成都某高速K215+615-K215+715段填方路基滑坡稳定性分析

时间：2024-07-28

黄厚罡

（四川省交通勘察设计研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

高速公路作为道路交通系统中重要构成部分，常在交通运输中起到至关重要的作用。路基作为高速公路工程建设的基础，其稳定性直接影响着高速公路的建造运行等，尤其是填方高速公路路基，如若路基变形较严重或垮塌等，常影响高速公路建筑的时间成本，而对于运行期则易引起交通事故，进而造成人员伤亡等。因此，在高速公路建筑中，应加强对路基病害的预防与分析处理。如，许治勇对公路建造过程的常见病害及处理方法等进行了分析[1]；冯伟等对太凤高速某段滑坡的稳定性进行了分析评价[2]；夏晓勇等对某改扩建高速公路拼宽路基滑坡的成因与处治方案进行了分析[3]；黑春喜对公路路基土质边坡变形破坏的原因、破坏方式、处理措施及防治措施等进行了总体的分析[4]。为此，本文以成都某高速K215+615-K215+715 段填方路基滑坡为研究对象，分析该滑坡成因机理及稳定性评价，为后期滑坡的处治提供依据。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

成都某高速K215+615-K215+715 段路基滑坡位于简阳市镇金镇境内，其地貌单元属四川盆地东南部构造剥蚀之丘陵地貌，该滑坡段地形总体呈北高南低，原始地面较平坦，纵坡一般小于 5%，路基区原地面高程422.51～427.99m，相对高差约5.5m，现路基路面填筑高程约435.86m～438.49m，形成最大高差约14m 的填方路基。

1.2 地质构造及地层岩性

路基滑坡所在区域构造为新华夏系构造带四川沉降带中部的川中褶带内，区内主要构造为龙泉山断裂带，除龙泉山两侧发育较大规模的断裂外，其余地段断裂不甚发育，区内褶皱宽阔平缓，且多表现为彼此排列有序的鼻状背斜和箕状向斜，地表所见构造均为燕山期至喜山期以前的产物，晚近时期表现为大面积间歇上升。另据《建筑抗震设计规范》（GB5001）可知本区地震烈度为Ⅵ度。

据资料显示，该段路基分布地层主要为第四系全新统素填土（Q4ml）、残坡积层（Q4el+dl），侏罗系上统蓬莱镇组（3p）。其中，素填土为路基填方体，呈红褐色，主要为砂质泥岩碎块夹少量粘性土，松散—密实，底部为厚1～10m砂卵石；下部为厚0.6～13.2m 粉质黏土、黏土，呈黄褐色，以软塑状及软塑—可塑状为主，且具有含水量高、饱和度高、承载力低等特点，且滑坡段分布厚薄不均，呈西北侧薄，东南侧厚的特征；下覆基岩呈褐红色，泥质结构，中厚层砂质泥岩，其主要矿物为黏土，强风化层厚度0.8～4.3m。

1.3 水文地质

路基区地下水主要为红层砂质泥岩风化带孔隙裂隙水和第四系松散岩类孔隙水，其中，前者赋存于砂泥岩风化裂隙带中，砂岩泉水流量0.05～0.5L/s，泥岩中裂隙不发育，且其补给及赋存条件不佳；后者主要赋存于素填土和粉质黏土中，素填土厚度较大，透水性好，粉质黏土透水性差，为相对隔水层。另据资料显示，区内水化学类型属重碳酸钙类型水，矿化度0.1～0.3g/L，地下水对砼无结晶类、分解类、结晶分解复合类腐蚀。

2 滑坡变形破坏特征及形成机制分析

2.1 变形破坏特征

该段线路设计路基宽度为33.5m，设计路面高程435.860～438.490m，设计路基长100m，中心最大填方高度约13.88m。受2015年7月以来持续强降雨影响，7月22日上午该段左侧路基产生严重变形，形成平面呈弧形，横向宽约100m、纵向长约90m 的路基滑坡，其中，路面顶部下错约1.5～2.0m，向外滑移约4.0m（图1③），路基下部农田最大隆起高约0.7m，树木倾斜（图1④），且变形隆起边缘距路基坡脚最远达50.0m；滑体中上部亦可见一条长约80m的裂缝，其延伸方向基本与线路走向一致（图1②）；路基下部K215+635涵洞亦受该滑坡影响，其左侧30m 被推移、下沉并积水严重（图1①）。

图1 填方路基滑坡全貌及变形破坏特征

2.2 形成机制分析

滑坡是在岩土体内、外在因素综合作用下形成的，该填方路基滑坡其形成条件及机制如下：

地形地貌：该段原始地面平坦，纵坡一般小于5%，且呈北高南低特征，局部区段建有水塘或水田；本段路基到达填筑高度后，形成顶宽约33.5m、高差约14m、坡比1:1.7～1:1.25 的填方路基，路基下部坡脚局部地段为水塘或水田。这为滑坡的形成提供了良好的临空条件。

地层岩性：路基下方原始地面下分布有厚度0.6～13.2m 的软弱粉质粘土层，且总体呈北薄南厚的特征，其下覆基岩为强风化泥岩，而路基填筑材料为松散—密实砂质泥岩碎块，该回填土体有利于雨水的下渗，相对填筑材料而言，粘土和泥岩软又具有较好的隔水作用。

人类工程活动：该段路基回填碾压后形成高约14m 边坡，边坡右侧下部为过水涵洞，但由于征地等问题，涵洞外侧排水沟道未修建，由于坡脚部分区段为原开挖水塘或水田，致使坡脚部分水塘水位上升等；此外，该滑坡段施工时采用塑料排水板对路基底部软弱粉质粘土层进行处理，拟增强其排水性能。

大气降水（地表水）该路基滑坡区所在区域多年平均降雨量较大，降雨具有集中、强度大的特点，2015年7月以来的连续集中、大强度的降雨对坡体的稳定性够成了极大的威胁。雨季时大量雨水冲刷坡面并顺土体沿裂隙或孔隙等下渗，使岩土体抗剪强度降低、抗滑力减小，而岩土体的重度增加、下滑力增大。

综上分析可知，该路基滑坡是在近期持续强降雨作用下，道路两侧地表水通过涵洞向外排泄，路基上雨水则沿填土下渗至基底塑料排水板，并通过排水板排出，但由于路基两侧排水不畅，致使涵洞中雨水、土体中地下水未能排出，则排水板下部具隔水作用的粉质粘土受地下水长时间浸泡，形成一定的扬压力，并劣化其物理力学特性，再加之上部松散—稍密填土中的动水压力及容重的增加，最终导致该段路基发生滑动。

3 滑坡稳定性评价

3.1 滑面形态及计算工况

据该路基滑坡后缘变形特征、钻孔揭露坡体滑动点及前缘鼓胀剪出带的位置，另据《滑坡防治规范》（GB/T 38509）等规定，该滑坡应采用圆弧形滑面条分法计算其稳定性和剩余下滑力，计算工况为自重工况和自重+暴雨工况。

3.2 计算参数及计算结果

据勘察成果、滑坡稳定性反演，并结合当地经验，该路基滑坡滑体重度为20.0kN/m3，内聚力5kpa，内摩擦角为35°；软塑状粉质粘土重度为19.5kN/m3，内聚力9kpa，内摩擦角为5°；可塑状粘土重度为19.4kN/m3，内聚力10kpa，内摩擦角为7.5°。

据《滑坡防治规范》（GB/T 38509）规定，圆弧形滑面采用传递系数计算滑坡稳定性，其计算公式如下：

据《公路路基设计规范》（JTG D30），正常工况下的边坡设计安全系数Fs取1.15，非正常工况下Fs取1.10，则该其中滑坡的稳定性和剩余下滑力计算结果为天然工况下稳定性系数为1.03，为欠稳定，剩余推力为773.6kN/m，暴雨工况下稳定性系数为0.85，为不稳定，剩余推力为1578.6kN/m。