凯羊高速公路RK9滑坡形成机制及治理措施

铁２Ｏｌ７年第５期　道　建筑　ｌ０９　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　文章编号：１００３—１９９５（２０１７）０５—０１０９—０４　凯羊高速公路ＲＫ９滑坡形成机制及治理措施　吴　坤　，舒中文　，程谦恭　，吕　波　，李　星　（１．中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州７３００３０；２．西南交通大学地球科学与环境工程学院，四川成都６１００３１）　摘　要　基于野外地质勘查、现场监测及数值计算，对凯（里）羊（甲）高速公路ＲＫ９滑坡地质条件、形　成机制、治理措施进行分析。结果表明：该滑坡为大型牵引式顺层滑坡，平面形态具有二级滑动特征；滑　坡变形最大值为５　６７３．３　ｍｍ，变形主要集中在暴雨期；引发滑坡的主要因素为降雨及工程活动；采用清　方、坡面防护、抗滑桩加固、综合排水等措施对滑坡进行综合处治，效果良好。　关键词　公路路基；滑坡；形成机制；治理措施；现场监测　中图分类号Ｕ４ｌ６．１　６３　文献标识码Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—１９９５．２０ｌ７．０５．２９　滑坡是自然界中最为常见的一种地质灾害，多发　于我国西南、西北、中南、东南等地。作为一种复杂的　地质综合体，滑坡的诱因各不相同，在不同时问节点滑　坡的几何形态、内部应力应变及失稳特征往往呈动态　变化　。　。近年来许多专家对我国不同区域不同成因　及破坏特征的滑坡进行了大量的研究，取得了丰富的　研究成果，然而目前对于贵卅Ｉ省凯里至羊甲区域内的　滑坡研究甚少　。鉴于此，基于已有研究成果，通过　图１　滑坡总体形貌　现场工程地质勘察、位移变形监测及数值计算对贵州　凯羊高速公路ＲＫ９＋１３０一ＲＫ９＋４１０段ＲＫ９滑坡进　行研究，对该滑坡地质环境、形成机制及防治措施深入　１．２滑坡形态及规模　根据钻探、位移监测及实地测量结果，滑坡形状大　体呈古钟状，滑体纵向最大长度３２０　ｍ，前宽后窄，前　缘宽２６０　ｍ，前缘高程８６３　ｍ，后缘高程１　０４０　ｍ，相对　高差１７７　ｍ，坡度４０。，面积６×１０　ｍ　，滑面最大埋深　分析，旨在为该区域内滑坡稳定性分析提供科学依据。　１　滑坡概述　１．１地质情况　３５．５　ｍ，滑体平均厚度１８．２　ｍ，体积约１．１×ｌ０。ｍ　，属　大型牵引式顺层滑坡。　滑坡分为二级，见图２。一级滑坡后缘高程　９２０　ＩＴＩ，剪出口位于前方公路临空处，总体呈勺状，该　滑体纵向长度１４０　ｍ，面积１．８×ｌ０　ｍ　，最大深度　２２．５　ｍ，一级滑坡主要沿坡积层与崩积层接触面滑动。　凯羊高速公路ＲＫ９滑坡位于贵州高原腹地，属于　构造剥蚀、溶蚀砂岩及泥岩低山地貌区　，地势起伏　大，路线穿越一山脊，坡度３５。，高程８６６．９～８９３．６　ｍ，　相对高差２６．７　ｍ。场区位于扬子准地台黔南台陷贵　定南北向构造变形区东端，构造较发育，右侧１３５　ｍ附　近有区域逆断层通过，滑坡中部有一向斜通过。断层　上盘地层为志留系中统翁项组砂岩，产状１４２。／５０。；　下盘地层为二叠系上统吴家坪组砂岩夹炭质泥岩，产　状１５０。／＿４５。。滑坡区位于断层下盘，受构造影响较　大。滑坡总体形貌见图１。　收稿日期：２０１６－１２．１０；修回日期：２０ｌ　７一Ｏ２．２０　基金项目：国家自然科学基金（４１５３０６３９）　作者简介：吴坤（１９８５一）．男，工程师．硕士。　Ｅ・ｍａｉｌ：３２７１８５４０６＠ｑｑ．ｃｏｎ｜　图２滑坡纵断面示意　ｌｌ０　铁道建筑　二级滑坡后缘位于古钟顶部，高程１　０４０　ｍ，前缘位于　清方大平台，总体呈圆弧状，滑体纵向长度２４０　ｍ，面　积４．８×１０　ｍ　，最大深度３５．５　ｍ，二级滑坡主要沿滑　体内软弱带滑动。　滑体上部为残坡积粉质黏土、角砾土，厚度０～　２０　ｍ，下部为崩积块石土。下伏基岩为全～强风化二　叠系上统吴家坪组砂岩夹炭质泥岩及志留系中统翁项　组砂岩，岩层总体上陡下缓，节理裂隙发育。　１．３滑坡形成过程　１）一级滑坡形成过程　２０１３年９月底对该边坡进行清方减载施工，导致　坡体内堆积体卸荷松动，向Ｉ临空方向产生变形。２０１４　年２月在进行抗滑桩施工时护壁变形强烈，开挖后回　填过程中对土体扰动较大。２０１４年２—４月滑坡区雨　量大，地表水下渗软化土体，导致岩土体物理力学参数　降低，支挡体系尚未形成，最终导致一级滑坡形成。　２）二级滑坡形成过程　２０１４年９月在后部坡体清方减载未完成的情况　下开挖滑坡前缘路基，导致滑坡变形进一步加大，后缘　裂缝逐步扩大，抗滑桩锚固段岩体受到扰动。滑坡体　在清方减载施工完成后，坡面的地表排水系统一直处　于失效状态，同时未设置地下排水措施。２０１４年１　１　月受贵州地区连续强降雨的影响，大量雨水下渗，锚固　段岩土体软化，导致抗滑桩侧向承载力不够，滑坡再次　发生加速变形，抗滑桩受力后倾斜变形，后缘裂缝扩　展、贯通，最终形成二级滑坡。２０１５年３月４日一５月　４日滑坡中后部位移缓慢增大，５月７日一１７日受暴　雨影响滑坡变形加剧，采取回填反压应急措施延缓了　滑坡进一步变形。２０１５年５月７日一６月２５日滑坡　中后部累计水平位移达３～５　ｉｎ。之后降雨量减少，加　之采取相应施工措施，滑坡变形逐步收敛。　２　滑坡变形监测数据分析　该滑坡共设ｌ９个变形监测点，分别处于滑坡后部　（Ｈ１～Ｈ３）、滑坡中部（ｚｌ～ｚ３）、滑坡前部（Ｑ１～Ｑ６）　以及抗滑桩顶部（Ｋ１～Ｋ５）。本研究选取各部位位移　最大的测点（Ｈｌ，Ｚ１，Ｑｌ，Ｋ１）进行分析（参见图１）。　监测时间为２０１４年１２月２８日一２０ｌ５年８月９日，累　计长达２５０　ｄ。　图３、图４为滑坡后部（Ｈ１）、中部（Ｚ１）、前部　（Ｑ１）及抗滑桩顶（Ｋ１）的累计水平及竖向位移时程曲　线。可知：２０１４年ｌ２月２８日一２０１５年３月２０日地　表基本无位移，３月２０日一５月４日位移缓慢增大，５　月４日一６月２５日位移急剧增大，６月２６　Ｅｌ一７月４　日位移量减小，于７月７日滑坡中后部监测点损坏，前　图３　滑坡中后部累计位移时程曲线　２５０　２００　蠢　。　趟１００　５Ｏ　日期　图４　滑坡前部及抗滑桩顶累计位移时程曲线　部及抗滑桩顶的监测点在６月２２日一８月９日位移无　明显变化，变形逐渐减小并趋于稳定。滑坡后部最大　累计水平、竖向位移分别为２　８４０．７，一２　０５６．５　ｍｍ，降　雨期间日最大水平、竖向位移分别为２２１，一１５１　ｍｍ。　滑坡中部最大累计水平、竖向位移分别为５　６７３．３，　一２　５６８．４　ｍｍ，降雨期间Ｅｔ最大水平、竖向位移分别　为３８９．２，一１８８．７　ｍｍ。滑坡前部和抗滑桩顶累计位　移较小，最大累计水平位移在２００　ｍｍ左右，竖向位移　无明显变化。　３滑坡成因分析　滑坡的形成主要受以下５个方面因素的影响。　１）地质构造　滑坡下部岩层基本顺倾，滑坡中部发育一向斜构　造。岩体节理裂隙发育，节理裂隙破坏了原岩完整性，　促进岩体风化，为地表水渗入岸坡提供了通道　。同　时岩层上陡下缓，也为岸坡变形破坏创造了有利条件。　２）降雨　滑坡的变形量与降雨量密切相关。场区为单斜地　貌，地形较陡，山体为蓄水构造，后部坡体延伸长，汇水　面积大，清方减载后的平台有利于地表水的下渗。滑　坡坡面地表排水系统失效，大气降水透过上覆的粉质　黏土、角砾土和崩积块石土，持续渗入到下伏基岩裂隙　内，促使裂隙进一步发展，形成贯通的滑裂面　。　。下　伏基岩为全～强风化砂岩夹炭质泥岩。炭质泥岩相对　２０１７年第５期　吴　坤等：凯羊高速公路ＲＫ９滑坡形成机制及治理措施　隔水，遇水易软化，极大地改变了滑体的力学性质，减　弱了岩土体的抗剪强度指标…，容易在坡体内形成多　处软弱夹层，滑坡进一步恶化。　３）人类工程活动　５滑坡治理措施　５．１清方及放坡　滑坡治理方案见图５。于现４０　ｍ宽清方平台Ｉ　后的一级边坡坡顶设置８２　ｍ宽清方平台Ⅱ，清方平台　Ⅱ平面上呈梯形，梯形上底宽２０　ｍ，下底宽２６８　ｍ，高　８２　ｍ，清方平台Ⅱ坡度１０％。清方平台Ⅱ后一级边坡　按１：２放坡，二级边坡按１：１．５放坡，三级、四级边坡　高速公路线路以深路堑方式从坡体中前部通过，　坡脚开挖使坡体前缘形成临空面，打破了坡体内部原　有应力平衡。高速公路施工时先施工抗滑桩，后对坡　体进行清方，未能有效控制滑坡变形，同时治理滑坡过　程中对下部岩体扰动大，对支护结构的稳定性产生一　定影响。　４）抗滑桩侧向承载力不足　滑坡抗滑桩的锚固段处于全～强风化砂岩夹炭质　按１：ｌ放坡，单级坡高均为２０　ｍ；五级边坡按ｌ：０．７５　放坡。　泥岩中，岩质较软，雨水下渗至锚固段，岩土体强度降　低，导致抗滑桩侧向承载力不足，抗滑桩受力后容易倾　斜变形　。　４滑坡稳定性分析　选取ＲＫ９滑坡典型的工程地质剖面，运用极限平　衡法进行分析，依据相关规范　评估该滑坡的稳定　性。不同工况下滑坡的安全系数及稳定性系数见　表１。　表１　不同工况下滑坡的安全系数及稳定性系数　图５滑坡治理方案　５．２坡面防护　对清方平台Ⅱ后边坡坡面采用挂网喷射混凝土处　理，防护面积３６　３８０　ｍ　；对桩顶以上坡面采用挂网喷　射混凝土处理，防护面积５　０００　ｍ　；对桩间平台铺设　２０　ｃｍ厚Ｃ２０混凝土进行封闭处理，并设置平台排水　沟。于滑坡后部一级、二级坡面处设置框架锚索对后　边坡进行预加固处理，框架尺寸为８　ｍ×８　ｍ，单根锚　由表ｌ可以看出，滑坡滑面Ｉ及滑面２在相应工　索长２３　ｍ，锚索间距均为４　ｍ×４　ｍ。共设置框架５７　个，锚索２２８根、５　２４４　ｍ。　５．３抗滑桩加固　况下均处于不稳定状态。需要及时采取措施。为进一　步分析该边坡的变形及其稳定性，对该滑坡从变形开　始至治理结束不同时段的变形情况采用ＦＬＡＣ３Ｄ软件　考虑到抗滑桩嵌固段岩土体侧向承载力低，容易　发生不同程度的倾斜，采用花管注浆及桩身锚索对抗　滑桩支护结构进行加固处理　”　。注浆花管总计８５８　进行数值模拟，评估不同施工阶段各级滑面的稳定性。　结果见表２。　表２不同施工阶段各级滑面稳定性　根、１５　０９９　ｍ。每根抗滑桩上设置２根锚索，锚索单根　长均为６８　ｍ，共设置锚索５８根、３　９４４　ｍ。　５．４　排水　疏通并加长部分仰斜式排水孔，单根长４５　ｍ的排　水孔有５６个，单根长３０　ｍ的排水孔有ｌ６个，单根长　１２　ｎｌ的排水孔有ｌ２个，共计８４个、３　１４４　ｍ。在清方　平台Ｉ处设置Ｉ型渗沟，在清方平台Ｉ后一级边坡设　置Ⅲ，Ⅳ型渗沟，清方平台Ⅱ处设置Ⅱ型渗沟，总长　２　８５０　ｍ。于坡口线５　ｍ以外设置截水沟，总长　１　０３０　ｍ，采用ｃｌ５片石混凝土砌筑。于各级清方平台　坡脚及坡口分别设置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ　５种排水沟，总长　２　５２０　ｍ，采用Ｃ１５片石混凝土及Ｃ２０混凝土砌筑。　１１２　铁道建筑　Ｍａｙ，２０１７　６　结论　１）凯羊高速公路ＲＫ９滑坡面积约６×１０　ｍ　，滑　面最大深度达３５．５　１３３，平均厚度约１８．２　ｍ，滑坡体积　约１．１×１０　ｍ　，为大型牵引式顺层滑坡，具有二级滑　动特征。　［２］黄波林，陈小婷．香溪河流域白家堡滑坡变形失稳机制分　析［Ｊ］．岩土工程学报，２００９，２９（６）：９３８—９４２．　［３］许湘华．贵州省滑坡灾害危险性分区图编制研究［Ｊ］．铁道　科学与工程学报，２００９，６（４）：５９—６３．　［４］林锋，赵锐，吉世祖，等．贵州省德江县香树坪滑坡特征及　形成机制研究［Ｊ］．工程地质学报，２０１５，２３（２）：１９４—２０２．　［５］孙树珩．滑坡破坏机制及稳定性评价［Ｊ］．铁道建筑，２０１１　（９）：８７—８９．　２）滑坡变形主要集中在边坡中后部，滑坡后部最大　累计水平、竖向位移分别为２　８４０．７，一２　０５６．５　ｍｍ，中　部最大累计水平、竖向位移分别为５　６７３．３，　一［６］朱亮，曹先康．巴中黑山坡平推式滑坡变形特征及演化机　制研究［Ｊ］．铁道建筑，２０１４（１１）：１２９．１３２．　［７］代贞伟，殷跃平，魏云杰，等．三峡库区藕塘滑坡变形失稳　机制研究［Ｊ］．工程地质学报，２０１６，２４（１）：４４－５５．　［８］许强．滑坡的变形破坏行为与内在机理［Ｊ］．工程地质学　报，２Ｏ１２，２０（２）：１４５—１５１．　［９］中华人民共和国建设部．ＧＢ　５０３３０－－２００２建筑边坡工程　２　５６８．４　ｍｍ。降雨期间该滑坡日最大水平、竖向位　移达到３８９．２，一１８８．７　ｍｍ。降雨及工程活动是该滑　坡形成的核心因素。　３）采用清方、坡面防护、抗滑桩加固、综合排水等　措施对滑坡进行综合治理。治理后边坡的稳定性系数　＞１．３８，治理方案安全性及经济性良好。　参　考　文　献　技术规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２．　［１０］楼金其．抗滑桩加固岩质边坡稳定性的数值模拟分析［Ｊ］．　铁道建筑，２０１２（５）：１２０—１２２．　［１１］王世梅，徐瑞春，陈勇．古树包滑坡抗滑桩工程效果分析　［Ｊ］．人民长江，２００５，３６（４）：２８－２９．　［１］黄润秋．２Ｏ世纪以来中国的大型滑坡及其发生机制［Ｊ］　岩石力学与工程学报，２００７，２６（３）：４３３—４５４．　Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｆｏｒ　ＲＫ９　Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｏｎ　Ｋａｉｌｉ－Ｙａｎｇ　ｊｉａ　Ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ＷＵ　Ｋｕｎ　，ＳＨＵ　Ｚｈｏｎｇｗｅｎ　，ＣＨＥＮＧ　Ｑｉａｎｇｏｎｇ　，ＬＹＵ　Ｂｏ　，ＬＩ　Ｘｉｎｇ　（１．Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｍｐａｎｙ　ｏｆ　ＣＲＥＣ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｇａｎｓｕ　７３００３０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００３１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｆｉｅｌｄ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｙ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＲＫ９　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｉｎ　Ｋａｉｌｉ—Ｙａｎｇｊｉａ　ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＲＫ９　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｉｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｐｕｌｌ—ｔｙｐｅ　ｂｅｄｄｉｎｇ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ｗｉｈ　ａ　ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　ｓｌｔｉｄｅ　ｐｌａｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｗａｓ　５　６７３．３　ｍｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｏｓｔｌｙ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｏｒｍ　ｐｅｒｉｏｄ．Ｉｔ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ　ａｒｅ　ｒａｉｎｆａｌｌ　ａｎｄ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ．Ｖｏｌｕｍｅｓ　ｒｅｍｏｖｉｎｇ，ｓｌｏｐｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ａｎｔｉ—ｓｌｉｄｅ　ｐｉｌｅｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ，ｄｒａｉｎａｇｅ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｔｏ　ｔｒｅａｔ　ｌａｎｄｓｌｉｄｅ，ａｎｄ　山ｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ａｒｅ　ｎｏｔｉｃｅａｂｌｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｒｏａｄ　ｓｕｂｇｒａｄｅ；Ｌａｎｄｓｌｉｄｅ；Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｍｅａｓｕｒｅ；Ｆｉｅｌｄ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　（责任审编　葛全红）