广东某高速公路路堑边坡稳定性分析

2013年2期西南公路XINANGONGLU广东某高速公路路堑边坡稳定性分析罗宇权(广东省公路勘察规划设计院股份有限公司广州510507)【摘要】广东某高速公路高边坡在开挖至运营期间，先后出现三次病害，主要为坡面及堑顶出现贯通裂缝、平台下错、平台水沟变形、坡面外鼓、行车道上拱等，这些病害是由坡体发生滑坡导致。通过对该滑坡进行了工程地质调绘、钻探、物探、室内试验等综合勘察，查明各勘察断面滑面及潜在滑面的形态及特征，在滑坡推力计算的基础上，对其进行稳定性分析，并提出治理意见。【关键词】滑坡；勘察；滑坡推力计算；稳定性分析【中图分类号】U416．14【文献标识码】A成标贯试验32次；设置深孔位移观测点12个，完成l工程概况瞬态面波和高密度电法物探测线5条，工程地质平面发生滑坡病害的路堑边坡位于广东某高速公图见图2。路。边坡原设计坡高32m，坡长284m，一级坡坡率1：1．0，二、级坡坡率1：1．25，各级平台宽2m，坡面采用绿化防护。2010年6月、2o11年6月及20l2年6月先后出现三次病害，主要为坡面及堑顶出现贯通裂缝、平台下错、平台水沟变形、坡面外鼓、坡脚行车道上拱等。由于边坡变形非常迅速速，20l2年6月底，在边坡发生第三次病害后及时对边坡进行了反压处理，边坡目前处于暂时稳定状巨钻孔位置及编号囫滑坡后壁态(见图1)。圉物探测线滑移方向图2工程地质平面图2．1地形地貌该边坡位于丘陵区，地形起伏大，现地面标高约24．47m～123．5m，高差达99．03m，未开挖坡体植被发育，生长大量松树及蕨类植物。边坡走向基本平行山脊，山坡自然坡角约15～25。，后缘变形裂缝后侧自然坡角约30～35。，汇水面积较大，但无深切沟谷。图1边坡远景照片2．2地质构造根据区域地质资料，本边坡所在区域未见大型2滑坡工程地质特征断裂构造形迹，滑坡所在地块为稳定地块。但其位为了彻底根治滑坡，对该滑坡进行了工程地质于两条北北东向断裂之间，边坡内小断裂、小褶皱专项勘察。勘察工作历时20d，完成钻孔14个，进尺发育，众多节理裂隙交错，可见岩层间拖曳、揉皱372．6m，采取原状样26，扰动样4个，岩样1组；完痕迹和大量石英脉充填，结构面产状混乱，导致岩，97 西南公路体破碎，完整性差。期间测得路床位置稳定水位埋深6．5～10．1m，标高坡体存在大量揉皱等小构造，且岩土物理特征14．37—20．4m，一、二级坡体稳定水位埋深13．0～差异较大，软硬、密实程度和渗透性不一。岩土层20．5m，标高18．79～29．37。地下水受大气降雨补给为节理发育，岩石呈片状、碎块状，且风化不均。边主，以侧向径流向边坡外谷地排泄；边坡未形成有深坡开挖期间在二级坡面测得几组结构面产状。岩层切冲沟，地表径流不发育，雨季降水多以坡面冲刷流产状：286。20。、305。／19。、324。20。，层面多为主，部分沿坡面下渗流进坡体形成丰富地下水。为泥质充填；节理产状：311。54。、26。／58。、3滑坡特征及成因分析290。／57。等。边坡范围内路线走向约30o，边坡倾向约300。，结构面产状与边坡倾向小角度相交，且3．1滑坡特征为顺向不利结构面。滑坡总体滑动主轴方向为北西302。，近垂直于2．3地层岩性广河高速走向，滑坡前缘宽度约300m，后缘宽度约(1)第四系坡积层(O)215m，顺主滑方向长约130m，滑体最大厚度约粉质粘土：黄色、黄褐色，稍湿～湿，可塑状，20m，总体积约40万m。厚度0～2m。高速公路边坡表层坡积层已被清除。从平面上看，滑动体大致呈弧状或弓状，滑体(2)第四系残积层(Q)表面拉张裂缝或陡坎较发育，裂缝宽约5～15cm，粉质粘土：棕红色夹土黄色，稍湿，硬塑，粘深0．5—1．5m，该滑坡为牵引式滑坡，具有多层滑动性较好，局部可辨母岩残留层理面，厚度0．5—9．5m。形迹，滑动后缘陡坎高约0．5～1．0m。(3)泥盆系帽子峰组(Dm)3．2成因分析粉砂岩、泥质粉砂岩：紫红色、黄色、土黄根据地质调绘及勘察成果，造成该滑坡发生、色，岩石风化较强，泥质含量较高。该层全一强风化发展是多种因素综合作用的结果。岩广泛分布于整个山体，局部夹柱状中风化岩块，(1)地质构造因素。岩芯可见母岩发育三组隙面轴心角约5。、20。、坡体覆盖层松散，软硬相问，层问胶结差，易55。的裂隙，钻进时局部微漏水或完全漏水。渗水；地质构造强发育，造成粉砂岩、泥质粉砂岩(4)泥盆系天子岭组(Dt)等节理裂隙发育，风化不均，易软化，是形成滑坡灰岩：灰色，微晶结构，层状构造，节理裂隙的内在因素。局部发育，岩芯较完整，局部较破碎，呈长柱状(2)人为活动因素。夹碎块状，局部发育全充填溶洞，钻进时岩面局南于人工开挖山体坡脚导致坡体卸荷，形成临部漏水，揭露厚度2．2～11．2m。该层为滑坡体下卧空面，破坏了岩土体间原有的平衡；已施1_=的部分基岩。滑坡勘察断面见图3。锚索起不到加固作用，使土体失稳；几次病害发生适逢雨季，因未能及时做好隔水排水措施，导致大量地表水下渗进入坡体，(3)水的作用。本边坡发生滑坡病害均适逢雨季，连日大强度、频次密的暴雨，导致大量地表水下渗，土体饱水，土层重度增大，抗剪强度降低，形成了顺向不利软弱带或软弱面，则是滑坡发生的触发凶素。图3GH2地质勘察断面4滑动面的综合确定2．4水文地质条件4．1滑面的确定区内气候温和，雨量充沛，年降雨量约2000钻探过程中出现缩径、钻进加快、塌孔及卡mm。地下水主要为覆盖层潜水及基岩裂隙水，勘探钻、漏水等位置；岩芯粘性土含量较高，含水量明198 罗宇权：广东某高速公路路堑边坡稳定性分析显偏高，泥化现象明显位置；结合深孔位移监测曲~=cos(O一Oi+)一sin(0,一+)tanq~+n—l线发生突变部位及坡体存在的控制性结构面，确定H=。+⋯一一-各勘察断面滑面的分布(见表1)。R=(一Ui)tango+oiL表1各勘察断面滑面分布表J]vWCOSOi剖面滑面滑面深剪出口位置后缘位置=sintg／度(1TI)式中：滑面16．6O三级坡脚开口线外侧20．8mGH1—稳定系数；滑面317．75一级坡脚开口线外侧67．8mW一滑面1596级坡脚开口线外侧20．0m．第i块段滑体所受的重力(kN／m)；R．一作用于第块段的抗滑力(kN／m)；GH2滑面2l1．36二级坡脚开口线外侧20．0m滑面319．5O一级坡脚下1．5m开口线Pb~83．7m一作用于第i块段的滑动分力(kN／m)；滑面16．82三级坡脚开口线外侧2O．Omc一第i块段土的粘聚力(kPa)；GH3滑面319．04一级坡脚下1．5m开口线外侧7O．0m一第i块段土的内摩擦角(。)；滑面26．64二级坡脚开口线外侧20Om一第i块段滑动面倾角(。)；GH4滑面3l2．61一级坡脚开口线外侧55．7m—第i块段滑动面长度(m)。滑坡推力采用《建筑地基基础设计规范》4．2潜在滑面的确定(GB50007—2002)推荐的计算公式计算，计算公坡体岩土体具软硬互的分布特征，且风化层底式为：部为中～微风化灰岩，基岩顶面以上风化层为富E=kw,sinO,+H‘EH-w,cosOitan09_cLE水、过水带，易形成软弱带，各种软弱带倾向路式中：基，结合深孔位移监测曲线发生突变部位及各级边E一第i块剩余下滑力(kN／m)；坡形成剪口位置及后缘裂缝位置分布特征，确定E．．—第i一1块剩余下滑力(kN／m)；各勘察断面潜在滑面的分布(见表2)。k一滑坡推力安全系数，取1．25。表2各勘察断面潜在滑面分布表其余参数同前。剖面滑面滑面深剪出口位置后缘位置度fm)若所得某条块的滑坡推力为负值时，说明白该条块以上的滑体是稳定的，并考虑其对下一条块的GH1潜在滑面126．7一级坡脚开口线外侧67．8m推力为零。此计算中未考虑已有加固措施提供的抗GH2潜在滑面l25．O一级坡脚下1．5m开口线外侧83．7m滑力。潜在滑面123．4一级坡脚下1．5m开口线外侧70．0m5．2岩土C、中值及重度选取GH3潜在滑面227．5一级坡脚下1．5m开口线外侧70．Om参考勘察岩土体强度试验参数，考虑坡体现状滑面已基本形成，滑面强度参数不能完全按非滑动GH4潜在滑面120．8一级坡脚开口线外侧56．0m带岩土体强度取值。针对不同滑面的变形程度，选取不同工况下边坡稳定安全系数，反算得到边坡各5滑坡稳定性分析滑面强度参数。滑坡滑体重度取y=18．5kN／m，饱和5．1滑坡推力计算方法重度取y=20kN／m，岩土抗剪强度指标根据不同滑根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性面进行反算，结果见表3。计算公式计算本滑坡的稳定系数。5．3滑坡推力计算】n—l∑兀)+以GH3勘察断面为例，计算该断面中潜在滑面={l_f_一1在暴雨工况下的滑坡推力，经反算得到的该滑面岩∑(兀)十f1，土抗剪强度指标为c=19．5kPa，=23．5。。滑坡推力其中：计算分块示意图见图4，计算结果见表4。，99 西南公路表3各勘察断面潜在滑面暴雨工况下滑坡推力计算结果表高程(m)计算强度参数滑坡推力剖面滑面T况C值中值暴雨K=I．15GH2潜在滑面1暴雨l7．022．O1174GH2潜在滑面l暴雨17．O22．O1637潜在滑面1暴雨19．523．5l124GH3潜在滑面2暴雨19．523．5787GH4潜在滑面1暴雨17．020．5789L—l】I8m图4K66+420横断面计算分块示意图表4K66+420横断面潜在滑面1暴雨工况下的滑坡推力计算表块号面积S重度滑块重量滑面长滑面倾粘聚力内摩擦滑j】T抗滑力足传递系滑坡推力滑坡推力Q，(kN／m)L(m)角iC(kPa)角i(kN／m)(kN／m)数，安全系数E(kN／m)l13】_32202626．430．236019．523．52274．531160．480-801．25l682．6822l3．18204263．616．4l41l9．523．52797．171719．130．851．25313O．143297．62205952416．926l9．523．52609362655．790．941．253277．144359．92207l98．420．6l919．523．52343．573361．131．OO1．252647-395143．06202861_2831919．523．5931．521338．16lO01-252473．63622336204679．614．53l919．523．51523．532207．230．991-252l70．8l7164204076．8l5．7418l9523．5l259-801992．810．961．251735．95864．89202O【1．812．97l319．523．5452．56l1O5．250．971．25l124OO由表3可见，GH3横断面潜在滑面1暴雨工况下滑面及潜在滑面的形态，提供了合理可靠的岩土参的滑坡推力为l124．0kN／m。同理分别计算有钻孔控数，设计均予以采用。制的4条勘察断面的滑面在暴雨工况下的滑坡推力，(2)设计时根据专项地质勘察成果，采用锚索其结果见表4。抗滑桩+预应力锚索框架方案，并结合支挡、排水工程等措施对本滑坡进行整治是切合实际的。6滑坡整治措施(3)施工中应根据病害类型和特点，结合以往根据滑面及潜在滑面分布情况及计算结果，结的施工经验，从工程总体出发，做好施工前预防、合支挡、排水T程等措施，在维持现坡形坡率状况施工中的应急抢险和其后病害整治T作，以保证_T下，采用锚索抗滑桩十预应力锚索框架方案对滑坡进程施工的顺利进行；同时必须全程做好监测，这一行处理，同时继续对滑坡的变形进行监测，以确保点至关重要。施T及施T完成后达到滑坡综合整治的效果。参考文献⋯袁善策福建顺昌水泥厂滑坡整治岩土I程实录【A]第i褐伞目岩七r7结语程实录交流会岩土1．程实录集[c】北京：兵器I业出版社，1993227—232[2]王松龄．深圳某滑坡治理工程实录与问题探讨[A]第届全闰岩上r程(1)通过对本滑坡进行“资料收集与利用、工实录交流会岩土f程实录集[c]．北京：兵器T、【k出版，1993243—246程地质调绘、钻探、物探、深孔位移监测、室内试『31GB500212001，岩土T程勘察规范(2OO9年版)fs1验”等专项勘察，查明了滑坡特征及成因，确定了200