大窠山滑坡特征及对隧道工程的影响评价

　　大窠山滑坡特征及对隧道工程的影响评价：通过加强对微地貌的分析及地质测绘工作，发现了大窠山滑坡，经过勘察，确定为大型岩层老滑坡，受强降雨诱发有所复活。针对勘察中未能取得滑带土室内试验c、Φ值，本文通过对其变形特征的分析，利用岩土工程分析软件反算滑带抗剪强度指标。根据滑坡与隧道的关系分析，提出以抗滑桩及截、排水为主的治理方案。对类似地质条件下滑坡的勘察有一定的借鉴作用。　　关键词：隧道滑坡特征成因工程地质评价　　　　0引言　　在南平至顺昌高速公路勘察设计过程中，于南平市延平区西芹镇，拟建大窠山隧道进口及邻近路基段（定测桩号YK4100-YK4 900）发现分布着三个大型滑坡体。其中H1、H2滑坡（本文不作详述）影响着拟建线路路基的稳定，后线路向南（左侧）微调，结合调整纵坡，拟采用填方路堤反压坡脚的方案处理。而大窠山滑坡（H3）位于大窠山隧道进口，线路微调后，该滑坡仍影响着隧道的设计、造价及施工安全。为了评价其对隧道工程的影响，采用钻探及工程地质调绘手段对滑坡进行工程地质勘察。共布置勘探断面2条，钻孔8个，并进行了1：1000的工程地质调绘，基本查清了该滑坡的成因、特征和规模[1]。　　1滑坡场地工程地质条件　　1.1地形地貌及气候　　本区属于剥蚀丘陵地貌，山顶最高高程322m，谷底110-150m。滑坡所处山坡地形呈北高南低，由高往低呈陡-缓-陡坡地形，即滑坡后缘至坡顶段山坡坡度为35－45°，滑坡中段坡度10-25°，滑坡前部坡度30-40°。前缘坡脚对着一条由西向东横穿的溪沟。　　测区属亚热带季风气候，年平均气温17.8-21.1℃，年平均降雨量1550-1900mm。3-4月为春雨季，雨量约占全年23-24%；5-6月为梅雨季，雨量约占36-37%；7-9月为台风、雷雨季，约占20%；10月至翌年2月为少雨期，约占20%。　　1.2地质构造和地震　　经地表调绘表明：隧道进口分布一条断裂构造F06，其产状为40/N。基本沿滑坡带上、下波动。地下水主要接受大气降水的补给，向南面溪流方向渗流排泄。地下水对混凝土具弱腐蚀性。　　2滑坡特征及成因分析　　2.1滑坡特征 　　主滑方向153°，前缘宽约210m，平均宽约180m，滑向长约200m，平均厚约19.0m，最厚处约30.7米，滑体体积约680000m3。后部形态呈弧型，前缘凸向沟谷，受老滑坡形成时挤压沟谷的影响，溪流在此略向南拐弯见图1。纵向上后缘滑壁坡度相对较陡，植被较好，滑体中部坡度相对平缓，存在一宽约40-50米的滑坡平台，前缘坡度西面较缓，东面对沟谷形成挤压，坡度较陡，前缘能见到滑动挤压造成岩石剪切破碎，滑体部份岩体松动明显见照片1。钻探过程中部份钻孔漏失浆液明显。沿滑坡平台后部的小路处有宽约2-6cm延伸长度约80m的张裂缝见照片2，侧后缘有2个中小型崩塌体，据访为2010年4-6月雨季产生。　　　　　　　　照片1：岩体结构松动　　　　照片2：小路上的拉裂缝 　　该滑坡体属大型深层破碎岩层滑坡，属自然滑坡。从滑坡形成后地形受改造程度及原有滑壁上已长满树木分析，其为老滑坡。滑体上植被虽少，但未见马刀树，说明已有一段时间未有大的滑动。据调绘及钻探资料，滑坡体上部为坡积含碎石粉质粘土，中下部为全、强风化云母石英片岩，部分地段砂土状强风化岩上有碎块状强风化岩分布，显示出差异风化特征，滑动带主要分布在砂土状强风化云母石英片岩中，见图2，从钻孔岩芯看，滑动带处云母含量相对较高、含水量偏大，局部夹有2-10mm的岩石碎屑。滑体主要沿片理面及风化软弱面滑动。　　　　　　图2A-A工程地质剖面　　2.2滑坡成因分析　　（1）地形地貌条件：该段山坡为南向坡，有利于风化作用，风化带相对较厚。原始山坡坡度约30°～40°，前缘有一横穿溪流的侵蚀冲刷，形成了临空面,易导致坡脚应力集中。　　（2）岩土条件　　上覆坡积含角砾粉质粘土为弱透水层，相对下部的全-强风化层其透水性强，降水或顺坡排泄的坡面水相对容易下渗补给地下水。该段前震旦系的云母石英片岩为老地层，其全-强风化带厚度较大，云母含量较高，降雨下渗后易饱水软化，抗剪强度易降低。 　　（3）构造作用：该处有一区域断层构造F06通过，导致局部岩体完整性变差，易成地下水的渗流通道。　　（4）暴雨作用：暴雨或长降水对地下水的下渗补给，加上前缘溪水的上涨,抬升地下水位，且对全-强风化云母石英片岩的软化作用，降低了岩土体的抗剪强度，是该滑坡产生的诱因。　　2.3滑坡重新活动的原因分析　　2010年4-6月份南平地区遇长历时降雨，其中6月13-14日的大暴雨24小时降雨量达252mm。是老滑坡重新活动的主要诱因。老滑坡形成后坡体上部岩土体结构相对松散，且滑坡中部地形平缓，部份山坡开垦成梯田状种果树，均降低了降雨时坡面水的排泄速度，有利降雨的下渗补给，长历时降雨的作用下，地下水位上升导致土体的有效应力降低，地下水对滑动带起软化作用，均降低了滑体的抗滑力，促使滑坡产生新的活动。结合滑面形状及地表变形分析，本次活动带推移性质。　　3滑坡对隧道工程的影响评价　　3.1稳定性分析　　根据前面所述的变形特征，初步判定该滑坡体暴雨状态下处蠕变-挤压变形阶段,欠稳定，今年以来裂缝未进一步发展，说明正常状态下基本稳定，该滑坡因系老滑坡在长降雨诱发下复活，本身已有老的滑动带，利用反分析法计算滑动带的c、Φ 值时[2]，按暴雨状态下滑坡体的稳定系数KS=1.01进行计算，对应状态下最高地下水位按勘察实测地下水位高5米考虑。采用GEO-SLOP岩土工程分析软件计算，见图3，相关计算参数见表1，计算结果滑带平均c=14.0KPa、Φ=16.3°。再利用所得的剪切指标计算得出，正常状态下滑体稳定系数KS=1.12，基本稳定，与前面定性评价结果是一致的。　　表1滑坡反演计算参数表　　土层天然重度　　γ(KN/m3)凝聚力　　C（kPa）内摩擦角　　φ(°)　　坡积含碎石粉质粘土18.625.022.0　　全风化云母石英片岩20.020.022.0　　砂土状强风化云母石英片岩21.025.025.0 　　碎块状强风化云母石英片岩22.030.030.0　　　　　　图3滑坡反演计算图　　　　根据《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)第7.2.2条规定[3]，折线型滑动面可采用传递系数法计算滑坡体剩余下滑力。隧道工程滑坡治理后稳定安全系数要达到1.20-1.25。　　3.2滑坡对隧道工程的影响预测　　滑坡滑动面切穿隧道左、右洞，结合拟定线位分析，影响隧道左、右洞进口段长分别达110m与90m，滑动方向与隧道轴线呈40度相交，对洞身的稳定性不太有利，滑坡隧道带有明显的偏压性，施工开挖易产生洞身坍塌，其结果又促进滑体的变形失稳，将影响该段隧道的施工安全及造价，隧道建成后暴雨季滑体的蠕变挤压将使洞身变形，对今后的运营安全十分不利。　　3.3采取治理措施建议 　　根据微调后线位，滑坡前缘东段能得到部份的反压，反压高度小于8米，无法满足其稳定要求，故隧道施工前需对其进行综合防治。建议在右洞的右侧设置一排上挡式锚索抗滑桩，一方面起着抗滑稳定作用，另一方面采用上挡式抗滑桩可大大减少桩前坡体位移，降低传递到隧道衬砌上的滑坡推力[4]，防止隧道开挖时，滑坡的推力引起隧道的变形、坍塌；左线隧道部份横向地形坡度达22-28度，加上为V级围岩，容易在左洞进口浅埋段形成偏压，导致施工中的坍塌变形或冒顶，建议对滑坡平台进行局部卸荷，但应控制好卸荷规模，防止滑坡向上发展。或采取在左洞的左侧设置抗滑桩，以消除偏压影响。并在滑坡体上及后部修筑截、排水系统。此外，加强施工监测，设置洞内、监测孔内及地表的变形观测系统，用于分析加固的效果，确保施工安全。　　绕避方案：线路可向南调至另一山脊通过，从而避开3个滑坡体，但需增加1座长约1Km的隧道，经初步勘察，洞身围岩以III级为主。鉴于该滑坡规模大，对隧道的影响大，故也可考虑绕避方案。　　4结语　　大窠山滑坡（H3）属大型深层岩层滑坡，属老滑坡，受降雨诱发有所复活，目前处蠕变-挤压阶段，遇长历时的降雨作用或隧道施工扰动均易使滑坡变形加剧，甚至失稳。　　老滑坡的勘察是公路工程地质勘察的难点之一。技术人员在勘察过程中应加强对微地貌的调查分析，发现存在某些地形地貌异常时，及时调整测绘精度及范围，并布置钻孔、坑探或物探工作，对各项成果要进行综合的分析判断，才能取得好的效果。