维普资讯 http://www.cqvip.com 霍 ………………………………… 10T . …VOL….11…No.2 某高速公路滑坡稳定性分析与治理设计 朱超吕伟金超 (江苏省徐州工程勘察院) 摘要结合某滑坡的基本情况、地质条件、特征及成因等,对滑坡进行了在不同工况下的稳定性计算与 分析评价,并且提出了相应整治措施,确保其不会对高速公路的正常运营带来影响。 关键词滑坡稳定性治理方案 1 工程概况 施工项目位于甘肃省东南部,属秦岭山地。研 究区内群山林立,沟壑纵横,属中高山侵蚀山地。秦 岭与岷山两大山系的支脉东西和南西至北东两个方 向绵亘,白龙江以北秦岭山脉向西延伸,白龙江以南 岷山山脉向东北延伸,形成复合型地貌形态。 路线走廊带所经河谷、山地等不同地段,依其成 因将地貌单元划为河谷区和山区两大单元,再按形 态及侵蚀切割程度进一步划分为河床漫滩、阶地及 裸露基岩、覆盖层堆积山区。 本路段滑坡非常发育,也是武都地区泥石流物 质的主要来源之一。主要分布在白龙江、福津河、玉 皇沟两侧,少量分布在洛塘河两侧。福津河、玉皇沟 较为集中,大多以滑坡群的形式出现,并经后期多次 改造,形态不完整或不规则。 2滑坡体特征 滑坡在平面上呈一簸箕形,南北向长约405m, 东西向宽160m,厚约3—13m,轴部最长,两侧稍短。 该滑坡体长405m,宽160m,厚约3—7m,滑体体积 约为325920m ,属巨型牵引式黄土体滑坡,滑坡体 物质为黄土状土和碎石土。 3工程地质情况 3.1地质构造 该滑坡位于陇南市武都区汉王镇固水子村,地 貌属中低山区内发育的白龙江河谷阶地区,滑坡体 发育于白龙江河谷南岸山体阶地斜坡上,整体形态 清晰,轮廓明显,滑坡后壁地形呈圈椅状,有明显滑 坡壁,目前滑坡后壁较高并长满植被。滑坡坡面平 缓,平台宽大,已经整平并垦为耕地。由于雨水长期 [收稿日期]2007—8—10 60 浸蚀,滑体中部形成陡坎,陡坎下贯通型落水洞发 育,平面上呈串珠状,呈近南北向分布,洞口0.2— 1.Om不等,最大洞口直径近1.5m。由于河水搬运, 滑坡前缘大部分早期滑坡物质被冲蚀,近年人工垦 植为耕地。 3.2岩土构成 滑体组成比较简单,按其颜色、成份、力学性质 可划分为两类,即黄土状土和碎石。 黄土状土:浅黄色,土质均匀,结构致密,含少量 蜗牛壳碎片,夹少量碎石,稍湿,硬塑。 碎石土:灰黄色,成份以灰岩、为主,粒径以2— 6cm为主,含量占60%一70%,充填物以亚粘土为 主,稍湿,密实。 依据土工试验资料,滑坡体上部土体无自重湿 陷性。 滑坡滑带土呈灰黄色,土质不匀,结构致密,滑 坡上部的滑带土含灰黄色粘土块和少量碎石、角砾, 下部为灰黄色卵石,稍湿,硬塑 滑床为泥盆系中统三河口组片岩,灰黑色,变晶 结构,节理、裂隙发育,岩体风化破碎,呈碎石一碎块 状。 4滑坡成因分析 (1)地形地貌条件:本场区地貌属中低山区内 发育的白龙江河谷阶地区,滑坡体发育于白龙江河 谷西岸山体阶地斜坡上,滑坡体沿基岩面产生顺层 滑坡。 (2)地层条件:滑坡体主要为第四系堆积物,以 碎石土为主,上部土体松散,有利于地表水入渗,下 伏基岩为千枚岩,是较好的隔水层,易于在堆积物与 片岩的接触面形成一薄弱层,在松散土体本身自重 的作用下,有利滑坡的形成。 维普资讯 http://www.cqvip.com 主三墨墨一曼l_1.兰一舅三 ………………………………………………………………………….. 圣 (3)水文地质条件:滑坡体后缘有较大的汇水 面积,在暴雨或长时间降雨期间,地表水沿裂缝迅速 下渗到滑床,基岩阻水,浸润滑动面,降雨集中,为滑 =cos( ̄ 一1一 )一sin(B 一1一 )tanth 式中:, 、 一 一第凡块、第凡一1块滑体的剩余 下滑力; 一传递系数; 一滑坡推力安全系数;G 、 坡体提供了关键因素;同时滑坡体两侧周边由于水 流作用影响,形成了贯通落水洞,使滑坡体与周围土 体切割分开,滑坡体在重力牵引作用下产生滑动。 5滑坡稳定性验算与评价 5.1定性评价 该滑坡体厚度为3~7.0m,滑坡体成因(第一次 滑动)为:滑坡体前缘受白龙江侵蚀、冲刷影响,滑 坡体坡脚被冲刷破坏,致使坡脚黄土层临空,产生重 力牵引作用,滑体土产生拉张裂缝, 滑坡体后缘有较大的汇水面积,在暴雨或长时 间降雨期间,地表水沿裂缝迅速下渗到滑床,侵润滑 动面,下部千枚岩浸润后易滑动降雨集中,为滑坡体 提供了关键因素,同时滑坡体两侧周边由于水流冲 刷影响,形成了灌通落水洞,使滑坡体与周围土体切 割分开,滑坡体在重力牵引作用下产生滑动 综上原因可知,目前滑坡整体处于稳定状态但 存在上部剪出的可能。且如发生强烈地震或强降 雨,滑坡有失稳下滑的可能。对拟建工程会产生一 定的不利影响。 5.2定量评价 选择滑坡的主滑剖面,把滑体划分为35条块分 布进行稳定系数计算,其公式L1 如下: n一1 n一1 ( n )+R ,。= — }一 ( n )+i ,=cos( i一0 +1)一sin(0i一0f+1)tanq ̄i+1 R = tanq ̄i+C Li 式中:, 一稳定系数;0i一第i块段滑动面与水平面 的夹角(。);R 一作用于第i块段的抗滑力(kN/m); 一作用于第i块段的法向分力(kN/m); i一第i 块段土的内摩擦角(。);Ci一第i块段土的粘聚力 (kPa); 一第i块段滑动面长度(in); 一作用于第 i块段滑动面上的滑动分力(kN/m),出现与滑动方 向相反的滑动分力时, 应取负值; 一第i块段的 剩余下滑动力的传递至 +1块段时的传递系数( = )。 滑坡下滑推力的计算公式 如下: Fn=Fn一1 + G 一G tanth 一C L G 一第凡块滑体自重沿滑动面、垂直滑动面的分 力; 一第凡块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准 值;C 一第凡块滑体沿滑动面土的粘聚力标准值;L 一第凡块滑体沿滑动面的长度。滑坡稳定系数计算 主要参数选取:天然状态下,天然状态C=16.0kPa、 =23。, =19kN・m一,饱和状态下C=10.0 kPa、 =20。, =20kN・m一,地震系数按0.2考虑进行 验算。经计算,各个工况的稳定系数如表1。 表1各个工况的稳定系数 计算结果表明,该滑坡整体和上部可能剪出口 在天然状态是稳定的达到规范要求的安全系数,但 在地震和饱水加地震的工况下,处于不稳定状态,因 此需要治理。治理方案按照本次设计按饱水状态下 安全系数1.20与饱和加地震工况下安全系数取 1.05时的大者进行设计。 6滑坡治理方案设计与选择 6.1滑坡治理方案设计 方案一 排水加上部削方、中部锚索地梁、下部反压方 案:1)拟在滑坡体周围外缘1~2m处设置截排水 沟,总长约为820m;2)在对滑体最上部的不稳定体 (1~6块)进行削方,以防其局部失稳;3)在滑坡中 部可能剪出口处(2l块)设置锚索地梁,以防其从可 能的剪出口剪出破坏。地梁均设计为竖梁,横截面 为50×50cm ,竖梁顺坡铺设,锚索地梁斜长8m;每 根竖梁设置3根锚索,竖向间距为2m,竖梁间距为 2m,共设98排竖梁;4)将刷方的土体置于滑坡体 前缘的进行反压,以保持下部滑体的整体稳定性。 方案二 排水加上部削方、中部与下部锚索地梁方案: 1)排水措施同上;2)上部削方同上;3)中部锚索 地梁同上;4)在滑坡下部设置锚索地梁,对滑坡进 行加固。地梁均设计为竖梁,横截面为50×50cm , 竖梁顺坡铺设,锚索地梁斜长8m。每根竖梁设置3 根锚索,竖向间距为2m,竖梁间距为2m,共设75排 (下转第77页) 61 维普资讯 http://www.cqvip.com 岩土工程界第 卷第z期 而增加,但碎石桩上各测应力值比砂桩上对应各测 -■‘盘 蕾■ [3]黄西龙・打砂石桩法加固软弱地基[J].山西建筑,2005,31 皇璧 桩的模量大于砂桩的模量造成的。 :苎主苎曼宴 相同条件下,碎石 ~ (韩17渊)明:6,2王-6小3章.,熊建华.挤密砂石桩对吹填砂地基的处理效 三 。,2 :_~……~” ,(3)随着荷载的增加,散体材料桩(碎石桩、砂 桩)边桩桩土应力比先增大后慢慢减小,中桩桩土 [5]江根明胡秋生.砂桩在高速公路软土地基中的应用与分析 [J].建筑施工’2005,27(1):48—50. 应力比先快速减小后缓慢减小,而平均桩土应力比 先快速减小后慢慢减小,并且三者趋于一致。但碎 石桩复合地基各桩土应力比的值均大于砂桩复合地 基各对应桩土应力比的值。 [6]郑敏.浅析砂桩在珠江堤防工程中的应用[J]・广东水利水 电,200。,(。):23-24. 姚华’,2003 .; ‘碎石桩复合地基模型试验¨ [8 3胡海燕碎石桩处理软土地基室内模型试验[J].铁道勘察, (4)随着荷载的增加,碎石桩的荷载分担比先 2006,(5):49—52. 增加后减小,而碎石桩桩间土的荷载分担比则相反, [9]Wood D,Hu W,Nash DFT.Group Effects in Stone Column 先减小后增加;而随着荷载的增加,砂桩的荷载分担 Foundations model tests…・Geoteehnique,2000,50(6):689 直到加载至极限承载力之后,: . 的 2 两者的值趋于稳定,且 [。o]-赵09明 ̄.华,杨明; 磊 报 辉,卫军.散体材料复合地基承载) ,一34一力计算研究 (3) :91…- 碎石桩复合地基桩、土荷载分担比与砂桩复合地基 93. 桩、土荷载分担比趋于一致。 [11]刘杰,张可能.散体材料桩复合地基极限承载力计算[J]. 参考文献 岩土力学,2002,23(2):2o4-207. [。]郑俊杰_地基处理技术[M]・武汉:华中科技大学出版社, 第一作者通讯地址:武汉市珞瑜路1037号华中科技大学西 [2]杨德互,叶真华.振动挤密砂桩消除砂土iq/, ̄和提高单桩承载 十三舍115室 邮编:4 0074 (上接第6l页) 7 结语 该滑体目前处于基本稳定状态,但是如发生强 烈地震及强降雨,滑坡就会失稳下滑。因此要详细 调查、了解工程地质情况,分析滑坡发生、发展的原 因,从实际出发进行设计,并考虑施工、经济等因素, 对两种治理方案,择优选取。无论采用哪种方案进 图l反压及错索地梁剖面图 行整治,都必须先治水,采取修建截水沟、排水沟等 措施,把地表水引出滑坡体外后,再实施整治。另 竖梁。 外,一些锚索重要的设计参数还须通过施工现场试 6.2治理方案的选择 验调整,遵循“动态设计、动态管理”原则,以确保滑 坡整治效果达到预期目标。 方案一在保证滑坡稳定的前提下,省工,省时, 经济简便,并可消化其他路段的弃方。 参考文献 方案二从根本上治理滑坡,保护坡体,但不如方 [1] 中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范(GB50021— 2001).北京:中国建筑工业出版社,2002,2. 案一经济。 [2] 中华人民共和国建设部.建筑地基基础设计规范(GB50007— 综合分析认为,该滑坡治理采用方案一比较合 2002).北京:中国建筑工业出版社,2005,9. 适。 治理后滑坡整体处于稳定状态,安全系数满足 第一作者通讯地址:江苏省徐州市泉山区纺织东路1号江苏 规范要求,从而避免了滑坡失稳对拟建公路的威胁。 省徐州工程勘察院 邮编:221006 77