工程地质专业滑坡灾害设计=论文

1、PAGE PAGE 51目 录第一章 绪 论31.1滑坡研究目的及意义31.2滑坡研究国内、外现状41.2.1国内研究现状41.2.2国外研究现状51.2.3滑坡的常用治理方法61.3研究内容和研究思路91.3.1研究内容91.3.2研究思路10 1.4 滑坡防治技术理论 10第二章 熊家梁1#隧道左线出口段滑坡工程概况122.1工程简介122.2场地条件122.2.1 区域自然地理、地质条件122.2.2行政地理位置、公里桩号位置132.2.3 气象、水文132.2.4 地形地貌142.2.5地层及岩性142.2.6地质构造152.2.7地震152.2.8水文地质条件162.3滑坡形成条件1

2、92.3.1 滑坡特征192.3.2 滑坡成因212.3.3滑坡的滑动机理222.3.4 滑坡危害性23第三章滑坡稳定性计算243.1稳定性定性评价243.2极限平衡法计算稳定性24第四章支挡结构设计364.1 设计原则364.2 设计标准364.3滑坡推力计算36第五章结 论37致 谢38主要参考资料38第一章 绪 论1.1滑坡研究目的及意义滑坡是一定地质地形条件下，斜坡部分岩、土在自重作用下，受自然因素或人为因素影响失去稳定，沿着内部某一软弱面(或带)产生滑动变形的现象。滑坡是在山区兴建公路、铁路、水利、矿山和工厂时经常遇到的一种山坡变形现象，它威胁着各种工程的顺利建成。我国是世界上滑坡比

3、较严重的国家之一，幅员辽阔，地质构造复杂，三分之二的国土为山地，从客观上决定了我国有大量的自然滑坡。因此每年雨季我国都会发生若干滑坡，它几乎遍布各省区，特别在我国西南地区，滑坡更为频繁。随着我国经济的快速发展，国家加大了基础设施的发展力度，如水电工程、大型矿山、铁路、公路交通工程等向复杂环境、复杂地质条件推进，与之相关的滑坡稳定问题变的愈发突出，这些滑坡的稳定性将会对工程的可行性决策起到控制性的作用，并在很大程度上影响到工程的投资和经济效益,同时滑坡的稳定性与崩塌等地质灾害密切相关，给国民经济建设造成重大损失，甚至危及人民的生命和财产安全。滑坡给世界各国造成的经济损失估计每年可达数十亿美元，整

4、治费用惊人多年来，近年来我国400多个市、县受到滑坡灾害的侵害，有数千人死亡。加强滑坡地质灾害的防治具有重要的现实意义和巨大的社会、经济效益。经历了几代人的不懈努力，我国滑坡灾害的防治积累了丰富的经验，总结了相关的指导理论，并发展了一些行之有效的分析评价方法，保证和促进了国民经济的快速发展;同时，由于人们对滑坡成因、滑坡推力以及滑带土参数等因素的认识不够透彻，从而导致在滑坡治理时，防治措施不是偏于危险，就是过于牢固，没有达到合理、经济的目的。对滑坡的稳定性评价、滑坡预报、滑速、滑距、滑坡防治等有重要的意义。尽管滑坡的形成很复杂，至今还不能很完善地对其作出解释，但目前所取得的研究成果还是很喜人并

5、值得肯定的。滑坡的治理不利很大程度上是对滑坡没有精确分析，得到不确切的治理数据，甚至错误的数据，本文正是从为了获得确切的滑坡数据出发，通过实例计算滑坡的稳定性及分析其潜在滑面等方面出发进行了一系列研究。通过几种方法的结合计算，力求获得较为理想的结果。1.2滑坡研究国内、外现状1.2.1国内研究现状在国内，许多工程地质学家、土力学家以及滑坡防治专家对滑坡形成的条件和作用因素、滑坡的受力状态、滑带土的强度变化规律、滑坡的破坏模式及发育阶段等问题进行了多方面的探索和研究，如：徐邦栋等以滑动带成因和形态为主结合滑动特征，阐述了我国铁路建设中常见的沿已有软弱构造带(面)滑动的滑坡、因下伏软岩挤出形成的错

6、落性滑坡、沿新生弧形面滑动的滑坡、胀缩土滑坡、黄土崩塌性滑坡等的发生机理和变化过程；晏同珍根据滑坡发生的初始条件、原因及滑动方式，概括了滑坡形成的8种机理，即流变倾覆、应力释放平移、震动崩落及震动液化平推、潜蚀陷落、地层悬浮一下陷、高位能飞越、孔隙水压浮动、切蚀一加载等；卢肇钧从应力状态和应力路径、应变、孔隙水压力、加荷速率受力时间、土体不均匀性和不等向性等方面阐述了土体的破坏机理；张倬元、王兰生等从坡体的地质结构和受力过程出发提出了5种滑坡破坏模式；胡广韬提出滑坡滑动的临床弹性冲动效应”机理；徐峻岭提出滑坡滑动的“闸门效应” 机理；王兰生提出“平卧支撑拱”的作用机制；王思敬、王效宁提出“结构

7、释能”机理；刘光代提出“牵引推动式”机制；高根树提出了两类大型(“斜坡牵引失稳产生次生高能滑体与先失稳滑体发生碰撞，经过能量传递调整获得高速”和“滑体下覆岩土体内形成低摩擦次生滑动面使滑体的高速滑动维持较长一段时间”)高速滑坡滑动机理；廖小平、徐峻龄、郑静提出了“冲击碰撞作用机理和连续可变的块体运动理论”；王家鼎研究了强震作用下低角度黄土斜坡滑移的复合机理、地震诱发高速黄土滑坡的机理、饱和黄土蠕动液化机理、灌溉诱发高速黄土滑坡的运动机理；唐静等提出了后部土(岩)体的楔劈作用以及弹射冲击波作用是突发性高速滑坡形成及发展的重要机理。进入20世纪90年代，滑坡问题的研究将传统的滑坡工程地质学、现代岩

8、土力学和现代数学力学相结合形成了所谓的现代滑坡工程学;各种现代科学的新技术，如系统工程论、数量理论、信息理论、模糊数学、灰色理论、现代概率统计理论、耗散论、协同论、突变理论、混沌理论、分行理论等不断用于滑坡问题研究中，从而给滑坡的稳定性研究提供了新理论、新方法。综上所述，不难发现，目前滑坡稳定性研究成果较多，技术也比较成熟。滑坡作为一个系统工程，其发展过程科表述为5个阶段，即借助于古典土力学的稳定性分析阶段，50年代偏重于稳定性描述与分析的地质历史分析阶段，60年代考虑时效过程的稳定性分析阶段，80年代后期以数值模拟、模型试验为主的半定量分析阶段和90年代以后的现代滑坡工程学阶段。1.2.2国

9、外研究现状在国外，1916年由Prantle提出，Felle-nius和Taylor (1922)发展的圆弧滑动法、太沙基(Terzaghi，1950)是从土力学方面研究滑坡机理的开拓者，他主要从滑带土孔隙水压力的变化来揭示滑坡机理，同时也注意到了地质条件的控制作用。之后，伏斯列夫(Hvorslev，1951)等定量地研究了孔隙水压对土体强度的影响；1954年的Janbu条分法,1955年的Bishop条分法、赫佛利(Haefefi，1965)、摩根斯顿(Mogenstern，1971)、斯开普敦(Skempton，1966)关于黏性土的残余强度理论和捷尔一斯捷潘尼扬(TerSterpania

10、n，1975) 关于土体蠕变过程的研究把滑坡机理的研究进一步推向深入。和20世纪70年代的王复来分析方法等形成极限平衡理论，是建立在刚塑性体模型基础上的破坏理论，是古典土力学解决土质滑坡稳定性的核心。而现代土力学致力于土体真实破坏过程的理论研究，它的建立可能要运用到损伤力学、细观力学和分形理论等现代力学分支，最后要完成对滑坡破坏过程的数学模拟。岩石滑坡的研究依赖于岩石力学的发展，早期人们将简单均质弹性、弹塑性理论为基础的半经验半理论滑坡分析方法用于岩质滑坡的稳定性研究，但其计算结果与实际有较大差异。在20世纪60年代初期，随着大型工程的建设，所形成的滑坡规模加大，地质条件也变得极其复杂，特别是

11、1963年意大利Vaiont水库左岸的滑坡等一系列水电工程事故的发生后，促使人们对岩石力学进行深入研究，岩石滑坡稳定性研究也向前迈进了一大步，人们清楚的认识到在滑坡稳定性分析中，必须将地质分析与力学机制分析紧密结合起来，从而形成了60年代初期的刚体极限平衡法，以及结构面的力学特性对岩体滑动的影响研究。1967年人们第一次尝试用有限元研究滑坡的稳定性问题，给定量评价滑坡的稳定性创造条件，并使其逐步过渡为基础的可靠度方法也被引入滑坡稳定性研究中。1.2.3滑坡的常用治理方法天然斜坡上的土(岩)体或堆积物，在地下水的下渗影响下，沿着弱透水或不透水层面整体向下滑动的现象，称为滑坡。滑坡的速度，每年滑动

12、1，v2米，甚至数十米，仅在少数情况下有较快速度的滑坡。目前，世界上的最大滑坡是意大利的瓦依昂特水库左岸石灰岩山坡滑动，其滑坡体达3亿立方米。滑坡的特点；具有明显的滑动面，在滑动过程中，原坡面地层和地物虽然受到扰动，但般仍可保持其原来的相对位置。滑坡发生的主要条件：地面斜坡陡，斜坡岩(土)体具有软弱结构面或潜在的滑动面、地表水和地下水以及地震等。特别是连续降雨后，有大量雨水下渗时，滑坡极易发生。松软的岩层，被水浸湿后发生软化，易于产生滑坡。当上部为透水层，下部为隔水层时，则在隔水层顶面易于聚水，容易造成上部岩层的下滑。断层面、节理面、岩层面是天然的软弱面，如果中央夹有粘土层时，更容易引起滑坡。

13、产生滑坡的坡度，一般为2030度。一个滑坡的发生，般来说，都是多种条件综合作用的结果。防治滑坡的措施可以溉括为两方面，即消灭或减轻水的危害与增加滑坡体的重力平衡条件。确定整治滑坡方法时，应当考虑以下几点。1估计在可能发生滑坡的地区，事先采取预防滑坡发生与发展的措施，定期观测，防止滑坡活动。2在滑坡地区，应弄清发生滑坡的主要与次要原因及其性质，再根据它们对公路的影响程度，采取相应的措施。3对性质复杂的滑坡，一时对其发生的原因与活动变化的规律难于弄清，则应采取预防与整治相结合的处理方法，并观测整治中的效果与变化，随时修正不正确的措施。4，对路线危害性甚大的滑坡，必须及时采取有效措施。例如，修筑排水

14、建筑物、减重或修建支撑建筑物等，防止滑坡继续发展。如滑坡危害性不大，便可以制定分期整治的方案。发生滑坡后首先要查明滑坡成因及其性质，对目前滑塌体的稳定性及其发展倾向做出基本判断，根据情况采取有效的地质勘察，结合现场踏勘测绘结果，确定处理方案。目前常用的滑坡治理工程措施主要有以下几种。(1) 清除滑坡体对坡高小于15m、坡面长小于50m的小型土质边坡，且其无继续向上及两侧扩展的可能。由于挖方工作量较小，且挖除后可永久消除危害，因此可采用挖除的方法一次根治。(2) 排水工程排水工程应在滑坡防治总体方案基础上，结合工程地质、地下水及降雨条件，制定地表排水、地下排水以及二者相结合方案。整治滑坡地表排水

15、一般应在滑坡体外修环形截水沟，将地表水引至天然沟谷。滑体内修建树枝状排水系统，布置时主沟应尽量与滑坡方向一致，支沟与滑向成3050斜交。为防止地表水渗透，应填平夯实地表，对风化或裂隙地表应采取锚喷防护措施以及灌浆措施，此外还应重视绿化、植被以固定土壤；地下排水可分为浅层、深层排水及截水。浅层排水措施主要是盲沟，其深度为数米至数十米，当地下水埋藏达1015m或更深时，则应对盲沟、地下隧洞及钻孔法进行经济技术比较。(3) 支挡工程在滑坡体上建造支挡建筑物来增加抗滑能力，以获得岩土体稳定。抗滑挡土墙挡土墙是边坡防护与治理中广泛应用的一种构筑物，较多为重力式抗滑挡土墙、锚杆锚索挡土墙，其可以作为单独抗

16、滑结构物，也可以与其他治滑措施结合使用。抗滑挡土墙与一般挡土墙的主要区别在于：抗滑挡墙的平面布置是根据滑坡范围、滑坡推力大小、滑移面位置以及挡墙基础的地质条件等因素确定。其结构尺寸随土压力大小、方向、分布和作用点而不同。挡土墙最常用的形式是重力式挡土墙，实践证明重力式挡土墙墙高不宜超过8m，否则应采用特殊形式挡土墙，或每隔45m设置厚度不小于0.5m、配适量构造钢筋的混凝土构造层。为了改善档土墙不宜过高这种状况，出现了加筋挡土墙、锚定板挡墙以及预应力锚索、锚杆挡墙等新型挡墙，它从本质上改变了挡土墙的受力机制(主动受力)，而且节省圬工、降低造价。挡土墙工程应布置在滑坡主滑地段的下部区域，当滑体长

17、度大而厚度小时宜沿滑坡倾向设置多级挡土墙。抗滑桩抗滑桩是借助桩与周围岩土共同作用，把滑坡推力传递到稳定地层的一种抗滑结构。抗滑桩适用于一些中、深层滑坡，用抗滑挡土墙难以整治的情况下采用。抗滑桩在滑坡体上挖孔设桩，不会受施工破坏其整体稳定，施工方便，圬工量小，桩位灵活等优点。自20世纪60年代开始使用以来，抗滑桩得到广泛应用。抗滑桩一般布置于滑坡体厚度较薄、推力较小且嵌岩段地基强度较高地段。采用抗滑桩对滑坡进行分段阻滑时，每段宜以单排布置为主，若弯矩过大，应采用预应力锚拉桩。目前使用最多的有钢筋混凝土桩和钢管桩，我国主要采用钢筋混凝土桩。其主要形式有：(1)大截面排式抗滑单桩；(2)抗滑键(也称

18、键式抗滑桩)；(3)钢筋混凝土圆管打入桩和沉井桩；(4)承台式抗滑桩；(5)桩拱墙；(6)桩基挡墙；(7)椅式桩墙；(8)排架式抗滑桩；(9)抗滑刚架桩；(10)锚固桩。锚固法锚固法是指用预应力锚索或锚杆来加固滑体的一种方法，其优点是主动受力、施工简便、工期短、成本低。锚杆加固多用于辅助工程，配合其他措施治理滑体，真正能做到治理滑坡主体工程的是预应力锚索，而且多用于岩质滑坡。预应力锚索结构主要由内锚固段、张拉段和外锚固段组成：内锚固段分为粘结式和机械式，目前多用粘结式，即用水泥浆将锚索与孔壁粘成一体；外锚固段主要由外锚头夹具和钢筋混凝土垫墩组成。预应力锚索长度一般不超过50m，当滑坡体为堆积层

19、或土质滑坡，预应力锚索应与钢筋砼梁、格构或抗滑桩组合作用。(4)土质改良法它是指通过改善滑体(带)土的性质，使之坚固以达到稳定滑体的目的，这种方法国内用得很少，有也是作为辅助方法。主要方法有电渗法、焙烧法、动力固结法、爆破法、化学加固法等。最常用的是注浆加固(化学加固法)，注浆加固目的在于通过对崩滑堆积体、岩溶角砾岩堆积体、以及松动岩体注入水泥砂浆，以固结围岩或堆积体，从而提高其地基承载力，避免不均匀沉降。(5)减重反压法对由边坡上部自身失稳引起的滑坡或滑动面不深且滑动面具有上陡下缓形状时，对坡顶采取挖方卸载就能起到根治的作用。对于前缘失稳的牵引式滑坡，整治的工程措施是在滑坡前缘修建片石垛加载

20、反压、增加抗滑部分的土重，使滑坡得到新的稳定平衡。(6)抗滑明洞人工挖方引起的工程滑坡，破坏原来山体的平衡，滑坡前缘临空面高，下滑力大。如果用抗滑明洞，在明洞顶部回填土恢复山体平衡，则较其它工程措施显得经济合理。(7)格构锚固格构锚固技术是利用浆砌块石、现浇钢筋砼或预制预应力砼进行坡面防护，并利用锚杆或锚索固定的一种滑坡综合防护措施。格构技术应与美化环境相结合，利用框格护坡，并在框格之间种植花草达到美化环境的目的。根据滑坡结构特征，选定不同的护坡材料：当滑坡稳定性好，但前缘表层开挖失稳，出现坍滑时，可采用浆砌块石格构护坡，并用锚杆固定；当滑坡稳定性差，且滑坡体厚度不大，可用现浇钢筋砼格构+锚杆

21、(索)进行滑坡防护，须穿过滑带对滑坡阻滑；当滑坡稳定性差，且滑坡体较厚，下滑力较大时，可采用砼格构+预应力锚索进行防护，并须穿过滑带对滑坡阻滑。(8)综合治理整治滑坡用单一的工程措施往往不是最佳的方案，应根据滑坡类型、规模、稳定性，并结合滑坡区工程地质条件、建筑类型及分布情况、施工设备和施工季节等条件，选用多种工程措施组合起来进行综合整治。这些措施有：减重反压和抗滑挡墙相结合； 明洞和抗滑桩相结合；明洞和抗滑挡墙相结合；抗滑桩和抗滑挡墙相结合；锚杆(索)和抗滑挡墙相结合；锚杆(索)和抗滑桩相结合1.3研究内容和研究思路1.3.1研究内容勘探资料水文地质条件工程地质条件土体力学参数选取合理参数滑

22、坡稳定性分析提出滑坡治理方案本文通过主要对陕西西汉高速公路XH-32标熊家梁1#隧道左线出口段滑坡进行研究，研究内容如下：(1)根据现场的勘探调查资料，了解其工程地质和水文地质条件，以便建立合理的滑坡分析模型。(2)根据勘察所取土样的试验得出的土体物理力学参数，选取合理的计算参数对边坡进行稳定性分析。(3)在掌握环境地质和滑坡体特征的基础上，分析边滑坡滑动机理，采用极限平衡法对边坡稳定性进行了分析和评价。(4)根据滑坡体特征，提出滑坡综合治理建议，以确保其稳定。1.3.2研究思路根据研究内容本文的研究思路如下: (1)根据本文的所选项目，对其进行工程地质、水文地质、岩土体力学参数的分析研究，选

23、取合理的稳定性评价方法对其稳定性进行计算。 (2)根据稳定性计算结果，选择合理可行的治理方案对滑坡进行治理。本文旨在通过勘察及各种土工试验所得的数据通过极限平衡法分析稳定性，计算出确切的滑坡稳定性系数，然后进行支挡设计。1.4滑坡防治技术理论滑坡变形与内外营力的关系滑坡之所以能发展并形成最终破坏，总是和一定的内外营力对斜坡的改造作用相联系的，这些作用对滑坡稳定性造成的影响有的是可逆的，有的是不可逆的。它们主要通过以下几方面来改变滑坡的稳定性：(1)改变斜坡的外形，实际上是改变了坡体的临空状况及应力场。属于这方面的作用包括流水、海、湖的蚀淤，泥石流的侵蚀刨蚀和堆填以及人工开挖、堆放等。(2)改变

24、坡体岩体的结构特征和力学性质，即降低斜坡的抗变形、抗破坏能力。属于这方面的作用包括风化作用、冻融作用和地下水的作用等不可逆因素以及水的浸湿软化作用等可逆因素。(3)改变坡体、岩体的应力状况。属于这方面的作用包括地下水动水压力和空隙水压力的作用、区域构造应力场的变化、地震力、人工爆破震动力以及开挖坡体、工程荷载等。这些动力如果已使斜坡造成变形或破坏，其影响为不可逆的，否则为可逆的。在影响某一滑坡稳定性的诸多因素中，往往可以确定起关键性作用的主导因素，这些因素是在斜坡演变历史中不断降低斜坡稳定性的动力因素。某些可逆因素，如降水、洪水、地震及气温的变化等，可以使已接近失稳状态的斜坡突然破坏，称为触发

25、或诱发因素。各种动力因素对滑坡的作用又往往集中在坡体的某些部位、某些面或某些带中，构成动力作用集中或活跃面。坡体中的这些活跃面与斜坡中的软弱结构面和应力集中带一样，对坡体的演变起着极为重要的作用，一些原来并非最薄弱的部位，由于它是某种动力作用的长期活跃带，随着作用的进展，它甚至可成为斜坡演变的控制带，则该动力因素为导致坡体稳定性不断下降的主导因素。滑坡主导因素1岩土地质类型结构松散，抗剪强度和抗风化能力低，在水作用下易发生变化的松散覆盖层、黄土、黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等是产生滑坡的内在物质基础。岩土力学强度较弱与较坚硬岩层互层结构的碎屑岩组亦利于滑坡的形成。2地

26、质构造及岩土结构岩层中的各种节理、裂隙、层理面、岩性界面、断裂发育的斜坡，平行和垂直的陡倾构造面及顺坡缓倾的结构面是产生滑坡的内在地质环境条件。3地形地貌相对高差较大，山体坡角陡，即坡角大于10、小于45、下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生山体滑坡的内在地貌环境条件。特别是在斜坡向与岩层结构面倾向一致时易于滑坡的形成。4地下水作用地下水使岩土软化、降低岩土的抗剪和黏结强度，产生动水和孔隙水压力，潜蚀岩土，增大岩土容重，对透水岩石产生浮托力等是产生滑坡的水文地质条件。第二章 熊家梁1#隧道左线出口段滑坡工程概况2.1工程简介西汉高速公路是国家高速公路网京昆高速，也是国道主干线二连浩特至河口公路

27、的重要组成部分。陕西境内过境段，也是陕西省“米”字型公路主骨架的重要组成部分。该公路北起户县涝峪口，接已建成通车的西安至户县高速公路，南止勉县元墩，接在建的勉县至宁强高速公路。路线主线全长258.65km，全线采用双向四车道高速公路标准建设，根据地形条件分级设计计算行车速度60-100km/h，路基宽度20-26m，全封闭，全立交，西汉高速跨越关中翻秦岭入陕南，线路沿线地质环境复杂，滑坡地质灾害频繁发生。2007年4月7日，西汉高速32标段的熊家梁1号隧道左线出口LK134+849LK134+905段洞口边、仰坡及部分暗洞初期支护垮塌，洞内初期支护变形严重，已无法进行二衬施工，距开挖坡口256

28、0m已出现数条裂缝，其中主裂缝可测深度2.5m，长约20m，宽2040cm不等。该滑坡属中型块碎石滑坡，为牵引式工程滑坡，其后缘及后部左侧缘多处出现环状、羽状裂缝，其中第二条裂缝连通性尚好。隧道和坡体的开挖，减弱了抗滑段，扰动了坡体前部土体，使其前部失去了支撑，稳定性降低。2.2场地条件2.2.1 区域自然地理、地质条件国道主干线（GZ40）陕西境内宁陕筒车湾至洋县槐树关段高速公路是国道主干线二连浩特至河口公路的重要组成部分，也是陕西省“米”字型公路主要骨架西安至汉中高速公路的重要路段。2002年12月提交完成“国道主干线（GZ40）陕西境内宁陕筒车湾至洋县槐树关段高速公路详细工程地质勘察报告

29、”，2003年6月提出引汉济渭调水工程，经过半年多论证得出西汉高速公路须在拟建的三河口水库段范围内进行局部改线，改线段起点位于油坊坳龙王潭隧道进口，终点大河坝，全长15.304245km，熊家梁1#隧道即位于该段。2.2.2行政地理位置、公里桩号位置本项目为国道主干线（GZ40）宁陕筒车湾至洋县槐树关三河口水库改线段其中一段，公里桩号为LK134+860LK134+905，行政区划隶属陕西省宁陕县梅子乡。如图所示为熊家梁位置图。2.2.3 气象、水文 图2.1 熊家梁1#隧道出口滑坡地理位置图勘察区属亚热带暖湿季风气候区，气候湿润，年降水量8001000mm，雨量充沛。该区属于秦岭南麓汉江流域

30、，水系发育，较大的河流为汶水河及汶水河支流蒲河、椒溪河、马家沟河等，为长年性流水河，其汶水河年平均径流量43302万，年平均流量13.7/s，最大洪峰流量300/s。滑坡所在沟谷有间歇性水流，水量受大气降水的影响，呈季节性变化。2.2.4 地形地貌该区域属低中山地貌，山势陡峭，地形复杂，山坡坡度2060，标高在5791240m之间。支沟发育，多为“V”字形，多数支沟中有常年性水流，属构造抬升河谷侵蚀基岩山区。勘察区天然地面坡度2035，高程在653729m之间，相对高差76m，地形略有起伏。坡面植被发育，以乔木为主。2.2.5地层及岩性根据工程地质调绘及钻孔揭露情况，勘察区分布的地层主要为元古

31、界碗牛角坝组上段云母石英片岩夹硅质大理岩、伟晶岩脉，第四系全新统滑坡堆积层和第四系残坡积物。其岩性特征如下：1）第四系全新统残坡积物：分布于滑坡以外和滑体表部，主要岩性为红褐色棕黄色亚粘土含碎石，稍湿，硬塑可塑；碎石母岩为云母石英片岩、呈强风化状。2）第四系全新统崩坡积堆积层：碎石土：褐黄色灰黄色，主要为崩坡积物质，碎石粒径一般2040mm，含量约占5060%，偶见块石，其粒径一般为200350mm，最大约4m，含量约510%，松散稍密；粘土或粉土充填，稍湿，硬塑可塑。3）第四系滑坡堆积层：碎石土：褐黄色灰黑色，主要由受构造影响的全强风化云母片岩碎石、块石组成，碎石粒径一般2050mm，含量约

32、占6080%，块石粒径一般为200350mm，最大约4m，含量约510%；砂土充填，为块碎石全风化产物，稍湿，稍密中密。4）第四系坡洪积堆积层：砂土：灰黑色灰黄色，分布于滑体下部，主要矿物为石英、长石，颗粒级配一般，呈次棱角亚圆状，角砾含量510，偶见碎石，粘性土含量2030，可塑，稍湿湿。5）云母石英片岩：暗灰色深灰色，鳞片变晶结构，片状构造，主要矿物为云母、石英，受F-3（秧田坝直立走滑断裂带）构造影响，岩体节理裂隙发育，片理走向近东西向，倾向NW，倾角3558，局部地段夹黑云母石英片岩、黑云硅质片岩及大理岩，有石英、伟晶花岗岩岩脉。节理裂隙发育，多呈张开状，泥质或岩屑充填。滑坡基本位于F

33、-3构造带内，岩体非常破碎。2.2.6地质构造根据区域地质资料，勘察区位于南秦岭陆内造山带，构造复杂，主要发育F-3秧田坝直立走滑断裂带，为一高角度脆韧性走滑构造带，呈东西向展布，构造带宽约12km，由多级断层、构造岩组成，延伸数十公里，主要发育3组“X”剪节理：走向约1035，倾向NE，倾角1666；走向约150175，倾向N或S，倾角3088；走向约220240，倾向WN，倾角2884。在LK134+846LK134+887和LK134+946LK134+975两段发育断层，产状分别为2080、2068，与隧道大角度相交，勘察区恰好位于两断裂带之间，岩体十分破碎。从工程地质平面图分析，该滑

34、坡一部分位于F-3（秧田坝直立走滑断裂带）内，其主滑方向与断裂带走向基本一致。2.2.7地震根据国道主干线（GZ40）陕西境内筒车湾至槐树关段地震安全评价工作报告及中国地震动参数区划图（GB183062001），勘察区的地震基本烈度为度，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.350.45s，为非全新活动断裂，属区域地质基本稳定区。中国地震动反应谱特征周期调整表特征周期分区场地类型划分坚硬中硬中软软弱1区0.250.350.450.652区0.300.400.550.753区0.350.450.650.90 地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表地震动峰值加速度分g0.050

35、.050.10.150.20.30.4地震基本烈度值VIVIVIIVIIVIIIVIIIIX2.2.8水文地质条件依据勘察区的岩性特征及地下水的赋存条件，可分为松散岩类孔隙水和断层裂隙水两类。松散岩类孔隙水赋存于地表崩坡积碎石土中，主要接受大气降雨及地表水补给，受降雨影响较大，在沟谷底部以下降泉形式出露，各泉流量不等，流量0.010.2l/min。断层裂隙水主要赋存于破碎的云母石英片岩中，受构造带影响，地下水呈带状分布于相对透水的碎块状岩体中，水位不连续，局部地带水量较大。调查发现滑体表面未见地下水出露，在ZK1、ZK2、ZK5、ZK6中均见有不同深度的地下水，且在ZK6中作了简易提水试验，确

36、定了该处岩层的渗透系数K。计算公式参考工程地质手册 计算渗透系数K0.32m/h。提水试验是简易水文地质试验方法之一，由于提水试验不易控制稳定降深和流量。其试验成果资料精度较差。提水实验主要运用于坚硬岩体，裂隙不发育，岩体渗透性、补给及径流条件较差，含水层富水性弱，出水量小的地区。提水实验的特点：在野外进行的各种水文地质实验中，提水试验具有设备简单、操作便捷的特点，并且能够较为准确的反映含水层的实际状况。提水实验是通过调整提桶数和时间间隔使得地下水流动达到稳定状态。一、提水试验的目的（一）确定钻孔、民井、试坑涌水量和含水层渗透性的概略值，为设计抽水设备提供依据。（二）在透水性弱、涌水量小的含水

37、层进行提水试验，可提供一般的排水设计资料。二、提水试验对钻孔的要求（一）钻孔孔径不得小于73mm，如果地下水量较大时应考虑加大孔径，以便使用直径较大的提水筒。（二）在含水层松散易塌地段应下虑管。 （三）尽量不在含水层中使用泥浆钻迸或投放泥球等堵水物质。 （四）提水之前应进行洗孔，冲洗钻孔内的沉积物及泥浆。（五）当穿过整个含水层，需分别取得各层资料时，应进行分层止水，再进行提水试验。三、提水试验的设备（一）提水筒：筒的直径根据孔径而定，比孔径小12级即可。筒长按涌水量大小而定，一般长23m。（二） 提绳：一般可使用钢丝绳，试坑、民井可使用麻绳。（三）升降设备：可使用钻机的升降机，在试坑、民井中提

38、水可用人力。（四）测钟：测量水位使用。（五）量水容器：有刻度的专用容器或提筒、普通铁桶都可做量水容器。能称量或计算测定水量即可。四、提水实验步骤：（一）实验前准备好实验设备，包括提桶、钢丝绳、电测水位计、秒表等，并准确量出提桶的容积，保证钢丝绳有足够长度满足实验的降深要求。（二）利用大降深提水清洗实验孔至水清，观测静止水位，并初步确定提水落段与提水速度，各提水落段应位于钻孔套管以下。（三）将提桶放入钻孔中，开始计时，灌满水后提起，必须保证每次提桶中充满水。（四）每隔约十分钟记录一次提桶数，可根据现场实际情况调节时间间隔，并测量钻孔中水位埋深，当连续约3小时内提桶数、时间间隔和水位埋深均无变化时

39、，即井流达到稳定状态时，可结束本落段的提水实验。（五）第一落段实验完成后，增加提水速度，使钻孔中水位下降，进行第二落段提水实验。重复第(四)步过程。五、提水试验的技术要求（一）提水试验前必须要按要求洗井。（二）提水试验前必须测定静止水位、水深、孔深。（三）必须根据孔内水注高度，设计提水时稳定降深的次数和深度。（四）做提水试验时，力求单位时间内提水次数均匀，提出水量大致相等，以使水位、水量相对稳定。（五）提水时稳定降深的控制原则1、在要求较高的提水试验中应进行23 次降深;一般可作12 次降深。2、水位降深一般应大于0.5m。控制降深可在提绳上作标志，以使提水筒下到一定深度。3、提升提水筒的次数

40、应根据孔内涌水量的大小而定;水大多提，水小少提；原则是提水后孔内水位应保持在动水位深度附近。动水位测量的允许误差值为0.lm，水量允许误差为士10%。（六）提水的观测时间，一般开始时每隔5、10、l5min 观测13 次;以后每隔30min 观测一次。同时测量提出的水量。（七）水位稳定的延续时间一般为46h。如果水位、水量不稳定，提水时间应适当延长。（八）提水试验结束后，应立即观测恢复水位，并做好记录。其观测时间间隔与提水试验相同直到接近静止水位。六、提水试验的资料整理（一）试验结束后应及时整理提水试验记录表，试验孔岩心鉴定表，涌水量计算单等。（二）进行涌水量计算时应在计算单上给出试验孔结构，

41、过滤器位置及试段顺序示意图涌水量按下列各式计算： q=Q/S式中 动水位稳定延续时间内的流量总和（L）动水位稳定延续时间（s）Q涌水量（L/s）q单位涌水量（L/sm）S降深（m）。若试验经过三次水位降深的提水，求得各降深的单位涌水量为q1、q2、q3，则可用算术平均法求出该试验孔的单位涌水量根据详勘阶段水质简分析试验资料，该区地下水的矿化度为224.0g/L，PH值为8.22，属弱碱性水，水中无侵蚀性二氧化碳。依据相关规范判定，地下水对混凝土结构无腐蚀性。2.3滑坡形成条件2.3.1 滑坡特征1、滑坡形态、变形特征4/20从地形来看，滑坡左侧是“V”型的天然冲沟，右侧为一相对宽缓的沟槽，滑坡

42、就发育于两沟所夹的山脊处，其圈椅状地貌明显，呈上陡中缓下陡。“V”型的天然冲沟纵坡较大，约100，设计中将沟道作为弃渣场，现沟道已被弃渣填至标高653m处，填方最高近20m。目前坡体已开挖成两级，一级坡高约25m，坡度42，二级坡高9.3m，坡度39，之间为约4m宽的平台。老滑坡在平面上呈“舌”状，前缘剪出口位于开挖坡脚，高程660m左右，后缘位于山体陡壁附近，高程715725m，前后高差约65m，左右边界均以沟槽为界，平均宽约59m，主轴线长99m，主滑方向为260，面积5840m2，体积约16万m3。受开挖影响产生的新滑坡左右边界和前缘与老滑坡相同，后缘位于最后一条裂缝处，面积4830m2

43、，体积约7.2万m3。目前受滑坡影响的路线长约83m，其中隧道部分长56m，与隧道成47斜交。1/116目前在滑体后部已出现3条拉张裂缝，第一条裂缝距坡口约16m，长2.7m，宽20cm左右；第二条裂缝为主裂缝（见照片），呈弧形，距坡口20m，长约20m，宽40cm，可测深度2.5m；第三条距坡口38m，长约6m，宽13cm。1、3条裂缝位于滑体后左侧界附近，略有剪切性质；滑体右侧原冒顶附近见长12m裂缝，缝宽0.55cm不等。图2.2 滑坡全貌2、滑坡结构特征根据工程地质勘探揭露，滑体由灰黄色第四系崩坡积碎石土和灰黑色元古界碗牛角坝组云母石英片岩受秧田坝断裂影响而成破碎的全强风化块碎石构成，

44、结构松散中密，局部有铁锰质渲染，块碎石原岩为云母石英片岩，粒径一般210cm，最大可达4m，含量5080%，棱角次棱角状，砂土充填，干燥稍湿，松散稍密，透水性较好。从剖面图分析，老滑体平均厚度28m，新滑体厚14.9m，具前后缘薄，中部厚特征。老滑带为秧田坝断裂带中含角砾断层泥与原地面坡洪积砂土，断层泥黑色，湿，硬塑可塑，角砾呈次棱角状，含量2030，岩性杂，厚度1m左右；坡洪积砂土厚0.44.2m，砂和砾石呈次棱角亚圆状，岩性杂，分选性差，以粘土充填。新滑带为碎石土中软弱带，厚度0.10.9m，湿，可塑。滑带物理力学性质指标见表2。滑床为云母石英片岩，受秧田坝断层影响，云母石英片岩呈全强风化

45、碎块状，结构较致密，主要矿物为云母、石英、长石，可见铁质渲染，受断层活动影响局部夹有黑色断层角砾或断层泥。据勘探剖面分析，滑床纵向呈折线，局部有轻微波动或起伏，总体倾角1040。2.3.2 滑坡成因滑坡形成、发生是由自然因素和诱发因素两种因素构成的。相对的高位能、地质构造和岩性是其滑动的自然因素，雨水和人工开挖扰动是其发生的诱发因素，其中开挖隧道与边坡是滑坡发生的主要因素。1、滑坡前后缘高程在660725m之间，相对高差65m，后缘相对汶水河高差136m 图2.3 后缘拉张裂缝 图2.4 坡洪积砂土左右，且开挖坡体坡度3942，自然坡面坡度25左右，滑体的相对高势能为滑坡形成提供了必要的前提条

46、件。2、滑坡位于F-3（秧田坝直立走滑断裂带）内，受构造影响岩体十分破碎，且破碎带中伴生有黑色的断层泥夹角砾。大气降雨易渗入松散破碎的岩土体，而断层泥为相对隔水层，受断层泥阻水影响，雨水在该面附近富集，在水的作用下呈可塑硬塑状的断层泥被软化，其强度大大减小，使滑体的抗剪力减小，滑坡向不利稳定的方向转变，这便为滑坡产生提供了物质基础。3、路线从滑坡的抗滑段经过，开挖隧道前未对其采取任何治理措施。隧道与滑坡主滑方向成47斜交，其开挖断面高10m，宽12m左右，进入滑体范围内长56m，随着开挖的进行，如此大的断面不仅为滑坡发生提供了很大的临空面，也大大减小了抗滑力，同时，出口刷方形成的长约32m，高

47、25m，坡度约40的临空面，刷坡打破了原来的坡体应力，使坡脚出现应力集中，开挖后坡体应力必向临空方向调整使坡体稳定，并且不合理的挖方又进一步削弱了滑体的抗滑力，使滑坡向不利方向转变。5/20综上所述，这一老滑坡就是在特殊的地质条件下，人为开挖滑坡抗滑段诱发老滑坡局部复活的工程滑坡。2.3.3滑坡的滑动机理 老滑坡的滑动，主要是由于沟谷的下切，坡体前缘原有堆积物受冲刷、剥蚀，导致断裂破碎带的松散岩体失去支撑而产生滑动。钻探结果表明，老滑体的断裂破碎带岩体在中下部覆盖于原坡洪积砂砾土之上。老滑坡滑动后，其较平的中上部已堆积了较厚的崩坡积碎石土，使滑体部分的山坡呈现较突出的山脊状，圈椅状地貌明显。表

48、明老滑坡的滑动年代较久远。施工过程中产生的工程滑坡，即新滑坡，主要原因是由于明洞施工的开挖，形成高陡临空面，使坡体失去有效支撑，再就是坡体属于已滑动过的十分松散的岩土体，加上局部分布的断层泥十分松软，基本呈软塑状，局部流塑状，且坡体含水量较大，下部局部地下水丰富。在坡体应力重新调整过程中产生牵引滑动，形成工程滑坡。同时分析表明，老滑坡极易向现有临空面沿潜在滑面滑出。随着雨季的来临， 并考虑一些小地震等偶然因素的影响，通过工程地质类比，上述工程滑坡有进一步发展的趋势，牵引滑面向后、向深部发展。如果有较多的降水渗入，将加快滑坡的滑动，同时沿潜在滑面可能发生较大的滑动。2.3.4 滑坡危害性1/11

49、6路线从滑坡前缘通过，沟道作为弃渣场对滑坡起到反压坡脚作用，有利于滑坡的稳定。目前滑坡的变形对右线的桥梁影响不是很大，威胁最大的是左线隧道和隧道出口的一段路基。由于老滑坡的滑面本身为连通的，前部大面积临空和上部在阻滑段的卸载，加上新滑坡形成后不利因素的增多，老滑坡沿潜在滑面向临空方向滑动的可能性很大，一旦滑坡发生将会阻碍全线贯通，给西汉高速公路带来严重的影响，必须予以治理，保证公路如期全线通车及施工后的安全运营。1/116该滑坡属中型块碎石滑坡，为牵引式工程滑坡，其后缘及后部左侧缘多处出现环状、羽状裂缝，其中第二条裂缝连通性尚好。隧道和坡体的开挖，减弱了抗滑段，扰动了坡体前部土体，使其前部失去

50、了支撑，稳定性降低。从目前的变形迹象看，裂缝逐渐向后发展，由此判断该滑坡现处于蠕动挤压变形阶段，稳定性系数介于1.001.05之间。随着时间的推移或雨季的到来，大量雨水的入渗不仅增大滑体重度，而且软化浸润滑面，使其抗剪强度减小，下滑力增大，随时有滑动的可能，一旦滑坡抗滑力不能抵抗其下滑力时便产生滑坡，后果不堪设想，必须对其尽快治理。 滑坡稳定性计算 稳定性评价部分，本文旨在通过极限平衡法计算确定该滑坡的稳定性，通过对比已达到更精确的计算结果，另外通过对比计算已达到避免错误发生的可能性，使本文在滑坡稳定性分析过程中体现方法的多样性和准确性。3.1稳定性定性评价1/116由勘察报告可知该滑坡属中型

51、块碎石滑坡，为牵引式工程滑坡，其后缘及后部左侧缘多处出现环状、羽状裂缝，其中第二条裂缝连通性尚好。隧道和坡体的开挖，减弱了抗滑段，扰动了坡体前部土体，使其前部失去了支撑，稳定性降低。从目前的变形迹象看，裂缝逐渐向后发展，由此判断该滑坡现处于蠕动挤压变形阶段。随着时间的推移或雨季的到来，大量雨水的入渗不仅增大滑体重度，而且软化浸润滑面，使其抗剪强度减小，下滑力增大，随时有滑动的可能，一旦滑坡抗滑力不能抵抗其下滑力时便产生滑坡，后果不堪设想，必须对其尽快治理。定性分析以地质宏观判断为主，是定量评价的基础；极限平衡计算分析定量把握滑坡整体稳定性及局部稳定性，提供设计所需的基本参数。数值分析则通过滑坡

52、体内部应力，应变指标来分析滑坡稳定性。三种方法体现了对滑坡稳定性的不同层次的认识，互为补充，互相印证。本文结合三者的优点，以定性分析对滑坡稳定性进行初步评价，采用极限平衡方法对滑坡宏观稳定性进行定量评价。3.2稳定性定量计算3.2.1极限平衡法计算稳定性 极限平衡法的思路是，一般先假定岩土体内某一确定的滑裂面滑动，根据滑裂土体的静力平衡条件和摩尔-库伦破坏准则可以计算沿该滑裂面滑动的可能性，即安全系数的大小，或破坏概率的高低，然后系统选取多个可能的滑动面，用同样的方法计算稳定安全系数或破坏概率。安全系数最低或者破坏概率最高的滑动面就是可能性最大的滑动面。首先采用岩土工程勘察规范中的计算方法进行

53、稳定性评价：(1)参数的选取经过对滑坡体进行钻探取样试验、反算等手段，以及参照同类滑坡治理中选取相关参数确定滑体的c、值等指标。稳定性计算公式中需要确定的指标有：滑体土的容重（）和滑动面（带）土的粘聚力（c）和内摩擦角（）。根据勘察报告中试验资料，坡体容重在2022kN/m3之间，在本次计算中分别选取天然容重为21.0kN/m3，饱和容重为21.5kN/m3。滑动面（带）土体的强度指标主要通过参照以往该地区类似地层经验数据、土工试验和反算法综合确定c、值。滑坡稳定性分析参数选取见表2。表2滑坡稳定性分析参数选取表容重（kN/m3）粘聚力c（kPa）内摩擦角（）天然状态饱水状态天然状态饱水状态天

54、然状态饱水状态老滑带2121.5642524新滑带2121.51192726(2)滑坡稳定性计算滑坡稳定性验算应符合下列要求：(1)应选择有代表性的断面，并应划分出牵引、主滑和抗滑地段。(2)各段计算指标应根据测试结果结合当地经验综合确定。(3)可采用下列方法验算滑坡稳定性根据上述滑面抗剪强度指标值，按照岩土工程勘察规范（GB500212001）推荐的公式对滑坡的稳定性进行验算。式中：K稳定系数作用于第i块滑面上的滑动分力（kN/m），出现与滑动面方向相反的滑动分力时，取负值；Ti=Wisin作用于第i段的抗滑力（kN/m）；Ri=Wicostani+cili第块段的剩余下滑力传递至第块时的传

55、递系数（ji）；li第i条块滑面长度（m）第i条块滑面倾角（）ci第i条块滑体的粘聚力标准值（kPa）第i条块滑体的内摩擦角标准值（）计算时，不考虑水平地震力的影响。选取一条主剖面-进行计算，结合实际情况，分别选定下面两种工况：工况：天然状态下；工况：饱水状态下（持续降雨）；计算断面如图3.13.2图3.1 剖面老滑坡计算条分图 图3.2 剖面新滑坡计算条分图(3)剩余下滑力计算剩余下滑力计算公式如下：K设计安全系数第块的剩余下滑力传递至第块时的传递系数En、En-1分别为第n块、第n-1块滑体的剩余下滑力（kN/m）；li第i条块滑面长度（m）第i条块滑面倾角（）ci第i条块滑体的粘聚力标准

56、值（kPa）第i条块滑体的内摩擦角标准值（）根据工程的重要性和公路路基设计规范（JTJD30-2004），并考虑新滑坡和老滑坡的现状、诱发因素及危害后果，将老滑坡安全系数定为1.20，新滑坡安全系数定为1.25。滑坡稳定性计算方法 计算滑坡推力时应该考虑的荷载：滑体重力、滑坡体上建筑物产生的附加荷载、地下水产生的荷载（包括净水压力和动水压力）、动荷载（如汽车荷载）等永久荷载，以及地震水平作用力、作用在滑体上的施工临时荷载。 滑坡剩余下滑力可采用传递系数法，按下列公式计算，条块作用力系如图所示。当0时，应取=0式中：，第i和i-1滑块剩余下滑力（kN/m)；稳定系数；第i滑块的自重力（kN/m)

57、,第i-1和i滑块对应滑面的倾角（）第i滑块面内摩擦角（）第i滑块滑面岩土粘聚力（kN/m)第i滑块滑面长度（m）；传递系数。当滑坡体最后一个条块的剩余下滑力小于或等于0时，滑坡稳定：大于0时，滑坡不稳定。此T值可作为设计支挡工程结构所能承受的推力。滑坡稳定性分析所得的稳定系数不得小于本条第1款的抗滑稳定安全系数的规定。 老滑坡断面条块计算表（天然状态） 表3条块条块单宽重量滑面倾角滑面长度下滑力抗滑力传递系数i剩余下滑力EiWiiLiWisinNitgiCiLi(kN/m)()（m）(kN/m)(kN/m)(kN/m)(kN/m)1871.4 70.835.77822.96 127.60 7

58、1.53 0.0000 706.13 21897.5 65.124.191721.12 355.70 48.37 0.9508 2160.57 32776.8 56.420.002312.82 684.15 40.00 0.9211 3810.16 46950.8 39.330.474402.49 2394.79 60.95 0.8249 5529.91 58095.7 37.830.774961.89 2848.05 61.53 0.9880 8012.06 67861.1 25.224.573347.11 3166.90 49.14 0.8788 7506.73 79080.4 22.83

59、0.143518.82 3726.98 60.28 0.9805 7443.63 83995.3 4.513.66313.46 1773.32 27.33 0.8096 4570.73 94707.6 -1.021.34-82.162095.64 42.68 0.9527 2125.95 101321.7 -9.735.35222.69580.05 70.70 0.9211 1062.60 老滑坡断面条块计算表（饱水状态） 表4条块条块单宽重量滑面倾角滑面长度下滑力抗滑力传递系数i剩余下滑力EiWiiLiWisinNitgiCiLi(kN/m)()（m）(kN/m)(kN/m)(kN/m)(k

60、N/m)1851.2 70.835.77803.82 130.53 107.30 0.0000 726.76 21853.4 65.124.191681.09 363.88 72.56 0.9487 2270.38 32712.2 56.420.002259.04 699.88 60.00 0.9180 4035.08 46789.1 39.330.474300.11 2449.84 91.42 0.8187 5922.31 57907.4 37.830.774846.50 2913.52 92.30 0.9875 8657.96 67678.3 25.224.573269.27 3239.7