受构造影响的公路滑坡成因分析及治理措施.pdf
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1、第6 期(总第2 9 0 期)2023年6 月D0I:10.16799/ki.csdqyfh.2023.06.016城市道桥与防洪URBANROADSBRIDGES&FLOODCONTROL道路交通受构造影响的公路滑坡成因分析及治理措施黄星上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海市2 0 0 0 9 2 摘要:针对眉山环天府新区快速通道位于府君场向斜核部处的边坡滑坡现象进行分析,认为滑坡成因是该边坡地层泥岩发育,且受府君场向斜影响,岩体破碎、完整性差;施工中边坡开挖过陡且受降雨影响等。为确定治理方案,结合土工试验结果和反演结果获得了滑动面参数,进行滑坡稳定性分析及推力计算,最后确定采用适
2、当抬升纵坡后清方的治理方案。关键词:滑坡;成因分析;构造;治理措施;清方中图分类号:U417.1文献标志码:A文章编号:1 0 0 9-7 7 1 6(2 0 2 3)0 6-0 0 5 7-0 4段堑坡后方有局部拉裂缝产生,前缘开始出现变形失0 引 言稳迹象。至2 0 1 9 年4月形成了大小不等、滑动方向四川盆地及边缘分布有大量的侏罗系(J)和白有所差异的3 个滑坡组成的滑坡群,后受集中降雨影垩系(K)陆相紫红色砂岩、泥岩构成的红层地层,开响,滑坡后缘周界局部范围扩大,形成了缝宽0.8 挖后坡体自稳能力较差,公路工程在施工期间和施1.5m、坎高2 4.5 m的长大裂缝,其中最大的号工后,易
3、诱发滑坡、溜塌等地质灾害,导致该地区公滑坡已发展至山脊线附近,内部进一步分化,滑坡主路建设施工难度大 I-5。滑方向也有所改变,但总体与府君场向斜走向已接近红层地层岩层倾角一般为0 2 0,多数小于1 0,一致(见图1)。近于水平,一般构造运动不发育。但在整个四川盆地山脊线范围内不可避免地存在由构造运动形成的断层、褶皱,这些构造结构面对坡体的完整性和稳定性具有构造性作用,一旦坡体在后期改造过程中形成临空面,就极易形成构造结构面滑坡 6-8 。环天府新区快速通道位于四川成都盆地红层地区,于K34+300附近穿过府君场向斜,受该向斜影响,沿线发生多处滑坡。本文就该处滑坡的成因及治理措施进行相应的分
4、析。1工程概况及滑坡形态特征1.1工程概况环天府新区快速通道K33+640K34+040段以全断面挖方的形式通过,中心最大挖深约为2 4.5 m,边坡最高约2 8.3 m。其中一、二级边坡采用1:0.7 5的坡率刷坡,三级边坡采用1:1 的坡率刷坡。2 0 1 8年1 2 月底开始进行土方施工,至2 0 1 9 年2 月前完成了第二级及部分第一级堑坡施工。当一级堑坡距离路面设计标高还剩3.0 6.0 m未开挖时,发现该收稿日期:2 0 2 2-0 8-3 1作者简介:黄星(1 9 6 8 一),男,学士,高级工程师,主要从事岩土勘察工作。B轩K33+580+820K3B图例:滑坡周界滑坡主滑方
5、向图1 滑坡工程地质平面图1.2滑坡形态特征根据滑坡裂缝分布情况及其圈闭、延伸与发生次序特征,将该滑坡体分成3 个:I号滑坡(K33+620K33+760左侧):由2 条已贯通裂缝控制,该滑坡平面呈圈椅状,纵向长8 5 m,横向宽1 2 5 m,滑坡体厚约7.5 m,主滑方向2 3 0,体积约2.7 万,属小型中厚层牵引式滑坡 9 。号滑坡(K33+760K33+970左侧):由多条裂缝确定,其中大部分裂缝已贯通,缝宽0.3 0.6 m,局部已下错0.3 0.5 m不等;结合裂缝变形特征,可将该滑坡划分为-1 主动滑坡区和-2 被动滑坡区。该滑坡平面总体呈簸箕状,纵向长1 9 0 m,横向宽2
6、10m,滑坡体厚约1 4.5 0 m,主滑方向2 3 5,滑坡体积约40.0 万m,属大型中厚层牵引式滑坡。57.山脊线府君场向斜轴K34+000K34+320城市道桥与防洪号滑坡(K33+970K34+040左侧):裂缝已完全贯通,滑坡后缘已形成滑坡陡坎,坎高0.3 0.8m。该滑坡平面呈猪腰子状,纵向长2 6 m,横向宽60m,滑坡体厚约5.5 m,体积约0.9 万m,主滑方向225,属小型浅厚层牵引式滑坡。I号号滑坡形成的滑坡群总体积约44万m,3个滑坡主滑方向虽有所差异,但总体方向接近,与区域向斜走向近似平行,受区域构造控制明显。3 个滑坡的滑动面虽未完全贯通,如继续发展,可能会合并形
7、成1 个大型滑坡体。本文重点对其中规模最大的号滑坡进行分析。2工程地质条件2.1地形地貌滑坡段为丘陵地貌区,林木密集,堑坡顶坡面起伏较大,相对高差超过8 5 m,自然坡度1 5 3 0、总坡度约2 5,局部呈陡坎状。2.2地层岩性场区内地层上部为第四系全新统滑坡堆积层(Q 4c)、坡残积土层(Q+d);下伏岩层为侏罗系上统蓬莱镇组(J)砂、泥岩,夹浅灰色薄层状页岩滑坡堆积层主要为可塑状黏土,局部软塑、硬塑状;下部为碎块状强风化砂、泥岩。坡残积土层为可塑状、局部硬塑状黏土。砂岩为黄绿、紫红色,厚层巨厚层构造。粉细砂岩为主,钙泥质胶结,饱和抗压强度约9.5 MPa,属较软岩。泥岩为紫红、红褐色,局
8、部层间发育平行状间隔劈理面,较平直、很光滑,密度为3 条/cm。暴露后易风化成碎屑状、片状,饱和抗压强度约2.5 MPa,为极软岩。页岩为浅灰色,薄层层状构造为主,裂隙较发育,岩芯破碎,为极软岩2.3地质构造滑坡段位于府君场向斜核部,向斜轴部与路线K33+840近垂直相交。向斜核部轴向在府君场,长约20km,走向2 0 0 2 40,其西翼与油罐顶构造相连,东翼为仁寿断层所切,保存不全。核部出露蓬莱镇组地层,两翼地层倾角如下:东翼自南而北为3 5、1 5、20;西翼自南而北为2 1 2 6、3 1、42 根据现场测绘,滑坡段岩层倾角较平缓,约为5 10,其中近向斜核部位置受构造挤压,岩体十分破
9、碎。号滑坡区域内上部岩芯仅个别钻孔可采取到黄星:受构造影响的公路滑坡成因分析及治理措施3.1滑坡体物质组成(1)滑体土。上部以黏土为主,红褐、褐黄色,可塑状,夹约5%1 0%的角砾、碎块石。钻孔揭露最大厚度7.7 0 m。下部为强风化砂、泥岩,以紫红色、黄绿色长石砂岩为主,次为紫红、红褐色泥岩。岩芯呈棱角形,一般块径组成为:粒径大于5 0 0 mm约5%10%,500200 mm约1 0%3 0%,2 0 0 2 0 mm约35%65%,202mm约1 5%2 5%;余为粉黏粒,土质不均,透水性好。钻孔揭露厚度一般为2.0 16.5 m。(2)滑带土。以软塑可塑状黏土为主,夹砂、泥岩块,另外多
10、个钻孔在相应层位钻进过程中有掉钻现象,或极易钻进,进尺迅速。(3)滑床。主要为强、中风化泥岩、砂岩,局部夹页岩。图2 为号滑坡地质剖面(B-B剖面)图。78.59B-B工程地质部面图530滑动面IT-ZX51098810-ZX-+Z6688%49022滑动47045043003.2滑坡成因分析(1)构造影响。滑坡段位于府君场向斜核部之西翼仰起端,向斜核部受构造挤压,核部岩体十分破碎,强风化层厚度大,边坡岩体完整性差、等级低;在区域构造运动中,岩层弯滑、弯流作用明显,其中硬岩层难以发生流动,而软岩层相对易于流动,填充了由于层间滑动形成的虚脱空隙,造成场地中厚层砂岩层间泥化现象较发育,局部可见摩擦
11、镜面或韧性582023年第6 期呈短柱长柱状中风化岩芯,大部分钻孔岩芯均较破碎,强风化层厚度大,可达1 5 m以上,另外受构造作用可见局部泥岩褶曲现象。2.4水文地质条件测区内除丘顶分布灌溉用蓄水池外、无其他地表水分布。区内地下水以基岩裂隙水为主,主要由大气降水补给。水量受大气降水量控制明显,但总体水量小,勘察过程中仅1 个钻孔于堑坡坡脚揭示见地下水,当连续降雨时岩层面可见地下水渗出,持续天晴则较干燥。3滑坡基本特征聘35.3035.80l0强风花线3 5.8 0图例:混堂粉质黏JP泥质砂岩滑坡堆积物国JP砂岩强风化线50100图2 滑坡地质剖面01-ZX-&Z600093滑动画136.403
12、6.00150200距离/m20-ZX-1z135.00三2503002023年第6 期黄星:受构造影响的公路滑坡成因分析及治理措施城市道桥与防洪剪切带,因此I号、号、号3 个滑坡体主滑方向接近,受区域构造作用控制明显。(2)地层因素。该段边坡上部为粉质黏土,下部为破碎和风化的泥岩、泥质砂岩、页岩,以强风化泥岩为主,为极软岩,稳定性差。土层可见网状裂隙,遇水软化。根据膨胀性试验,粉质黏土自由膨胀率为20.0%38.0%,平均为2 9.0%;泥岩自由膨胀率为12.0%30.0%,平均为1 9.9%,膨胀力为5.0 3 5.0 kPa,平均为1 7.8 kPa,虽达不到膨胀岩级别,但仍有一定膨胀性
13、,为滑坡形成提供了物质基础。(3)地下水的作用。滑坡区雨量充沛,砂岩为相对透水层,泥岩为相对隔水层,地下水沿砂岩入渗,聚集在泥岩的顶面,导致局部地下水位上升,产生渗透水压力。基岩裂隙水压力增大,并致岩体容重增大,泥岩软化、强度大幅度降低,沿泥岩形成滑动带,这也是形成滑坡的重要原因之一。(4)沿线开挖边坡坡比过陡。路堑开挖过程中,逐渐揭露堑坡坡脚前缘嵌固段前缘临空,从而使边坡应力失衡,导致斜坡稳定性逐渐降低以致出现滑坡失稳;施工中缺少监测,没有及时发现堑坡后方的拉裂缝,导致了滑坡规模扩大、处治困难。4滑坡稳定性分析4.1计算模型及工况根据滑坡发生的地质背景和形成机制,滑坡可能发生整体滑动或失稳的
14、主导因素是地表水下渗,滑坡充分饱水引起滑面力学参数降低以及地震作用。因此稳定性计算按天然工况、暴雨工况、地震工况这3 种工况考虑 1 0 。4.2计算参数的选取根据勘察钻孔揭露,滑动面(带)主要为软塑一可塑状黏土夹少量砂、泥岩块。通过试样室内剪切试验(直剪、饱和剪和反复剪),并结合反演滑坡岩土特征及经验参数来综合确定滑坡相关参数。其中主滑动面(B-B面2)反算稳定系数天然工况取1.0 6,暴雨工况取0.9 8;B-B面2-1 滑动面反算稳定系数天然工况取1.0 4,暴雨工况取0.9 8;最终确定滑动面参数如下:天然状态下,滑体重度=2 0.5 kN/m、黏聚力c=10.5kPa、内摩擦角=7.
15、3;饱和状态下,滑体重度=2 1.5 kN/m、黏聚力c=10.0kPa、内摩擦角=6.809。4.3滑带土参数反算及推力计算结果滑坡推力计算采用传递系数法,同时考虑采用沿次级滑动面清方方案,滑坡剩余下滑推力计算结果见表1。表1 滑坡剩余下滑推力计算结果剩余下滑力计算剖面工况天然B-B剖面 2-1暴雨滑动面地震天然B-B剖面2暴雨滑动面地震天然B-B面2暴雨滑动面地震由表1 可知,号滑坡剖面2 主滑动面下滑力较大,需要采用抗滑桩等强支护措施;如果采用清方方案,则剩余下滑力可大幅度减少。4.4滑坡发展趋势预测上述计算分析表明,目前阶段该滑坡稳定性差,滑坡中部及右侧部分变形破坏严重,处于欠稳定不稳
16、定状态。该路堑边坡上部已破坏形成滑坡,下部滑床部分上部仍有较厚的强风化层、岩体破碎,进一步开挖至设计标高时或会在暴雨、地震等作用下加剧边坡变形破坏,并可能进一步向后缘发展,牵引中上部滑坡,形成更大规模的滑动变形,引起滑坡整体滑塌。当对2-1 滑动面和2-2 滑动面进行清方处置后,则边坡在各工况下稳定性明显提高,剩余下滑力骤减,有利于后期处治。5滑坡防治措施及比较为降低滑坡段继续开挖风险,设计上不再下挖,将纵坡由4.9 5%调整为5.9 5%,从而抬升路面标高,在此基础上进行全清方和抗滑桩支挡2 个方案比较。方案一为全清方方案。由于滑坡地形相对平缓,滑坡后缘及周界清晰,因此具备滑坡清方的基本条件
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