滑坡的成因_百靖高速公路滑坡成因分析及治理研究

时间:2019-10-09 07:21:07 来源:易达学习网 本文已影响 易达学习网

百靖高速公路滑坡成因分析及治理研究

百靖高速公路滑坡成因分析及治理研究 摘要:文章以百靖高速公路路堑滑坡为工程背景,在 了解地质概况的基础上,从坡体岩性、降雨、施工、设计等 方面分析滑坡成因机制,采用极限平衡法对初拟削方减载方 案下边坡稳定性进行分析评价,在地震、强降雨工况下边坡 处于不稳定状态,易再次发生滑坡,据此提出综合治理方案, 效果良好。

中图分类号:U418 文章编号:1009-2374(2016) 04-0100-03 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.04.050 百色至靖西高速公路位于广西百色市境内,起于田阳县 那坡镇那音村,途经田阳、德保、靖西三县,止于靖西县新 靖镇亮表村,沿线涉及坡高30m以上挖方边坡60余处。深挖 路堑往往会打破山体原有平衡状态,造成局部边坡变形、滑 塌,在强降雨天气或原岩中存在软弱夹层等条件下,甚至诱 发大型整体滑坡,需投入大量人力、物力、财力处治。本文 以百色至靖西高速公路K10+200~K10+400段左侧滑坡工程 为例,基于滑坡形成机制地质分析,借助极限平衡法对现状 滑坡稳定性进行评价,提出滑坡治理措施。

1 工程概况百靖高速公路K10+200~K10+400段左侧路堑位于田阳 县那坡镇境内,路堑长200m,路基宽26m,左侧路肩线标高 313.49~316.25m。原设计左侧边坡分7级开挖,最大开挖高 度约71m,每级坡高10m,自下而上各级坡率分别为1∶0.5、 1∶0.5、1∶0.75、1∶0.75、1∶0.75、1∶1、1∶1,各级 坡间平台宽均为2m。第二、三、六级坡采用锚杆框架梁防护, 第四、五级坡采用预应力锚索框架梁防护,辅以拱形骨架护 坡、三维网植草及边坡截排水措施,第二级坡及以下为中风 化砂岩。在第一级坡尚未开挖、第二至七级坡已按原设计坡 率开挖并做好锚杆(索)框架防护的情况下,经过连续强降 雨,在多重诱因下,边坡出现滑动,左侧边坡锚索锚头部位 脱落,连带格梁发生整体滑移。

2 工程地质条件 2.1 地形地貌 该段边坡地处剥蚀中低山地貌区域,山体连绵起伏,线 路穿越山坡坡顶高程约386m,边坡所处山梁自然斜坡坡角约 35°。按原设计坡率开挖后,边坡坡体表层多为三叠系中统 全风化粉砂质泥岩,坡顶及坡体以外地段地表多被第四系残 坡积层覆盖,植被主要为桉树、荆棘,开挖坡面尚未进行绿化。

2.2 地层岩性 根据地质调查、钻探揭示及室内土工试验结果,场地内 地层主要由第四系坡残积(Qdl+el)黏土和三叠系中统(T2) 地层组成,分述如下:(1)覆盖层第四系坡残积(Qdl+el) 黏土,褐黄、褐红色,硬塑,土质不均匀,混少量粉砂质泥 岩、砂岩风化碎石。该层分布于山坡表层,厚度2.0~6.0m;
(2)基岩主要为三叠系中统砂岩、粉砂质泥岩互层,按风 化程度分为全风化、强风化。全风化粉砂质泥岩呈黏土状, 褐红色为主,厚度1.7~13.5m;强风化粉砂质泥岩为灰黄、 灰绿、紫红色,钻孔最大揭示厚度17.0m;强风化砂岩以灰黄 色为主,细粒结构,中厚层状构造,岩芯多呈块状,钻孔最 大揭示厚度23.2m。边坡中存在剪切破碎带,土体呈褐红色, 主要成分为全风化粉砂质泥岩、砂岩风化碎石,厚度0.5~ 9.1m。

2.3 水文地质条件 边坡覆盖层为微透水层,基岩裂隙发育,透水性中等。

地表水体主要为大气降水形成的地表径流,地下水为覆盖层 中孔隙水和基岩裂隙水,主要接受大气降水补给,场地地下水贫乏。

3 滑坡机理分析 3.1 滑坡特征 滑坡体在平面上呈圆弧形,滑坡体前缘受边坡开挖影响 呈直线形,后缘为圈椅状,滑坡后壁错台0.5~1.0m,滑体 边界局部横向裂缝发育,整个滑坡体边界清晰。在主滑方向 滑动面呈折线形,在垂直主滑方向,滑体中部呈近似“U” 字形。根据现场地质调查及钻探结果,推测滑动面位于坡面 以下8~22m处,剪切破坏带厚度0.50~9.10m。第二级边坡 底部有强风化砂岩出露,滑坡体从第二级底部区域~坡间平 台剪出,剪切裂缝近水平,高程约290~295m。滑坡范围上 至高程360m,下至第二级边坡平台,主滑方向长约90~100m, 平均厚度约20m,已滑动体积约17×104m3,按滑坡规模划分 为巨型滑坡。滑坡体主要为全风化粉砂质泥岩及强风化砂岩, 分布厚度7.80~23.20m。剪切破坏带主要为全风化粉砂质泥 岩混风化碎石,结构松散,厚度0.50~9.10m。滑床以强风 化砂岩为主,滑坡前缘为强风化粉砂质泥岩,岩质较软,节 理裂隙发育,岩体破碎,钻孔揭示埋深8.30~30.10m。

3.2 滑坡成因分析综合滑坡的工程地质特征及形成条件,该滑坡属于坡脚 拉滑岩体被切断而发生的深层牵引式顺层滑坡,其滑动机理 为:(1)坡体岩性为粉砂质泥岩与砂岩互层,岩质软硬相 间,边坡与岩层倾向相近,坡体具备顺层滑动条件;(2)在 连续降雨诱因下,粉砂质泥岩夹层受滞留于其中的地下水浸 泡急剧软化、泥化,强度降低,首先发生滑移,进而牵引上 部岩体滑动;(3)边坡挖方施工后,坡体放陡,形成较大临 空面;(4)加固边坡的锚杆、锚索长度偏短,未能贯穿软弱 夹层,锚固作用欠佳。

4 滑坡稳定性分析与评价 根据斜坡面与各结构面组合关系进行赤平投影分析可 知,岩层倾向与节理J2的组合关系对边坡稳定最为不利,边 坡开挖后可能在强风化岩层的软弱层面处沿岩层面与J2组 合交线方向折线形滑动破坏。

滑坡段挖方长度约200m,发生滑坡后,施工方对坡顶区 域进行挖方卸载,按1∶1.25、1∶1.5、1∶1.5分三级放坡, 底部预留6m平台,挖除土方堆积于坡体之上,挖方卸载后边 坡除局部出现裂缝外,整体未出现明显滑动,处于临界稳定 状态。按初拟变更设计1∶0.75、1∶1、1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.5的坡比放坡,第3级及第6级坡顶 加宽为6m平台的放坡方案放坡后,最大挖方高度约90m,位 于K10+325处,选取有钻探资料的K10+300断面(挖方高度约 74.64m)为典型断面进行分析。根据钻探结果,已推测滑动 带,在此以滑动带中部一条折线为潜在滑动面进行计算。

由于滑坡体内部孔压分布及变化情况难以准确测量, 故此采用总应力法,首先根据挖方卸载后边坡处于临界稳定 状态,通过反算得出剪切破坏带岩土体的抗剪强度参数c、 φ值,然后根据计算所得参数,利用极限平衡法计算按初拟 变更放坡后的剩余下滑力及已知滑动面的安全系数。

4.1 计算参数及计算工况 计算参数按滑坡后补充勘察报告推荐参数选取(见表1, 剪切破坏带抗剪强度参数c、φ为反算所得)。滑坡路段所 在的田阳县抗震设防烈度为7度,且该段边坡挖方较高,并 已出现滑动,属抗震不利地段,故计算共考虑三种工况:正 常工况、非正常工况Ⅰ(Ⅶ度地震)和非正常工况Ⅱ(强降 雨)。

正常工况和非正常工况Ⅰ(Ⅶ度地震)采用天然指标选取参数,安全系数分别取1.20和1.10;非正常工况Ⅱ(强降 雨)采用饱和状态参数,安全系数取1.15。

4.2 计算结果分析 4.2.1 初拟变更放坡安全系数。采用理正岩土软件以已 知潜在滑动面的安全系数为计算目标,基于折线滑动模式进 行计算,正常工况下安全系数为1.126,非正常工况Ⅰ(Ⅶ 度地震)下安全系数为1.016,非正常工况Ⅱ(强降雨)下 安全系数为0.679。

4.2.2 剩余下滑力。以剩余下滑力为计算目标,基于折 线滑动模式进行计算,正常工况下滑坡体末端块体剩余下滑 力为210.801kN,非正常工况Ⅰ(Ⅶ度地震)末端块体剩余 下滑力为348.258kN,非正常工况Ⅱ(强降雨)末端块体剩 余下滑力为3445.085kN。

综上,无论是整体安全系数,还是已知滑面的剩余下滑 力,按初拟变更坡比放坡后,正常工况下边坡均处于极限平 衡状态,非正常工况Ⅰ(Ⅶ度地震)处于欠稳定状态,非正 常工况Ⅱ(强降雨)边坡稳定性最差,可能再次出现滑动。

因此,需在放缓坡比的基础上,对边坡采取支挡、锚固等预 加固措施。5 治理措施 5.1 削方减载 根据出现裂缝位置分八级放坡,自下到上坡比依次为1 ∶0.75、1∶1、1∶1、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、1∶1.25、 1∶1.5。每级坡高为10m,第2、6级坡顶设6m宽坡间平台, 第7级坡顶设4m宽平台,其余坡间平台均为2m。

5.2 抗滑桩 在第2级坡顶6m宽平台内设置抗滑桩,抗滑桩截面为2m ×3m,桩长为25m(悬臂段12m、锚固段13m),纵向桩中心 间距为6m,采用C30钢筋混凝土现浇。

5.3 预应力锚索框架 在第4、5、6级坡体上各设置三排预应力锚索,长度为 24~28m,锚固段均为10m,Φ130成孔,沿坡面走向间距为 3m;锚索倾角20°,由4Φs15.2高强度低松弛1860钢绞线组 成;锚索端部设置框架,框架横梁和竖梁截面均为0.4m× 0.4m,采用C25钢筋混凝土现浇。5.4 锚杆框架 在第2、3级坡体上各设置三排锚杆,锚杆长均为9m,由 Φ32螺纹钢组成,Φ70成孔,沿坡面走向间距为3m,倾角为 25°;锚杆错开抗滑桩设置,端部设框架,框架截面均为0.3m ×0.4m,采用C25钢筋混凝土现浇。

5.5 坡面防护及截排水 第1级坡面设置6.5m高M7.5浆砌片石路堑挡墙,埋深 1.5m,挡墙上部设置5m高M7.5浆砌片石护面墙;第7、8级坡 面设置衬砌拱护坡;各级框架梁间挂三维网植草;在各级平 台上设排水沟,刷方坡口线外5m设置截水沟。

K10+300典型断面滑坡治理方案如图1所示,按上述治理 方案施工后,边坡的潜在滑动趋势得到控制,未出现再次滑 动迹象。

6 结语通过对百靖高速公路K10+200~K10+400段滑坡进行工 程地质分析和稳定性计算,可得出如下三点结论:(1)该 滑坡属于坡脚拉滑岩体被切断而发生的深层牵引式顺层滑 坡,由于岩性特征、开挖扰动、降雨软化和加固不足等多重 因素发生滑坡;(2)若仅采用削方减载的处治方式,削方后 边坡在地震、强降雨等工况下不满足稳定性要求,可能再次 发生滑坡,故需另外采取支挡、锚固等预加固措施;(3)采 取“削方减载+抗滑桩+锚杆(索)框架+坡面防护+截排水” 的综合治理方案,边坡治理后未出现滑移迹象,处治效果良 好。

本文的研究成果可为类似滑坡工程治理提供有价值的 参考

参考文献 [1] 孙卫鹏,李瑞涛.成武高速公路ZK51+260~ZK51+390 左侧滑坡成因分析及处治措施研究[J].公路,2014,(9). [2] 洪刚,吴徐华,刘鹏.某高速公路滑坡稳定性评价 及治理方案设计[J].公路工程,2013,(1). [3] 张杰,李慧丽.高速公路滑坡治理中的方案设计— —以四川雅泸高速公路磨房沟古滑坡为例[J].公路工程,2011,(2).

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