某机电市场边坡基本特征及防治对策研究

时间：2024-07-06

刘德兵

(四川省煤田地质局137队，四川达州 635006)

随着经济高速发展及自然因素的影响，地质灾害呈逐年加重趋势。人类工程经济活动作为一种强大的外营力，破坏地表生态结构，越来越剧烈地激发了各种不同的地质灾害[1]。某机电市场位于达县杨柳工业配套园区，占地220亩，总投资8亿元。工程建设时，在西北面进行削坡，形成了最高达42m的高切坡。2012年6月，达县出现了18天降水天气，6月24日至7月1日持续8天阵雨，7月3日开始阵雨转大到暴雨，7月4日持续大到暴雨，导致该边坡中段发生浅表性坍塌。7月12日晚再次于前缘产生大面积坍塌，在中后部天然气管道走廊内侧及滑坡前缘涌现地下水，并造成坡体天然气管道被拉裂泄漏气体。

该边坡一旦整体失稳破坏，潜在经济损失将超过10亿元。因此，深入分析该边坡的稳定性，研究防治对策，以防止该边坡产生整体失稳破坏，对川东北地区存在的类似边坡——工程滑坡的减灾防灾工作具有一定的借鉴意义。

1 地质环境特征

1.1 地形地貌

研究区原为构造剥蚀丘陵，地面起伏不平，前、后部陡，中部平缓的单斜坡地貌，相对高差约130m。前期的工程建设将原始地貌破坏殆尽，同时在斜坡中部缓坡前沿形成长约380m，高约5～42m的高切坡，坡度53°～84°不等，贯穿南北，并在中部地段形成宽约3～10m次级平台（图1）。

图1 研究区地形地貌（向西北方向摄）

1.2 地层岩性

研究区出露地层主要为第四系全新统滑坡堆积层（Q4del）、坡残积层（Q4el+dl）及侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）地层。

滑坡堆积层分3种结构：粉质粘土夹块碎石角砾、块石土、角砾土。其中，角砾土主要分布于H3滑坡体内，多呈次棱角状，部分可见擦痕，或泥化层，推测为滑带土。

区内基岩风化界线随地形起伏变化较大，强风化裂隙发育，岩体较破碎，岩质软；中风化岩体较破碎～较完整，裂隙不发育。

1.3 地质构造与地震

研究区位于达县向斜北端东翼，单斜构造，岩层产状 308°～310°∠25°～31°，较平缓。无断层及次级褶皱，仅浅部基岩节理裂隙较发育，主要发育有4组，其中，J1为主控节理（图2）。

本区属四川盆地弱活动断裂构造区，断裂活动性与地震活动性弱，地震基本烈度为Ⅵ度。

图2 节理走向玫瑰花图

2 灾害体基本特征[2]

该边坡主要不良地质现象为滑坡，共发育有 3处，由南向北为H1～H3；区内共有2处危岩（带）崩塌体：W1、W2；根据边坡特征及场地地形、坡向与边坡岩土体结构的组合关系，由南至北将该边坡划分为A、B、C、D、E五段（图3）。

2.1 滑坡特征

H1滑坡：为一老滑坡，2011年雨季复活，出现蠕滑变形，2012年前缘坡体开挖后滑动迹象加剧。滑带位于岩土界面，滑带土为粉质粘土夹碎石及角砾，滑动角后陡前缓，后部26.6°～38.8°，前部8.9°～15.4°，具易滑动结构特征。

H2滑坡：滑动面位于岩土界面，滑带土为粉质粘土，夹碎石及角砾，滑动角后陡前缓，后部60.8°～31.1°，中部21.5°～17.5°，前部17.5°～12.4°，具易滑动结构特征。

H3滑坡：整体位于一上缓下陡的单斜坡体上，前缘位于 D段边坡中下部的陡缓接替带，局部段具有高约10m的直立陡崖，左侧缘与H2滑坡右侧缘同缘。滑带为角砾土，滑体土、滑带土原岩结构、构造保存较好，滑床为强风化砂质泥岩。

图3 研究区平面图

2.2 危岩特征

W1危岩（带）：为高位危岩，后部拉裂缝明显，宽0.15～0.3m，外部已发生座落滑移式崩塌。该危岩（带）主要发育1块单体危岩，其周围伴随较多风化碎落岩体。W1于2012年7月3日发生单体滑移座落，并伴生大量碎裂岩体产生崩落。

W2危岩（带）：为高位危岩，危岩体下部出现倒坡地形。后部裂缝不明显，结构面尚未破裂，但前缘岩体已发生崩落，处于悬挂状态。W2于2012年6月底发生变形，边坡被开挖切除，下部岩体在节理裂隙的切割下沿外倾结构面发生崩塌。

表1 滑坡基本特征统计表

2.3 边坡特征

A段边坡：为岩土质混合边坡，左部为土质边坡，右部为岩质高边坡。边坡后部发育有H1滑坡，坡脚为宽坦平台。

B段边坡：为岩质高边坡，从南向北逐渐增高。边坡后部为缓坡平台地貌，坡脚为宽坦平台。

C段边坡：分上下两级，上级横坡走向呈弧形展布，从南向北逐渐增高，其上部为H2滑坡；下级为一顺直岩质边坡，顶部发育有W1危岩（带），坡脚为宽坦平台。

D段边坡：总体上较为顺直，其下部在平面上呈宽缓的“M”形展布。开挖形态为上陡下缓，右陡左缓，中部有1条宽约3～4m的简易道路，从右段底部呈“Z”字形绕至边坡中段顶部。边坡后部为H3滑坡，坡脚为宽坦平台。

E段边坡：该段边坡顺直，呈梯级。上边坡两端高，中部低，上缓下陡，局部出现倒坡地形，右侧顶部发育1危岩体（W2）；下边坡左陡右缓，左侧直立，右侧减小至26°。该边坡后部为斜坡地貌，坡角0～30°，左侧较右侧陡。

表2 危岩（带）基本特征统计表

表3 边坡基本特征统计表

3 稳定性分析

3.1 滑坡稳定性

以2#、6#、10#剖面为例，采用极限平衡法[3]计算稳定性（表4）。各剖面在天然工况下均处于稳定状态，在暴雨状态下处于欠稳定状态，存在蠕滑变形，并伴有局部浅层土体滑塌现象，持续强降雨易发生整体速滑，与定性分析基本一致。

图4 H1滑坡2#剖面计算简图

图5 H2滑坡6#剖面计算简图

图6 H3滑坡10#剖面计算简图

图7 ABC段边坡赤平投影图

表4 滑坡稳定系数计算结果

3.2 岩质边坡稳定性

根据已开挖边坡形态、结构面（节理裂隙、层面）产状与边坡坡度、坡向组合关系，作赤平极射投影图，分析评价边坡的稳定性。

1）ABC段岩质高边坡（图7）：J1可影响边坡的稳定性，J4对其影响不大，但J1、J4结构面交棱线呈陡倾角产状，故J1、J4裂隙影响高边坡的稳定性。边坡为不稳定结构，将沿J1、J4组裂隙交棱线发生滑移型崩塌。

图8 D段边坡赤平投影图

图9 E 段边坡赤平投影图

2）D段岩质高边坡（图8）：J1、J4对边坡影响不大，J2属影响边坡稳定的主要结构面。J4与J1、J4与J2组交棱线均位于坡外且与坡面呈小角度斜交，对坡体稳定性影响大。该段坡体稳定性差，易产生滑移型崩塌及碎落。

3）E段岩质高边坡（图9）：J1是影响边坡稳定的主要结构面，J4对切坡影响不大，但J4、J1结构面相交后，将岩体切割成岩块，将加速J1结构面的卸荷作用，是影响坡体稳定的次要结构面。J1、J4结构面的交棱线产状呈陡倾角，影响高边坡的稳定性，边坡为不稳定结构，将沿J1或J1、J4组裂隙交棱线发生滑移型崩塌。

根据赤平投影定性分析和运用极限平衡法[3]定量计算结果（表5）可知，高边坡稳定性均较差，在多种因素作用下易出现小型崩塌、落石现象，尤其高度大、坡度陡的边坡段可能出现沿J1外倾结构面的剪切破坏，产生滑移型崩塌。

表5 边坡稳定性计算成果

4 防治措施

根据治理对象的具体特征、稳定性、危害性等，因地制宜，采取“抗滑桩+抗滑挡墙+锚杆挂网喷浆+分级削坡+截排水沟”的综合防治措施，具有较强的针对性[4]。

4.1 H1滑坡区

沿机电市场征地范围边界，并结合回车场规划布置抗滑桩。抗滑桩分两种桩型共13根，设计荷载分别取为124.65kN/m和462.10kN/m，采用矩形截面，尺寸1.2m×1.5m和1.5m×1.8m。

4.2 H2滑坡区

沿机电市场后山平台公路上方坡顶、H2滑坡前缘布置抗滑桩工程，根据不同的部位分五种桩型共6根。设计荷载取370.62kN/m～237.28kN/m，采用矩形截面，尺寸为1.5m×1.8m～2.0m。

4.3 H3滑坡区

结合平台公路规划布置抗滑桩工程，根据不同的部位和设计荷载，将抗滑桩分为六种桩型共19根。设计荷载取 124.86kN/m～922.45kN/m，采用矩形截面，尺寸为 1.5m×2.0m～1.8m×2.5m，因桩前规划有行车道，抗滑桩露出路面的悬臂段较高，其锚固段需充分考虑场平削坡后的有效襟边，故桩长达22～28m。

4.4 坡面防护措施

B、C段边坡尚未开挖至规划平台公路标高，继续开挖将形成高陡边坡，必须先行治理。采用“削坡+锚杆挂网喷浆”进行边坡支护，采用逆作法进行。

D段边坡采用“分级削坡+锚杆挂网喷浆”进行边坡支护，分级高度为 12m，坡比为 1∶0.75，平台宽度为3m。

E区边坡基本开挖至规划平台公路标高，但因坡面岩石风化严重，局部坡段已经形成危岩，必须开展工程治理。采用“削坡+锚杆挂网喷浆”进行边坡支护，采用逆作法进行。

4.5 公路挡土墙

根据建设规划，边坡中下部将有1条宽10m的平台行车道，起点位于E段右侧坡脚，设计标高349.80m，止点位于A段中部，设计标高371.80m。已开挖的B～E段坡脚行车道仍高于设计面1～3m，需继续切坡，而A段低于设计标高，需进行填方处理。规划平台公路下部边坡总体稳定性较好，但因边坡高陡，且存在多组外倾结构面，加上坡面砂质泥岩风化严重，局部坡段已经形成危岩。

根据各段边坡的特点，对坡体中下部的行车道外侧边坡采用不同的挡土墙型式。具体为需大量填方段采用衡重式，有放坡条件的采用仰斜式，其余采用墙背直立的梯形截面型式。