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摘要:众所周知,公路工程建设中滑坡是一种常见的地质灾害,容易影响沿线周边的农田、江河、铁路、森林等,给人民的生命财产以及国家经济造成严重损失。笔者对某公路滑坡工程地质勘察及治理的实例进行分析。
关键词:路基滑坡;地质灾害;治理建议
1、公路路基滑坡项目概述
滑坡位于成都经济区环线高速简阳至蒲江段建设项目K251+130~280路基高填方段右幅,滑坡段地属仁寿县大化镇青岗村。该段滑坡所处位置地形主要为低山丘陵地带,线路跨缓坡果园,沿线表部覆盖残坡积含砾粉质粘土,土体呈软-可塑状。滑坡处原设计为高填方路基,最大填方高度约27m,填方前对原始斜坡进行少量清表。路堤分三级边坡,从上至下坡率分别为1:1.5、1:1.75、1:2.00。2015年3月该段路基填筑完成,于当年9月份发生大面积塌方,人工填土呈阶梯状多级开裂滑移,滑体俯冲将前缘便道拱起约2米,原果林地内多处出现裂缝,对附近居民及水渠构成严重威胁。随后施工单位组织临时处置措施,将滑坡体大面积清方,目前滑坡未见进一步滑动,但若不进行根本性治理,待雨季来临时滑坡仍有失稳的可能性。因此,需对该滑坡进行详细的勘察,并提出有效的建议治理方案。
2、公路路基滑坡基本地质特征
2.1空间形态特征
滑坡段地属仁寿县大化镇青岗村,滑坡顺公路长约100米,横向宽约70米,清方前滑坡平均厚度约15米,总方量约为10.5万方,清方后平均厚度约8米,总方量约5.6万方,呈“圈椅状”地貌。滑坡整体走向为12°,与公路走向基本垂直。滑坡位于丘陵缓坡之上,斜坡整体坡度约8°,整体呈两级台阶状地貌,第一台阶主要位于原公路裂缝带以下,平均高程约491米,地形较缓。第二台阶位于原果林一带,平均高程约478米。
2.2岩土体结构特征
滑坡体主要由人工填土构成,其物质成分主要为碎石土,次棱角状,母岩成分主要以砂岩为主,中风化,局部含粉砂质泥岩,填土较均匀,局部可见少量泥。滑坡中部主要为原始的(含砾)粉质粘土,红棕色,稍湿,可塑状,手搓可成条状,岩芯呈土柱状。滑坡底部为侏罗系上统蓬莱镇组(J3p)泥岩,棕红色,矿物成分以粘土矿物为主,钙泥质胶结,粉粒泥质结构,薄~中厚层状构造。
2.3变形特征
受特殊岩体结构的控制,加之人工扰动及降雨等因素,滑坡变形特征主要表现为人工填土的大面积垮塌、后缘拉裂缝及前缘鼓胀变形裂缝。于2015年9月发生大面积塌方,人工填土呈阶梯状多级开裂滑移,滑体俯冲将前缘便道拱起约2米,道路受损严重。原果林地内多处出现裂缝,对附近居民及水渠构成严重威胁。
3、公路路基滑坡稳定性计算及评价
3.1稳定性初步分析
从变形特征看,滑坡分多级滑动,从变形迹象及拉裂缝的位置初步确定滑坡主要分三級滑动,呈牵引-推移式垮塌。滑坡发生后,施工单位进行削方减载,目前滑坡基本稳定,未见明显进一步滑动迹象。公路目前仍可见明显拉裂缝,因此,计算滑坡推力时,将此作为后缘拉裂缝。
3.2稳定性计算
通过定性判断,滑坡处于挤压变形~蠕滑阶段,天然工况下假设滑坡处于临界稳定状态,取稳定系数K=1,土体天然容重取19KN/m3,饱和容重取21KN/m3。采用传递系数法,考虑天然、暴雨、地震及暴雨+地震四种工况下对滑坡稳定性计算。边坡稳定性系数计算公式:Ks=(∑Riψiψi+1…ψn-1+Rn)/ (∑Tiψiψi+1…ψn-1+Tn),(i=1,2,3,…,n-1)
剩余下滑力计算公式:Fn=Fn-1ψ+KtGnt-Gnntgφn-CnLn
式中:ψ=Cos(βn-1-β)-Sin(βn-1-βn) tgφn
Fn、Fn-1——第n块、第n-1滑体的剩余下滑力(KN/m);
ψ——传递系数;
Kt——滑坡安全系数;
Gnt、Gnn—第n块滑体自重沿滑动面分力及垂直滑动面的分力(KN/m),
其中:Gnt=Gnsiβn、Gnn=GnCosβn;
φn——第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角(度);
Cn——第n块滑体沿滑动面土的单位凝聚力(KPa);
Ln——第n块滑体滑动面长度(m)。
3.3计算结果分析
在天然状态下,清方前滑坡稳定系数K=1.03,滑坡处于欠稳定状态。在暴雨工况下,滑坡处于饱水状态,滑坡稳定性降低。地震工况下,滑坡稳定系数K=0.96,处于不稳定状态。在暴雨+7度地震影响的极端工况下,滑坡稳定系数K=0.82,滑坡处于不稳定状态。清方后滑坡大量卸载,从计算结果看,清方后滑坡处于稳定状态。
3.4危害性预测
据实地调查,滑坡前缘为青岗村乡村公路,旁边为居民居住区,填方路基边缘为一片果林,下部为灌溉沟渠,若不对滑坡进行根本性治理,填方路基一旦再次垮塌,首先对附近村民的生命财产安全构成威胁,前缘果林、乡村道路及灌溉沟渠会受到不同程度的破坏。因此,有必要进行根本性治理,避免地质灾难的发生。
4、结论及治理措施建议
4.1结论
经过野外调查,掌握了滑坡空间形态、岩体结构、变形特征及滑坡体地质特征,分析了滑坡形成过程及成因,通过稳定性分析得出以下结论。
4.1.1滑坡属于典型工程引发,整体位于丘陵缓坡之上,上覆人工填土,呈陡缓交界的阶梯形地貌,地下水较发育,属于土质边坡。滑坡内无大型断裂构造通过,岩体结构主要受中部一层相对隔水的(含砾)粉质粘土控制。
4.1.2滑坡变形破裂迹象主要表现人工填土的大面积垮塌、后缘拉裂缝及前缘鼓胀变形裂缝。滑坡成因主要为粉质粘土相对隔水,雨水下渗至该层大面积积水,土体饱水,形成滑面,变形模式为牵引~推移式滑动。
4.1.3通过野外调查、稳定性计算及敏感性分析可知,滑坡在自然工况下处于欠稳定状态,暴雨工况下处于不稳定状态,地震工况下处于不稳定状态,暴雨+地震工况下处于不稳定状态。从敏感性分析可知,降雨对滑坡稳定性有重要影响。
4.1.4滑坡在清方后处于稳定状态,但若回填至原始高度,不对中部原始粉质粘土层进行处理或者不采取支护措施,滑坡仍有可能复活。
4.2相关治理措施建议
4.2.1考虑到降雨对滑坡稳定性的影响,在填方路基边缘修筑截水沟和排水沟。此外,加强对填土坡体排水,可修筑支撑渗沟对坡体积水进行排泄。
4.2.2该段路基若需回填至原设计高度,在回填前需对原始缓坡表部(含砾)粉质粘土层采取适当换填等措施。同时对填土坡面采取必要坡体防护,可修筑菱形格构等对坡体进行防护,并种植植被,防止表层土体被雨水冲刷。
4.2.3为保证路基下部居民区、沟渠及果林区的安全,建议在原设计填方坡脚附近一定范围内对(含砾)粉质粘土层采用插塑料排水板排水固结或采用振冲碎石桩形成复合地基进行地基处理,然后在填方坡脚一定范围内反压护道,反压护道宽度和高度通过稳定性计算确定。
参考文献:
[1]冯倩倩.公路滑坡治理施工技术研究[J].交通世界(建养机械),2010,(1)
关键词:路基滑坡;地质灾害;治理建议
1、公路路基滑坡项目概述
滑坡位于成都经济区环线高速简阳至蒲江段建设项目K251+130~280路基高填方段右幅,滑坡段地属仁寿县大化镇青岗村。该段滑坡所处位置地形主要为低山丘陵地带,线路跨缓坡果园,沿线表部覆盖残坡积含砾粉质粘土,土体呈软-可塑状。滑坡处原设计为高填方路基,最大填方高度约27m,填方前对原始斜坡进行少量清表。路堤分三级边坡,从上至下坡率分别为1:1.5、1:1.75、1:2.00。2015年3月该段路基填筑完成,于当年9月份发生大面积塌方,人工填土呈阶梯状多级开裂滑移,滑体俯冲将前缘便道拱起约2米,原果林地内多处出现裂缝,对附近居民及水渠构成严重威胁。随后施工单位组织临时处置措施,将滑坡体大面积清方,目前滑坡未见进一步滑动,但若不进行根本性治理,待雨季来临时滑坡仍有失稳的可能性。因此,需对该滑坡进行详细的勘察,并提出有效的建议治理方案。
2、公路路基滑坡基本地质特征
2.1空间形态特征
滑坡段地属仁寿县大化镇青岗村,滑坡顺公路长约100米,横向宽约70米,清方前滑坡平均厚度约15米,总方量约为10.5万方,清方后平均厚度约8米,总方量约5.6万方,呈“圈椅状”地貌。滑坡整体走向为12°,与公路走向基本垂直。滑坡位于丘陵缓坡之上,斜坡整体坡度约8°,整体呈两级台阶状地貌,第一台阶主要位于原公路裂缝带以下,平均高程约491米,地形较缓。第二台阶位于原果林一带,平均高程约478米。
2.2岩土体结构特征
滑坡体主要由人工填土构成,其物质成分主要为碎石土,次棱角状,母岩成分主要以砂岩为主,中风化,局部含粉砂质泥岩,填土较均匀,局部可见少量泥。滑坡中部主要为原始的(含砾)粉质粘土,红棕色,稍湿,可塑状,手搓可成条状,岩芯呈土柱状。滑坡底部为侏罗系上统蓬莱镇组(J3p)泥岩,棕红色,矿物成分以粘土矿物为主,钙泥质胶结,粉粒泥质结构,薄~中厚层状构造。
2.3变形特征
受特殊岩体结构的控制,加之人工扰动及降雨等因素,滑坡变形特征主要表现为人工填土的大面积垮塌、后缘拉裂缝及前缘鼓胀变形裂缝。于2015年9月发生大面积塌方,人工填土呈阶梯状多级开裂滑移,滑体俯冲将前缘便道拱起约2米,道路受损严重。原果林地内多处出现裂缝,对附近居民及水渠构成严重威胁。
3、公路路基滑坡稳定性计算及评价
3.1稳定性初步分析
从变形特征看,滑坡分多级滑动,从变形迹象及拉裂缝的位置初步确定滑坡主要分三級滑动,呈牵引-推移式垮塌。滑坡发生后,施工单位进行削方减载,目前滑坡基本稳定,未见明显进一步滑动迹象。公路目前仍可见明显拉裂缝,因此,计算滑坡推力时,将此作为后缘拉裂缝。
3.2稳定性计算
通过定性判断,滑坡处于挤压变形~蠕滑阶段,天然工况下假设滑坡处于临界稳定状态,取稳定系数K=1,土体天然容重取19KN/m3,饱和容重取21KN/m3。采用传递系数法,考虑天然、暴雨、地震及暴雨+地震四种工况下对滑坡稳定性计算。边坡稳定性系数计算公式:Ks=(∑Riψiψi+1…ψn-1+Rn)/ (∑Tiψiψi+1…ψn-1+Tn),(i=1,2,3,…,n-1)
剩余下滑力计算公式:Fn=Fn-1ψ+KtGnt-Gnntgφn-CnLn
式中:ψ=Cos(βn-1-β)-Sin(βn-1-βn) tgφn
Fn、Fn-1——第n块、第n-1滑体的剩余下滑力(KN/m);
ψ——传递系数;
Kt——滑坡安全系数;
Gnt、Gnn—第n块滑体自重沿滑动面分力及垂直滑动面的分力(KN/m),
其中:Gnt=Gnsiβn、Gnn=GnCosβn;
φn——第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角(度);
Cn——第n块滑体沿滑动面土的单位凝聚力(KPa);
Ln——第n块滑体滑动面长度(m)。
3.3计算结果分析
在天然状态下,清方前滑坡稳定系数K=1.03,滑坡处于欠稳定状态。在暴雨工况下,滑坡处于饱水状态,滑坡稳定性降低。地震工况下,滑坡稳定系数K=0.96,处于不稳定状态。在暴雨+7度地震影响的极端工况下,滑坡稳定系数K=0.82,滑坡处于不稳定状态。清方后滑坡大量卸载,从计算结果看,清方后滑坡处于稳定状态。
3.4危害性预测
据实地调查,滑坡前缘为青岗村乡村公路,旁边为居民居住区,填方路基边缘为一片果林,下部为灌溉沟渠,若不对滑坡进行根本性治理,填方路基一旦再次垮塌,首先对附近村民的生命财产安全构成威胁,前缘果林、乡村道路及灌溉沟渠会受到不同程度的破坏。因此,有必要进行根本性治理,避免地质灾难的发生。
4、结论及治理措施建议
4.1结论
经过野外调查,掌握了滑坡空间形态、岩体结构、变形特征及滑坡体地质特征,分析了滑坡形成过程及成因,通过稳定性分析得出以下结论。
4.1.1滑坡属于典型工程引发,整体位于丘陵缓坡之上,上覆人工填土,呈陡缓交界的阶梯形地貌,地下水较发育,属于土质边坡。滑坡内无大型断裂构造通过,岩体结构主要受中部一层相对隔水的(含砾)粉质粘土控制。
4.1.2滑坡变形破裂迹象主要表现人工填土的大面积垮塌、后缘拉裂缝及前缘鼓胀变形裂缝。滑坡成因主要为粉质粘土相对隔水,雨水下渗至该层大面积积水,土体饱水,形成滑面,变形模式为牵引~推移式滑动。
4.1.3通过野外调查、稳定性计算及敏感性分析可知,滑坡在自然工况下处于欠稳定状态,暴雨工况下处于不稳定状态,地震工况下处于不稳定状态,暴雨+地震工况下处于不稳定状态。从敏感性分析可知,降雨对滑坡稳定性有重要影响。
4.1.4滑坡在清方后处于稳定状态,但若回填至原始高度,不对中部原始粉质粘土层进行处理或者不采取支护措施,滑坡仍有可能复活。
4.2相关治理措施建议
4.2.1考虑到降雨对滑坡稳定性的影响,在填方路基边缘修筑截水沟和排水沟。此外,加强对填土坡体排水,可修筑支撑渗沟对坡体积水进行排泄。
4.2.2该段路基若需回填至原设计高度,在回填前需对原始缓坡表部(含砾)粉质粘土层采取适当换填等措施。同时对填土坡面采取必要坡体防护,可修筑菱形格构等对坡体进行防护,并种植植被,防止表层土体被雨水冲刷。
4.2.3为保证路基下部居民区、沟渠及果林区的安全,建议在原设计填方坡脚附近一定范围内对(含砾)粉质粘土层采用插塑料排水板排水固结或采用振冲碎石桩形成复合地基进行地基处理,然后在填方坡脚一定范围内反压护道,反压护道宽度和高度通过稳定性计算确定。
参考文献:
[1]冯倩倩.公路滑坡治理施工技术研究[J].交通世界(建养机械),2010,(1)