滑坡诱发填方路堤滑塌分析-以小湾电厂岔小线厂外段K15+250段路堤边坡为例

滑坡诱发填方路堤滑塌分析-以小湾电厂岔小线厂外段K15+250段路堤边坡为例

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司昆明650051Summary：本文以小湾电厂岔小线厂外段K15+250段路堤边坡为例，分析了一类由滑坡诱发的路堤边坡滑塌的影响因素，破坏机制及防治工程设计，得出如下结论：（1）路堤滑塌受地形地貌、降雨、人类工程活动等因素影响，同时与其下方的滑坡密切相关。（2）H2滑坡使得挡墙墙脚局部临空，失去支撑，加之上部车辆自重荷载、震动荷载等影响，最终边坡在雨后坍塌，形成滑坡，该滑坡为一小型牵引式土质滑坡。（3）路堤滑塌防治工程可采取锚拉桩+桩间板方案或锚拉桩+托梁+衡重式挡土墙方案，两种方案均能达到治理的目的。Keys：滑坡；填方路堤；滑塌；防治工程0引言山区公路因地质环境、地形地貌条件限制，常遭受各种地质灾害威胁，填方路堤出现沉降、滑塌是常见的路基病害之一，严重影响驾驶安全，给沿线人民交通出行带来不便。道路病害已有大量研究，韩涛[1]、李俊[2]等对水毁路基灾害的识别、危险性预测、稳定性、防治措施作了研究；杨静[3]等通过调查，分析了山区公路路基病害的类型和成因；一些学者[4-5]还分析了高速公路滑坡、路基病害处理技术等。本文以小湾电厂岔小线K15+250段路堤边坡为例，分析滑坡诱发的填方路堤滑塌情况，为类似道路病害提供参考。1滑塌体与滑坡特征1.1路堤滑塌特征如图1、图2所示，H2滑坡发育与公路路堤挡墙下方，H2滑坡在长期的降雨等作用下，发生变形滑动，导致岔小线公路K15+250m路段挡墙基础掏空、半幅路面出现沉降拉裂。2021年8月15日上午，岔小公路K15+250m路段下挡墙基础失稳坍塌，进而造成内侧路面牵引式坍塌。主滑方向约280°，滑塌面积约520㎡，滑体方量约2600m³。滑塌体后缘以拉张裂缝为界，该裂缝长约40~45m，走向约192°，中部与公路走向近平行，两端与公路主轴线斜交，形成滑坡左右边界。裂缝宽约35~40cm，深度约85cm~120cm，下错约20~120cm，裂缝中部外侧半幅道路已整体下滑，形成近陡立的滑坡壁。左侧牵引作用导致挡墙沿分缝处整体下滑，未整体下滑的挡墙顶部有拉裂缝延伸至此，其底部局部临空，挡墙有进一步垮塌趋势。右侧挡墙墙顶外侧塌陷，拉裂缝贯穿墙底，临近滑坡部分挡墙呈台阶状错断，局部临空。坡体下滑后，堆积于下部冲沟中，部分滑体覆盖于H2滑坡上部，上部堆积体中块碎石粒径较小，约5~20mm。浆砌块石挡墙滑塌溃散后，块石运动距离较远，堆积于滑坡下部，部分滚落至H2滑坡后缘，块石成分为白云质灰岩，块径多为0.2～0.4m，最大块径可达0.5～1.0m。

图1路堤滑塌与滑坡平面图1.2滑坡基本特征H2滑坡平面上呈“舌”形，纵向长约83m，横向宽约22m，主滑方向约242°，面积约1826m2，后缘高程为2117m，前缘高程为2084m，高差为33m。厚度约4~11m，平均厚度约7.5m，滑坡体方量约13695m³。该滑坡左侧（在滑坡顶从上往下）以下滑形成冲切陡坎为界，下部陡坎高约1.0~2.5m，坡度约45°~55°，滑坡左上部陡坎高约5.0~7.5m，导致部分挡墙墙角临空。滑坡右侧以冲沟为界，冲沟下切深度约1.5~2.0m，经现场调查走访，该滑坡在右侧冲沟侵蚀、掏蚀作用下，雨季经常有小规模溜滑、滑塌，而非一次性滑坡最终形成现状。H2滑坡后缘被H1滑坡所覆盖，分界明显，覆盖厚度约0.5~4.0m。H2滑体物质成分为粉质粘土夹碎石，厚度一般在2.0～6.0m。粉质粘土呈红褐色，成分以黏粒为主，粉粒为次，成可塑状~软塑状，黏性较差，碎石母岩成分为砂岩、灰岩等，颗粒一般在20～50mm含量约25%~30%，此外有少量自上部斜坡崩落块石，块径约20~50cm。坡表植被较好。图2全貌照片

2地层岩性滑坡区出露地层岩性为第四系全系统填筑土层（Q4ml）、第四系残坡积（Q4el+dl）、第四系滑坡堆积层（Q4del）、寒武系第五段白云质灰岩（Ɛwl5），如图3，由新至老简述如下：（1）第四系①第四系全系统填筑土层（Q4ml）主要为人工填筑的路基碎石土、人工浇筑的混凝土路面，路基填土为含碎石为粉质粘土，厚度一般在0.3～7.0m。碎石母岩成分为砂岩、灰岩等，颗粒一般在5～20mm含量约15%~20%。②第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）主要分布于公路上部或下部斜坡地段，为含碎石粉质粘土，红褐色，可塑状，碎石成分为白云质灰岩，粒径约2mm～25mm，碎石含量在5%~10%。③第四系滑坡堆积层（Q4del）H1滑坡堆积物主要为含碎石粉质粘土，厚度一般在0.3～7.0m。粉质粘土呈红褐色，成分以黏粒为主，粉粒为次，成可塑状，部分粉粒含量较高，黏性较差，碎石母岩成分为砂岩、灰岩等，颗粒一般在5～20mm含量约15%~20%。此外，浆砌块石挡墙垮塌溃散，块石运动距离较远，块石成分为白云质灰岩，块径大小不一，大者可达0.5～1.0m，小者多在0.2～0.4m。H2滑坡堆积物为含碎石为粉质粘土，厚度一般在4～11m。粉质粘土呈红褐色，成分以黏粒为主，粉粒为次，成可塑状~软塑状，黏性较差，碎石母岩成分为砂岩、灰岩等，颗粒一般在20～50mm含量约25%~30%，此外有少量自上部斜坡崩落块石，块径约20~50cm。（2）寒武系第五段白云质灰岩（Ɛwl5）灰白色、灰黑色白云质灰岩，在道路内侧、下部沟谷切割处均有出露，晶粒结构，中厚层状构造，锤击声清脆，层面产状为358°∠65°，发育两组节理，产状为L1：217°∠45°，L2：271°∠85°，岩芯呈块状、短柱状。图3滑塌区1-1主剖面图3路堤滑塌影响因素及破坏机制3.1滑坡影响因素分析根据调查和收集资料分析，滑坡变形与其所处的地质环境密切相关：（1）地形地貌：地面地形坡度较陡，公路上部坡度约30°~35°，公路下方地形坡度约20°~25°，具备滑移条件。（2）降雨影响：①、降雨使路基填筑体饱水软化，土体自重增加，入渗后沿土体裂隙面构成的滑动面径流排泄，降低了滑体与滑床间的摩阻力，抗剪强度降低；②、在长时间或强降雨条件下，下方形成H2滑坡，同时H2滑坡坡脚受冲沟冲刷、侵蚀，不断产生小规模溜滑、滑塌，长期积累，导致挡墙墙脚临空而失去支撑，继而引发路基滑坡。（3）人类工程活动的影响：人类工程活动主要表现为上部车辆荷载作用，由于道路常有重型车辆通过，拉砂石等车辆载重大，也是导致滑坡的重要因素。3.2滑坡形成机制分析滑坡形成受地形坡度、降雨及人类活动等多种因素影响。所在地形上陡下缓，公路上部地表坡度约30°~35°，公路下方地形坡度约20°~25°，具备滑移条件；在降雨的作用下，道路填筑体本身物理力学参数降低，重度增加，且其下方形成H2滑坡，该滑坡下滑使得挡墙墙脚局部临空，失去支撑，加之上部车辆自重荷载、震动荷载等影响，最终边坡在雨后坍塌，形成滑坡，H1滑坡方量约2600m³，H2滑坡体方量约13695m³，两个滑坡体总方量约16295m³。综上，该滑坡为一小型牵引式土质滑坡。4治理工程方案针对路堤滑塌情况，本工程提出两种治理方案，如图4，分述如下：图4治理方案布置主剖面图注：左图为方案一，右图为方案二方案一：锚拉桩+桩间板挖除受本次滑坡影响已产生拉裂破坏的北侧挡土墙；南侧挡土墙靠近本次滑坡部分已拉裂破坏，且自滑塌位置向南10.0m挡墙受H2滑坡影响，墙脚已临空，清除挡土墙，修建锚拉桩，桩顶高程与原挡墙顶一致，桩身施加锚索，桩间设计挡土板，恢复路面。方案二：锚拉桩+托梁+衡重式挡土墙挖除受本次滑坡影响已产生拉裂破坏的北侧挡土墙；南侧挡土墙靠近本次滑坡部分已拉裂破坏，且自滑塌位置向南10.0m挡墙受H2滑坡影响，墙脚已临空，清除挡土墙，修建锚拉桩，桩身施加锚索，桩顶设计托梁，衡重式挡墙修建于托梁上，恢复路面。5结论（1）路堤滑塌受地形地貌、降雨、人类工程活动等因素影响，同时与其下方的滑坡密切相关。（2）H2滑坡使得挡墙墙脚局部临空，失去支撑，加之上部车辆自重荷载、震动荷载等影响，最终边坡在雨后坍塌，形成滑坡，该滑坡为一小型牵引式土质滑坡。（3）路堤滑塌防治工程可采取锚拉桩+桩间板方案或锚拉桩+托梁+衡重式挡土墙方案，两种方案均能达到治理的目的。Reference[1]韩涛.汶路基水毁灾害识别技术及防治措施研究[D].西安：长安大学.[2]李俊