湖北省建始县某公路顺层岩质边坡失稳机理及应急处置对策

湖北省建始县某公路顺层岩质边坡失稳机理及应急处置对策

林东云

林东云

恩施州交通规划设计研究院有限公司445000

摘要：受地形地质条件的限制，山区公路顺层边坡的出现具有一定的必然性。边坡岩体沿岩体中的软弱结构面滑移，极易导致滑坡灾害。本文以湖北省建始县某公路顺层岩质边坡为例，分析了滑坡形成的原因、滑坡稳定性，提出了适用性强的应急处置建议。

关键词：顺层岩质边坡失稳机理应急处置

前言

所谓顺层岩质边坡，是指岩层倾向与坡向小角度相交且倾向坡外的边坡。众所周知，顺层岩质边坡中的层面、层间软弱带为边坡失稳变形的控制因素，导致岩体顺坡下滑，因此而造成的滑坡比比皆是。从地质灾害防治的源头着手，当然希望能尽可能地使公路边坡避开顺向坡地段，但就山区而言，山体延伸方向多与该地区主构造线方向一致，公路展线过程中不可避免地出现大量顺层岩质边坡。受切坡、地下水等不利因素影响，顺层岩质边坡路段发生滑坡的可能性高，对公路运营及周边环境具有直接威胁，因此地质灾害风险性极高。本文以湖北省建始县某段公路边坡为例，阐述了顺层岩质边坡变形的基本特征，分析其失稳机理，在稳定性评价的基础上，提出了切实可行的应急处置措施，具有较强的针对性和代表性，对类似情形下防灾避险、恢复交通具有一定的借鉴作用。

1湖北省建始县某公路边坡变形基本特征

湖北省建始县鹤建线原红二公路K1+000～K1+150段为半挖半填方路基，内侧开挖边坡最高约5.0m，为顺层岩质边坡，岩性为三叠系嘉陵江组、大冶组灰岩，浅灰色，薄层至厚层状，岩层倾向318°～325°，倾角25°～45°，节理较发育，主要控制的节理裂隙产状，节理1：倾向335°～345°，倾角86°；节理2：倾向90°，倾角65°；节理3：倾向160°，倾角63°。边坡表层覆土厚0.2～0.7m，为残坡积碎（块）石土为主。2016年7月，边坡剧烈变形，路基开裂下沉、滑移，挡墙变形，路面损毁，导致14万居民无法出行，并影响坡脚红岩寺中学。

滑坡长59.3m，宽97.6m，主滑方向318°，与红二公路轴线夹角约85°。已滑滑坡体轴长约59m，平均宽约97m，高差约32m，滑体面积约3604.32m2，滑体平均厚度约7.0～10.0m，体积约36043.32m3。属中层小型顺层岩质滑坡。滑坡后缘裂缝呈现“人”字形，滑坡后缘位于高程929～942m位置。滑坡前缘依此向下推至公路下边坡坡脚位置，高程910～912m左右。滑坡体两侧以道路及上方边坡大裂缝为界。滑坡左、右两侧边坡受两条溶蚀性裂隙控制：①产状：335°～345°∠86°，②产状：285°∠88°。

照片1滑坡左侧边界

照片2滑坡前缘路面损毁

经现场调查，在滑坡壁后侧山坡上拉张裂缝两条，上略宽下略窄，上部宽达2.5m～5.0m不等，深度6.0m以上，长度延伸约85.3m，倾向与主滑方向相近；另外有一条小裂缝，上宽下窄，上部宽达0.1m～0.6m不等，深度6.0m以上，长度延伸约35.6m，倾向与主滑方向相近。

2顺层岩质边坡失稳机理分析

当控制岩体滑移的外倾结构面或者结构面的组合线的倾角小于或等于地形坡度角时，斜坡岩体自然会产生沿下伏软弱面向坡前临空方向的趋势，在岩体内产生一系列规模不等的裂缝或者裂纹。受已有软弱面控制的这类变形，其进程取决于作为滑移控制面的软弱面的产状与特性。当滑移面向临空方向倾角已足以使上覆岩体的下滑力超过该面的实际抗剪阻力时，则在成坡过程中该面一经被揭露临空，一旦后缘拉裂面一出现即迅速滑落，蠕变过程极为短暂。一般情况下，当软弱面倾角大于其综合内摩擦角时，即可出现这种情况；若软弱面倾角与其参与内摩擦角基本相当时，变形可能向滑动逐渐过渡，发展为由坡前向后缘逐步解体的块状滑坡，又称“迷宫”式滑坡。由于这类变形体或滑坡有一系列与滑面直接相通的拉裂缝，因而对降水十分敏感，不仅滑移面强度因降水而降低，还可由于裂缝中充水而促进变形发展。

2016年7月建始地区遇到罕见暴雨，导致地表水陡增，遇水渗入至岩体裂隙中，岩体裂隙为泥质充填，导致裂隙内粉质黏土含水量变大，逐渐饱水软化，长期浸泡的黏土承载力降低，抗剪强度减小，雨水顺裂隙进入岩层层面，岩层层面亦为泥质胶结，导致岩层层面泥质胶结的软弱层面亦饱水软化，厚层状的灰岩岩体在重力及雨水和软弱层面的综合作用下产生了顺层面滑动。

3湖北省建始县某公路边坡稳定性评价

（1）计算方法与计算模型

为准确获取滑坡各区段的稳定性状况，选取各区段主滑（实测）剖面进行稳定计算。剖面号分别为3#横断面、5#横断面、6#横断面、8#横断面。本滑坡是沿岩层层面滑动的顺层滑坡，稳定性计算方法采用折线法（不平衡推力、显式）计算。

（2）计算参数选取

采用工程地质类比法、规范经验值和反演共同确定：天然状态下γ=19.2KN/m3，C=40.0KPa，Φ=20.0°；饱和状态下γ=20.0KN/m3，C=36.1KPa，Φ=17.6°。

（3）计算结果分析

滑坡稳定性计算结果见表1所示。

表1滑坡稳定性计算结果

计算分析成果表明，滑坡体现阶段稳定系数0.95～1.03，处于不稳定至欠稳定状态。

由于本滑坡的破坏模式是由于局部滑移而带动整体失稳，由于滑坡区岩层为顺层，岩体被溶隙、裂隙切割分开，从而组成不利的岩石结构面组合。如果遇到切坡爆破等人类工程活动，使岩石受到扰动变形，雨水的作用下，岩石稳定性会急剧下降导致失稳，因此，滑坡区极容易产生二次滑移。虽然滑坡在第一次滑动后处于暂时稳定状态，但是从滑坡的破坏机制分析可以看出，滑坡实际上处于暂时地极限状态，通过抢险施工阶段的监测数据来看，滑坡体处于微变状态，特别是在大雨过后，滑坡体变形加大，需要及时抢险治理。

4湖北省建始县某公路边坡失稳应急处置对策

针对该工程实际及应急抢险需要，结合已有勘察资料，拟定了“裂缝封堵+坡脚反压+钢轨桩+排水”相结合的应急处置措施，具体如下：

（1）对滑坡后缘已形成的裂缝，先清除松土、树枝等杂物，后在底部浇筑厚约1m的C15毛石混凝土，中部回填碎块石，顶部1m采用黏土封顶。

（2）对主滑区前缘即道路下方的挡墙及边坡进行回填反压，对滑坡前缘进行临时支挡，反压支挡长度约65m，反压体厚3-5m，采用碎块石进行反压并分层压实。

（3）紧邻公路布置352根钢轨桩，纵、横向间距均为1.5m，梅花型布置，桩孔直径160mm，桩长13-15m。钢轨正截面垂直于主滑方向。钢轨桩采用55Q材质铁路用热轧钢轨，理论重量22.3km/m。

（4）在滑坡体后缘设置浆砌块石截水沟，长度约260m，顶宽75cm，底宽50cm，深50cm，以便将后缘来水尽量导出区外，避免降雨入渗加剧滑坡险情。

5结论

受地形地质条件的限制，山区公路顺层边坡的出现具有一定的必然性。边坡岩体顺层滑移，滑坡体内形成“迷宫式”裂缝，呈现典型的滑坡-拉裂型变形模式。公路展线时应尽量采用避让措施，若无法避让时，应采用裂缝封堵、反压、钢轨桩和排水等施工简便、快速的工程措施，以便在短时间内达到抗滑效果。

参考文献

[1]蔡武军，微型钢管抗滑桩在长沙博世边坡中的应用[J].四川建材，2008年第4期.

[2]辛永福，微型钢管桩在滑坡治理工程中的应用[J].陕西水利，2011年第6期.