摘 要:鉴于滑坡对公路建设带来了的安全隐患,结合工程实践,以某国道K820 405—K874 090段某处滑坡为例,首先分析了滑坡的形成原因及破坏模式,然后对滑坡的稳定性进行了计算和评价,最后提出了滑坡的治理方案,以供同类工程项目参考。
关键词:公路工程;滑坡;稳定性;治理方案;
作者简介:刘旭(1986—),女,山西太原人,工程师,研究方向为道路与桥梁施工。;
0 引言山西省的山区面积占比大,地质情况复杂,滑坡是当地公路建设中常见的一种地质灾害。为了消除滑坡的影响,需要进行滑坡稳定性分析,并根据稳定性评价结果,采取科学合理的治理措施,以保障公路建设的顺利进行。
1 工程概况山西省某国道K820 405—K874 090段,项目所处区域按地质构造、岩性特征、风化剥蚀差异,分为四大地貌景观:冲积平原区、侵蚀堆积河谷区、山前倾斜平原区、构造剥蚀低中区。
滑坡体位于路段AK869 080—AK869 380左侧,滑坡地表形态较为复杂,滑坡坡体形态为阶梯式缓坡,地势总体表现为北东高南西低,整个滑坡由北东向南西阶梯式下降,滑坡陡坎形成5~6级台阶,陡坎高度为2~3m。滑坡总长约103m,宽约210m,平均厚度约8m。根据收集的资料及踏勘调查,滑坡前缘、周界特征明显,要素齐全,目前现场观察滑坡处于整体滑动阶段。
2 滑坡成因及破坏模式分析2.1 滑坡成因根据野外调查及资料分析,发现形成滑坡的主要原因有以下几点。
(1)地形地貌坡体坡度为25°左右,呈阶梯状,约5~6级陡坎,高约2~6m,提供了滑动空间,是滑坡形成的主要地貌条件。坡体前缘工程建设边坡开挖形成高陡临空面,为滑坡的产生提供了地形条件。
(2)地层岩性及结构特征坡体岩性主要为第四系粉质黏土,其下为全风化层,由于软弱面和相对隔水的全风化层存在,为滑坡的形成提供了主要内在条件。滑坡位于基岩面两个侵蚀凹槽部位,同时也位于风化煤层两个向斜部位,其倾向顺坡向外倾,为滑坡提供了结构条件。
(3)水的作用这是滑坡发生滑动的最大诱因。雨水沿后缘裂缝下渗至软弱面,在相对隔水层附近聚集,浸润土体,减小抗剪阻力;降雨入渗是促成坡体失稳的一大诱因。
(4)人为因素在原始滑坡处于相对稳定状态的条件下,由于人为修建房屋、道路等活动,使坡脚切坡形成台阶,高约10m,近直立,一坡到顶。坡脚的开挖相当于在坡体前缘形成高陡临空面,致使剪出口高出道路,不利于滑坡稳定。同时,道路施工引起的震动使滑坡稳定性变差,这些人类活动也是斜坡失稳的主要外在因素。
该处滑坡形成机制如图1所示。
图1 滑坡形成机制示意图 下载原图
2.2 滑坡的破坏模式正确分析破坏模式对滑坡稳定性计算、合理采取治理措施至关重要。结合地形地貌特征、滑坡破坏现状与勘探地层揭露等资料分析可知,本次勘察滑坡的破坏模式有以下两种。
(1)沿土岩接触面发生浅层滑动目前坡体前缘已出现拉张裂缝,坡体粉质黏土层结构疏松,雨水可经裂缝渗入至粉质黏土层下部的强风化层和软弱面处,受浸泡软化的土、岩层物理力学性能降低,形成以粉质黏土层和强风化泥岩组成的软弱结构面,经蠕变、挤压、变形直至最终下滑。
(2)坡体前缘坡脚处发生局部崩塌坡体前缘由于切坡开挖坡脚,形成较直立的高陡边坡,在降雨、人类活动的影响下,发生局部坍塌。
3 滑坡的稳定性计算和评价3.1 计算剖面的选取计算剖面的选取原则是:尽可能与滑坡滑向一致,或选择与拟布置工程相垂直的剖面进行稳定性验算,适当考虑未破坏但存在破坏可能性的部位。本研究根据各剖面探井及钻孔的勘探情况,结合地质环境条件和滑坡特征,根据现场调查及勘查结果,采用理正软件选取有代表性的4-4′剖面、9-9′剖面对c,φ进行反演计算;选取3-3′剖面、4-4′剖面、5-5′剖面、6-6′剖面、8-8′剖面、9-9′剖面、15-15′剖面计算各工况下的坡体稳定性。
3.2 计算参数的选择滑体土层、岩层抗剪强度参数的准确取值直接关乎滑坡计算和分析的可靠性。计算参数在统计土工试验数据的基础上,根据土层物理力学性质,结合区内地质环境条件、坡体变形破坏特征及其空间变化情况,经反算计算综合确定。试验参数统计结果如表1所示。
表1 滑体计算参数统计成果表 下载原图
注:c为黏聚力;j为内摩擦角。
根据地区经验,将天然状态下的各级压力下抗剪强度指标适当折减,得出饱和状态下抗剪强度指标。采用上述参数对剖面反算对比,结果如表2所示。
表2 剖面参数反算成果表 下载原图
由表2可知,当内摩擦角为5~6°且黏聚力介于7~8KPa时,散点分布最为集中。综合分析认为,各层岩土体计算的基础数据采用建议值,如表3所示。
表3 滑坡稳定性计算和剩余下滑力计算参数建议值 下载原图