡状态或不稳定状态。
（5）滑坡剩余下滑力估算
根据《公路路基设计规范》（JTGD30－2004），高速公路安全系数取1.20～1.30，考虑地震力，多年暴雨的附加作用影响时，安全系数可适当折减0.05～0.1。本滑坡稳定性验算时考虑了暴雨影响，滑坡安全系数天然工况下取1.20，暴雨工况下取1.15[4]。
滑坡剩余下滑力采用传递系数法，按下式计算：
当 ＜0时，应取 =0。
式中：， ——第 和第 滑块剩余下滑力（kN/m）；
——安全系数，
——第 滑块的自重力（kN/m）；
， ——第 和第 滑块对应滑面的倾角（º）；
——第 滑塊滑面内摩擦角（º）；
——第 滑块滑面岩土粘聚力（kN/m）；
——第 滑块滑面长度（m）；
——传递系数。
经计算，滑坡不同剖面剩余下滑力估算结果如表2。
杉树坪滑坡剩余下滑力估算结果表 表2
计算剖面 计算工况 剩余下滑力（kN.m）
A—A′ 天然 3371.01
暴雨 7363.45
B—B′ 天然 0
暴雨 2372.81
C—C′ 天然 0
暴雨 557.37
滑坡在天然状态下大部分区域无剩余下滑力，仅局部存在剩余下滑力，表明滑坡在天然状态下基本稳定，局部安全储备不足。在暴雨工况下，滑坡的A—A′、B—B′剖面及附近存在较大剩余下滑力，B—B′剖面剩余下滑力有限。计算表明，需对滑坡进行支挡。
（6）滑坡稳定性评价
a. 根据勘察和稳定性验算，在天然状态下，滑坡局部区域欠稳定，大部分区域是稳定的；在暴雨等外界因素影响下，滑坡体处于极限平衡状态或不稳定状态。
b．稳定性验算中不同剖面稳定性不同，表明滑坡不同部位稳定性有差异，这是由于滑坡地质情况复杂多变，组成滑坡的岩土体在平面和空间的结构差异大[3]。
c. 滑坡的稳定性主要受不同部位的岩土体平面和空间的组成结构、性质，暴雨等外在因数的影响[3]。
5 滑坡防治建议
（1）杉树坪滑坡在暴雨等外界因素影响下，易产生滑动。产生滑坡后，将危及滑坡体上和坡体西侧的民房安全，将掩埋村中进出的唯一机耕村道，给北侧高速公路杉树坪大桥基础带来隐患，因此该滑坡需要治理。
（2）在防治前应进一步加强滑坡的详细勘察工作，为防治提供设计依据。根据该滑坡稳定性研究及剩余下滑力估算，滑体局部剩余下滑力较大和部分滑动面埋藏深（大于10m），建议对该滑坡采用抗滑桩结合系统排水方案进行防治。
a.抗滑桩：沿滑坡前缘陡边坡上部，沿山坡地形修建一排抗滑桩，以增加滑体抗滑阻力。
b.地面排水系统：于滑坡周界外5~10米处，设置两条环形截水沟，两截水沟于滑坡体上部山坡相接，主要用以拦截自滑坡外部流入滑坡区域内的水流；在滑坡体上修建树枝状排水系统，直接将滑坡区域的水流引入滑体下部冲沟。
6 结语
（1）经计算分析，杉树坪滑坡在暴雨等外界因素影响下，滑坡体处于极限平衡状态或不稳定状态，需要治理。高速公路避开了滑坡位置，设计内容可能没有包括该滑坡的治理。建议有关部门专门立项，抓紧处理。
（2）根据本次勘察，建议对该滑坡采用抗滑桩结合系统排水方案进行防治。治理滑坡前，建议进一步加强勘察工作，准确掌握滑动面、滑体基本情况的基础上，再对防治方案进行进一步细化、优化。
关键词：滑坡；稳定性分析；防治措施
1 工程概况
杉树坪滑坡位于重庆市涪陵至石柱高速公路涪陵至丰都段初步设计线位的K8+200右侧，前期线位从滑坡体上穿过，地理位置属涪陵区江东街办菜场村莲花堡与溜下坡院子间[1]。
滑坡位于线路K8+200右侧约30-400m范围，滑坡形态呈簸箕型，中间隆起，两侧有浅沟，见照片（图1）。据当地村民反映，该滑坡发生于2002年4月，滑坡前沿北部有一栋二层楼房已严重开裂成了危房。2008年9月调查期间，滑坡前缘位置乡道，曾因大雨产生少量滑坡堆积。滑坡体地表较平缓，有拉张、剪切裂缝，滑坡后壁为陡峭山体。该滑坡属大型浅层-中层牵引式破碎岩滑坡，近期仍有滑动的迹象。
本文通过野外地质勘察，应用有关岩土力学参数，采用传递系数法，对滑坡穩定性作出评价，在此基础上提出治理滑坡的措施建议[2]。
2 滑坡区域地质环境
杉树坪滑坡位于丘陵斜坡地带，地形较平
缓，自然坡度15~25°，后缘山体较陡，自然
坡度25~33°，高程大于450m。地表已开垦为
梯田，种植蔬菜，现滑坡体周缘由于表层滑动，
梯田已破坏。见图1、图2。
滑坡位于珍溪场向斜和大池干井背斜之间，属于大池干井背斜的北东翼，出露雷口坡组地层。
滑坡表层堆积物为粉质黏土混碎石，滑体岩性为侏罗系中统雷口坡组（T2L）强风化泥岩、粉砂质页岩，岩体破碎、风化强烈，滑床为中风化的泥质粉砂岩。基岩地层产状60°∠11°，节理产状三组65°∠75、170°∠76°、285°∠69°，岩石节理裂隙发育。
滑坡区域属北亚热带季风暖湿气候区,气候温和湿润、雨量充沛。多年平均降雨量1085.1～1141.8mm，月平均雨量可达167mm以上，陆地蒸发量695mm，径流深415mm。雨量分配不均，多集中在夏季，在每年的5～9月降水约占全年降水总量的70%。降雨强度大，暴雨时有发生，1954年7月21日一次最大降雨量113 .1mm。
3 滑坡基本特征
3.1滑坡边界条件、形态及规模
杉树坪滑坡发生于2002年4月，形态呈簸箕型，中间隆起，两侧有浅沟。前缘长约360.5m，纵长约369.3m，最大高差122m，后缘清楚，有拉张裂缝。滑坡后壁为陡峭山体，坡度约25~33°。滑坡体地表较平缓，自然坡度15~20°，坡体前缘较陡，坡度约25°，调查时见有泉水渗出，但水量很小，前方为下切的水沟。主滑方向西偏南250°，滑坡体体积约95.19×104m3，该滑坡属大型浅层-中层牵引式破碎岩滑坡，近期仍有滑动的迹象。
根据广州地质勘察基础工程公司的勘察钻孔及露头、探孔揭露，滑体厚度1~10m，最厚约15m[1]。
3.2滑坡物质组成及结构特征
（1）滑体
滑体物质以紫红色强风化泥岩为主，泥质胶结，呈块状和碎块状，岩层倾向坡内。表层混少量粉质黏土成分。
（2）滑带
滑带埋深1~10m，最厚约15m。滑坡滑面总体较平直，倾角10~20º左右，前、后缘略陡。揭露滑带土为已风化的泥岩团块，天然状态下呈软塑状，厚0.1~0.3m。滑带土无明显镜面构造，层面具有因层间蠕动形成的擦痕。
（3）滑床
滑床成分为中风化的泥质粉砂岩基岩，属相对隔水层，透水性差，降雨后，造成上部强风化岩地下水富集，呈饱水状态，一方面加大了岩体的重量，另一方面使岩土体发生软化，凝聚力、内摩察角显著降低，为滑坡的形成提供了物质基础。在一定条件下，便沿强风化岩与中风化岩结构面发生滑动[3]。
岩石节理裂隙发育，岩体破碎、风化较强，节理三组，闭合～微张状，其中两组节理面平直，一组节理面（产状285°∠69°）不平直，均无充填物，节理间距一般0.1~0.4m，延展4~10m。
3.3滑坡变形特征
杉树坪滑坡2002年4月大雨后，发生滑动，滑坡体变形明显。剪出口堆积物，位于乡道和冲沟部位，已清除或水流带走；滑体周边的梯田已破坏，表面覆盖滑坡堆积物；后缘拉裂明显，滑体中部见拉裂缝、剪切缝。08年9月的一场大雨后产生少量滑坡堆积，堆积于滑坡前缘的乡道，已被清除。
坡体主要由风化强烈的泥质岩组成，泥质岩常有弱膨胀性，失水亦容易收缩，产生裂隙，这些都为地表水和降雨的入渗提供了径流通道，降雨后易降低滑带(面)的力学强度，促进了滑坡的发展[3]。
3.4滑坡水文地质条件
滑坡区域地表迳流排泄条件较好，山坡底部为一冲沟，宽约2~4m，沟深约2~3m，近南东-北西走向，当大气降水时，斜坡迅速形成地表径流向场地冲沟排泄，汇入不远处谷底，冲沟中水流量随降雨量大小而变化，雨季最大水深约3m，平时冲沟内水流量不大，水深0.2~0.5m。
整个滑坡体未见地下水水位，地下水类型主要为松散层内孔隙水和基岩裂隙水，其补给来源主要为大气降水，调查期间滑坡体前缘见有少量泉水渗出。
4 滑坡稳定性分析及评价
4.1稳定性计算参数
滑带土抗剪强度参数取值主要考虑了以下几个方面的因素：①滑带土的物质组成及综合性状为基础,由于滑带物质取样和试验有困难、代表性不足，以该公路初步勘察的区域数据资料为主[1]；②以c、φ值的反算分析作为依据；③参考“重庆市涪陵地质灾害群测群防监测预警工程设计”中，当地已发生滑坡的力学参数经验值作为取值参考。
根据以上分析，最终滑带土参数取值，在天然状态下C=11kPa、φ=16°，饱和状态下C=10kPa、φ=13°；滑体土重度用室内试验平均值：天然状态下γ=21.0kN/m3，饱和状态下γ=23.0kN/m3。
4.2稳定性计算及评价
（1）计算方法与模型
稳定性计算采用传递系数法，计算剖面方向与主滑方向一致，滑体坡面地形线及滑面均简化成折线，计算时取滑坡的单位宽度为1.0m，简化为二维问题进行计算。
选择三条剖面分别计算滑坡在天然状态和饱和状态下的稳定性，由于勘探工作量偏少，计算剖面中滑面的空间形态会有一些偏差。（见图3）。
（2）各工况稳定性计算说明
地下水:由于滑坡地形切割强烈，地下
水排泄好，天然情况下不考虑地下水作用；
暴雨情况下地下水水量丰富，增加了岩土体
的自重，降低了滑体和滑带土的抗剪强度值
等方面，在稳定计算时进行了考虑[2]；暴雨情
况下，冲沟水位上涨（最大约3m），对稳定
计算影响微小，见计算剖面图（图3），水的
渗透压力此处忽略不计。
地震力：本区域属地震6度区，根据规
范可不考虑地震影响[2]。
（3）计算公式
滑坡稳定系数K计算公式：
式中：K—稳定系数；
Ri—作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；
Ti—作用于第i块段滑面上的滑动分力（kN/m），
出现与滑动面方向相反的滑动分力时，
Ti取负值；
Rn—作用于第n块段的抗滑力（kN/m）；
Tn—作用于第n块段滑面上的滑动分力（kN/m）；
φi—第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i）。
（4）计算结果
滑坡稳定性验算结果见表1：
杉树坪滑坡稳定性验算结果表 表1
计算剖面号 天然状态稳定系数Fs 饱和状态稳定系数Fs
A—A′ 1.045 0.845
B—B′ 1.238 1.002
C—C′ 1.368 1.099
验算结果表明：在天然状态下，滑坡局部区域欠稳定，大部分区域是稳定的，坡体不会沿岩-土接触面产生整体失稳下滑；在暴雨等外界因素影响下，滑坡体在饱和状态下，坡体稳定性降低，处于极限平衡状态或不稳定状态。
（5）滑坡剩余下滑力估算
根据《公路路基设计规范》（JTGD30－2004），高速公路安全系数取1.20～1.30，考虑地震力，多年暴雨的附加作用影响时，安全系数可适当折减0.05～0.1。本滑坡稳定性验算时考虑了暴雨影响，滑坡安全系数天然工况下取1.20，暴雨工况下取1.15[4]。
滑坡剩余下滑力采用传递系数法，按下式计算：
当 ＜0时，应取 =0。
式中：， ——第 和第 滑块剩余下滑力（kN/m）；
——安全系数，
——第 滑块的自重力（kN/m）；
， ——第 和第 滑块对应滑面的倾角（º）；
——第 滑塊滑面内摩擦角（º）；
——第 滑块滑面岩土粘聚力（kN/m）；
——第 滑块滑面长度（m）；
——传递系数。
经计算，滑坡不同剖面剩余下滑力估算结果如表2。
杉树坪滑坡剩余下滑力估算结果表 表2
计算剖面 计算工况 剩余下滑力（kN.m）
A—A′ 天然 3371.01
暴雨 7363.45
B—B′ 天然 0
暴雨 2372.81
C—C′ 天然 0
暴雨 557.37
滑坡在天然状态下大部分区域无剩余下滑力，仅局部存在剩余下滑力，表明滑坡在天然状态下基本稳定，局部安全储备不足。在暴雨工况下，滑坡的A—A′、B—B′剖面及附近存在较大剩余下滑力，B—B′剖面剩余下滑力有限。计算表明，需对滑坡进行支挡。
（6）滑坡稳定性评价
a. 根据勘察和稳定性验算，在天然状态下，滑坡局部区域欠稳定，大部分区域是稳定的；在暴雨等外界因素影响下，滑坡体处于极限平衡状态或不稳定状态。
b．稳定性验算中不同剖面稳定性不同，表明滑坡不同部位稳定性有差异，这是由于滑坡地质情况复杂多变，组成滑坡的岩土体在平面和空间的结构差异大[3]。
c. 滑坡的稳定性主要受不同部位的岩土体平面和空间的组成结构、性质，暴雨等外在因数的影响[3]。
5 滑坡防治建议
（1）杉树坪滑坡在暴雨等外界因素影响下，易产生滑动。产生滑坡后，将危及滑坡体上和坡体西侧的民房安全，将掩埋村中进出的唯一机耕村道，给北侧高速公路杉树坪大桥基础带来隐患，因此该滑坡需要治理。
（2）在防治前应进一步加强滑坡的详细勘察工作，为防治提供设计依据。根据该滑坡稳定性研究及剩余下滑力估算，滑体局部剩余下滑力较大和部分滑动面埋藏深（大于10m），建议对该滑坡采用抗滑桩结合系统排水方案进行防治。
a.抗滑桩：沿滑坡前缘陡边坡上部，沿山坡地形修建一排抗滑桩，以增加滑体抗滑阻力。
b.地面排水系统：于滑坡周界外5~10米处，设置两条环形截水沟，两截水沟于滑坡体上部山坡相接，主要用以拦截自滑坡外部流入滑坡区域内的水流；在滑坡体上修建树枝状排水系统，直接将滑坡区域的水流引入滑体下部冲沟。
6 结语
（1）经计算分析，杉树坪滑坡在暴雨等外界因素影响下，滑坡体处于极限平衡状态或不稳定状态，需要治理。高速公路避开了滑坡位置，设计内容可能没有包括该滑坡的治理。建议有关部门专门立项，抓紧处理。
（2）根据本次勘察，建议对该滑坡采用抗滑桩结合系统排水方案进行防治。治理滑坡前，建议进一步加强勘察工作，准确掌握滑动面、滑体基本情况的基础上，再对防治方案进行进一步细化、优化。