某順層古滑坡抗剪強度分析

某順層古滑坡抗剪強度分析

在道路選擇線上，應對嚴重的地質(zhì)損害和結(jié)果，必須由具有經(jīng)驗的工程地質(zhì)工人和工程專家組成，并研究不良地質(zhì)條件的對策，包括偏差的可能性。對于比選意見或通過的方案,決不可馬虎大意。否則,不良地質(zhì)現(xiàn)象與工程組合將會造成嚴重的后果。1k29k95段根據(jù)工程地質(zhì)選線要求:應十分重視工程地質(zhì)條件,當區(qū)域穩(wěn)定性條件差,有不良地質(zhì)現(xiàn)象和特殊性巖土存在、山體有可能失穩(wěn)時,尤應衡量地質(zhì)條件對工程穩(wěn)定、施工條件和安全及營運養(yǎng)護的長期影響。合理選定路線方案,對規(guī)模大、分布廣、治理難的不良地質(zhì)和特殊巖土地帶,路線應盡量繞避;路線應布設在逆傾向坡的一側(cè);路線通過滑坡區(qū)時,應力求不惡化滑坡體。通過滑坡上緣,一般以挖方路基為宜;通過下緣,以路堤為宜。K89～K95為低山丘陵地區(qū),主要巖性為二疊系灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖等,局部夾有劣質(zhì)煤層;泥盆系石英砂巖和泥質(zhì)砂巖;還有部分為較厚第四系松散殘坡積層。此區(qū)域巖層大多為單斜構(gòu)造,巖層產(chǎn)狀一般為290°～340°∠25°～45°,砂巖層中夾有薄層泥質(zhì)粉砂巖,局部夾有薄層泥巖,另外,加之有泥質(zhì)頁巖夾劣質(zhì)煤層等極軟弱控制層以及陡峭的節(jié)理,這些巖層條件在長期地質(zhì)營力作用和雨水、地下水作用下,容易導致坡體失穩(wěn)。因此,在K89～K95區(qū)段山體西北側(cè)發(fā)現(xiàn)多處古滑坡體,在切方路基時,同時也出現(xiàn)多處殘留的古滑坡面。例如K92+080古滑坡面為一明顯光滑曲面,從上至下,滑坡面傾角從63°→47°→31°→6°逐漸過渡。K89～K95區(qū)段在自然山坡中容易產(chǎn)生滑坡。如果在自然山坡下進行切方開挖:①切方坡腳,容易導致坡體產(chǎn)生滑坡。②使古滑坡復活。③改變地下水滲流場,導致邊坡失穩(wěn)。因此,根據(jù)工程地質(zhì)選線要求,K89～K95區(qū)段公路選線應選在山體的另一側(cè)即逆傾向坡的一側(cè),從而避開區(qū)域穩(wěn)定性條件差、存在古滑坡體等不利條件。而實際高速公路通過K89～K95段時,沒有按工程地質(zhì)選線要求選線?；蛟S由于其它原因選擇了目前施工的線路,造成了明顯不良的后果,下面結(jié)合一個古滑坡整治過程進行說明。2基性滑坡在某高速公路K90+900～K91+080切方邊坡中,最高切方約為30m,切方地段上部為中等風化節(jié)理發(fā)育的石英砂巖,下部有煤系地層,切方接近于路基標高時,引起山體滑坡?？v向開裂長度達到140m,裂縫距公路中軸線50～140m(圖1),在切方路基坡腳處,劣質(zhì)煤層被擠出,山體上出現(xiàn)了一條30～80cm滑坡拉裂縫,此拉裂縫主要受到砂巖節(jié)理面控制。節(jié)理傾角一般為75°～90°,拉裂縫亦基本直立。水平滑移速度為2～30mm/d,雨天時滑移更明顯。由圖1可知,劣質(zhì)煤層等軟弱層構(gòu)成此滑坡的滑動面,它的深度目前最大約30m,山體上裂縫為垂直裂縫,可測深度大于6m,從滑坡山體裂縫到坡腳均沒有發(fā)現(xiàn)其它破裂裂縫。由此可推測,此滑坡為深層滑坡,滑坡控制面為炭質(zhì)頁巖下的劣質(zhì)煤層?；率怯捎诠非蟹綍r削去了坡腳,滑坡體失去坡腳支撐,暴露了滑動面,劣質(zhì)煤層上的巖體在重力作用下失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡。此處區(qū)域巖層為單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀一般為320°～340°∠25°～31°,圖1中第④層硅化炭質(zhì),泥質(zhì)頁巖與區(qū)域產(chǎn)狀一致,而劣質(zhì)煤層上的砂巖產(chǎn)狀為34°～64°∠9°～19°,與周邊砂巖產(chǎn)狀明顯不一致,另外,據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,在修公路之前,此處建有民房,民房普遍有拉裂,說明此處在沒有進行公路切方時,坡體處于蠕滑狀態(tài)。據(jù)此,綜合分析判斷,此滑坡為一古滑坡體,滑坡體上的砂巖產(chǎn)狀,由于滑坡移動而改變。導致滑坡體上砂巖與區(qū)域及附近其它相同巖層產(chǎn)狀發(fā)生較大變化。民房的開裂系由于滑坡體蠕滑巖層移動的結(jié)果。3滑動面抗剪強度指標軟巖邊坡進行穩(wěn)定性計算時,首先,要解決三個關鍵性的問題:一是準確確定滑動面的形式與位置;二是測定滑動面巖土的抗剪強度參數(shù)及其變化規(guī)律;三是分析地下水滲流場。圖1所示切方邊坡接近于路基標高時,明顯可見滑體順劣質(zhì)煤層層面滑動。根據(jù)現(xiàn)場巖層產(chǎn)狀調(diào)查和實測裂縫。推測滑坡體滑動面位于傾角約為13°的劣質(zhì)煤層炭質(zhì)頁巖軟弱體中?；瑒訋Э辜魪姸葏?shù)采用反算法得出多組抗剪強度指標,然后根據(jù)現(xiàn)場滑坡實際條件及周邊地形地貌、地下水情況和類比選用一組抗滑指標值。K90+900～K91+080滑坡,根據(jù)實測滑坡范圍和分析判斷的滑動面進行了6個斷面的反分析計算,綜合結(jié)果見表1。根據(jù)古滑坡體滑動面巖層條件,根據(jù)經(jīng)驗及類比等資料選定此滑坡面抗剪強度指標為φ=11.5°,c=8.2kPa。K90+900～K91+080左側(cè)山坡產(chǎn)生滑坡后,在該山體上部產(chǎn)生50～80cm寬的裂縫,切方邊坡后,地下水改變了滲流方向,且滑坡體上部地表水容易順砂巖滲到滑帶,滑帶下部泥巖、頁巖為相對隔水層。因此,其它更高山體的雨水可沿裂縫經(jīng)滑動帶在切方坡腳處滲出,為了防止滑帶軟巖土抗剪強度進一步下降,需在滑坡裂縫外側(cè)設置截排水溝,對裂縫用粘土回填等措施。根據(jù)實際滑坡形態(tài),結(jié)合反算抗滑指標值,若對邊坡采用加固處理,其加固力最小為970～1400kN/m,采用抗滑樁加固,直接加固費用超過600萬元。若結(jié)合該場地附近填方需要,采用圖2所示的削坡減載方式,在滑動面抗滑指標不再下降條件下,削坡后邊坡穩(wěn)定性系數(shù)K=1.30。由于該邊坡的控制巖層為炭質(zhì)頁巖下的劣質(zhì)煤層,而劣質(zhì)煤層的厚度分布呈透鏡體狀,不均勻。古滑坡體在切方邊坡后滑動面抗剪強度指標一般處在殘余強度狀態(tài),長期強度受巖層性質(zhì)、周邊環(huán)境(地形地貌、水文氣象、施工等)等因素控制,長期強度與目前強度之比難以確定。雨水的滲透也可能進一步軟化該滑動面,使抗滑指標進一步下降,造成滑坡體不穩(wěn)定。4初步削坡前后邊坡穩(wěn)定性分析按圖2所示進行削坡后,在一段時間內(nèi),邊坡相對穩(wěn)定,沒有下雨時,削坡后的坡面基本穩(wěn)定。但施工中,由于對滑坡裂縫沒有采取封堵,裂縫外也沒有截排水措施,使山外的雨水直接流向滑體,滑體表面雨水滲透流向滑動面,使滑面變成一過水通道,動水壓力使滑動力增加,加之滑動面主要為炭質(zhì)頁巖夾劣質(zhì)煤層有明顯的軟化特性,使削坡后邊坡仍處在不穩(wěn)定狀態(tài)或極限平衡狀態(tài)。假設,按圖2初步削坡后的邊坡仍處在平衡狀態(tài),滑動面軟化后進行反分析計算結(jié)果見表2。對比表1,2可以看到,若削坡減載前后滑面φ值不變,則削坡減載后c值軟化下降為原計算值的42%,若削坡減載前后滑面c值不變,則削坡減載后tanφ值降為原計算值的85%。這與我國軟巖的殘余強度類似。按圖2所示,初步處理措施后(削坡約9×104m3)邊坡并沒有穩(wěn)定,在此基礎上邊坡進一步削坡,最終總削坡方量約1.35×105m3。削坡后的可見滑動面仍主要為炭質(zhì)頁巖夾劣質(zhì)煤層,少部分為高液限灰白色膨脹性粘土,劣質(zhì)煤層分布不均勻,呈透鏡體狀或雞窩狀,滑動面的產(chǎn)狀約為12°～14°,這些都與削坡減載前推測基本一致。5公路邊坡變形整治的必要性在K89～K95區(qū)段中,由于對此段巖土性質(zhì)認識不足,原設計坡比大部分為1:0.75和1:1。對應坡角為45°～53°,而實際巖層傾角大部分為25°～45°,且傾向與切方坡向一致。切方削掉了巖層的坡腳,必然導致邊坡失穩(wěn)?；掳l(fā)展到自然山頂甚至越過山頂。削坡后的坡比一般為1:1.25～1:2,局部甚至達到1:4。切方坡高由原設計時的30多米發(fā)展到60多米。大大增加了切方工作量。并造成明顯的不良結(jié)果。①切方工作量增加,初步統(tǒng)計超過7×105m3,增加費用1千萬元以上。②切方施工過程中,滑坡不斷向上發(fā)展,多次征地,使大片已生長30年以上的松林被毀掉。使山體一側(cè)變成裸露的巖土。③由于滑坡區(qū)域擴大,邊坡整治后地表護坡面積增大幾倍,有的甚至擴大10倍,使護坡費倍增。④滑坡整治過程中,抗滑樁、錨桿和擋土墻的加固整治,整治費用接近千萬元。⑤部分滑坡區(qū)不斷發(fā)展,削坡后再次削坡,拖延了施工期。有的護坡完成后,產(chǎn)生新的失穩(wěn)現(xiàn)象,致使邊坡需重新整治,重新護坡。⑥由于公路邊坡處在不良地質(zhì)地段,邊坡中可能存在隱患,導致新的不穩(wěn)定邊坡。在公路通行后可能出現(xiàn)新的邊坡問題,導致營運后維護費用的增加。