公路滑坡防治与实例

文章编号：1009-6825（2012）32-0170-03

公路滑坡防治与实例分析

收稿日期：2012-08-20

作者简介：李海喜（1972-），男，高级工程师李海喜

（山西省交通规划勘察设计院，山西太原030012）

摘要：通过对滑坡类型及成因的认识，采用数值模拟及相关规范规程计算，针对性的制定相应的解决措施，并通过实例来阐述治理方案的重要性，以期有效、经济、合理的解决公路上的地质灾害。

关键词：地质灾害，滑坡，数值模拟，实例分析

中图分类号：U418．56文献标识码：A

1概述

伴随着国民经济的快速发展，公路交通也迎来了前所未有的发展机遇，高速公路、干线公路犹如雨后春笋，蓬勃发展。然而由于我省地质复杂多变，公路在建设、运营的过程中，公路的地质灾害频繁发生，给安全运营带来严峻的考验。公路工程自身的特点是一项空间跨度很大的带状体，跨越不同的地区，不同的地质环境。随之而来的会影响到周边的生态环境与地质环境，并形成了我们常见的几类典型公路地质灾害，如：滑坡、崩塌、泥石流等。

在公路地质灾害频繁发生的今天，如何防范地质灾害是我们公路人应该时时刻刻提醒自己的责任。我省在经过10年的快速公路建设期，总结出公路地质灾害研究主要的指导思想是“以防为主、防治结合”。首先从理论上分析公路地质灾害产生的原因，期间结合现场勘查，对灾害进行细致合理的分类与评估，针对性的提出解决办法，并尽可能的应用推广到其他项目中，从而减少此类事件造成的损失。在众多公路地质灾害中，滑坡是最常见也是危害较严重的一种，本文就滑坡为研究对象，进行相应分析并提出处理措施。

2滑坡的认识及形成原因

斜坡上的岩体或土体因种种原因在重力作用下沿一定的软弱结构面发生整体顺坡下滑的现象或过程称为滑坡。我们对滑坡可以从滑坡的体积、滑坡的滑动速度等几个方面认识。体积上：小于10ˑ104m3为小型滑坡，10ˑ104m3 100ˑ104m3为中型滑坡，100ˑ104m3 1000ˑ104m3为大型滑坡，大于1000ˑ104m3为巨型滑坡；滑动速度上：肉眼难以看到运动，只能通过仪器观测才能发现的称蠕动型滑坡，肉眼可以观察到且每天滑动数厘米到几十厘米的称慢速滑坡，每小时滑动超过十厘米到数米的称中速滑坡，每秒滑动在数米以上的为高速滑坡。

从地质上来看，由于我省处于黄河中游峡谷和太行山之间，地层发育全面，在其地层中二叠系、石炭系的煤系底层发育全面，是主导省内频发滑坡的主要原因之一。从地质构造来看，山西断隆属中朝准地台近中央部位，北抵内蒙地轴中部，南接秦岭褶皱系，西边是鄂尔多斯台坳，东以太行山东侧大断裂为界同华北断坳分开。省内地层在多次构造作用下，岩浆岩分布较广泛，第三系以前的灰岩、砂岩、泥岩及煤系地层，岩层破碎，节理裂隙发育，风化程度高，区域性的第四系的黄土以及堆积土，松散，强度低，对山西省高速公路滑坡的分布具有控制性因素。

大量的降雨也会对滑坡有很大影响。其主要表现在，大量的雨水没有及时排出，下渗到土层中，使斜坡的土石层饱和，导致增加斜坡的重量，土石层的抗剪强度降低，滑坡出现。

其次地震也会对滑坡有较大作用。地震的剧烈震动会导致斜坡内土石结构发生变化与破坏。原有结构由于震动发生松动、撕裂等，并且在地震过程中地下水位持续变化，这样对斜坡稳定有着极其不利的影响，并且伴随地震会有几次甚至是几十次的余震，在余震的反复冲击力下本来不稳定的斜坡体就发展成了滑坡。

3滑坡防治措施

实际中滑坡的产生并非单一因素造成的，它是多个因素共同作用的结果，只有通过现场勘察和分析计算后才能给出实际的防治结果。

3．1消除和减轻地表水和地下水的危害

为了减少因地表水造成的危害，在滑坡边界修截水沟，在滑坡区内修排水沟，在表层覆盖浆砌片石，防止地表水下渗。为了排出地下水，应结合当地的地质结构特征和水文地质条件，排水方法有：水平钻孔疏干；垂直孔排水；竖井抽水；隧洞疏干；支撑盲沟。3．2改善边坡岩土体的力学强度

改善岩土的力学强度，增强抗滑能力可以有效的提高滑坡的稳定性。在实际工程中常见的措施有：1）削坡减载，用降低坡高或放缓坡角来改善边坡的稳定性。削坡设计应尽量削减不稳定岩土体的高度，而阻滑部分岩土体不应削减。此法并不总是最经济、最有效的措施，要在施工前作经济技术比较。2）边坡人工加固，常用的方法有：修筑挡土墙、护墙等支挡不稳定岩体；钢筋混凝土抗滑桩或钢筋桩作为阻滑支撑工程；预应力锚杆或锚索，适用于加固有裂隙或软弱结构面的岩质边坡；固结灌浆或电化学加固法加强边坡岩体或土体的强度；SNS边坡柔性防护技术等。

4滑坡防治实例分析

4．1工程概况

某高速公路滑坡里程范围为K178+965 K179+180。拟设路线横穿滑坡段工程类型为挖方路堑。该平面上呈厚舌状，主轴长约240m，宽约140m，总面积约33600m2，滑体最大厚度约38．6m，平均厚度约20m，总体积约75万m3，属于中型牵引式滑坡。主滑动方向59ʎ，垂直于路线走向，前缘位于路线中心。

滑坡区属于黄土丘陵区地貌。受雨水冲刷，地表形成支离破碎的沟壑地形。侵蚀冲沟方向为北东至南西向，宽度为20m 110m，切割深度9m 49m，呈树枝状形态。小面积的基岩出露于沟底两侧。滑坡位于一北西向黄土梁上，坡角17ʎ 22ʎ，平面上呈扇状，地形呈近阶地状，两侧以冲沟为界，西侧冲沟切割较深，基岩裸露，东侧冲沟深约20m，均为黄土冲沟；滑坡后缘高程990m 1001m，前缘高程921m 924m，相对高差60m 70m；滑坡中部发育有多处错台、裂缝及塌陷，错台高度0．1m 1．5m，裂缝宽

·

071

·第38卷第32期

2012年11月

山西建筑

SHANXI ARCHITECTURE

Vol．38No．32

Nov．2012

0．1m 1．5m ，滑坡总体图见图1

。

图1滑坡总体图

4．2数值及计算分析结果

1）滑坡体主轴横断面数值模拟，模型如图2所示，参数取值

见表1。

图2滑坡主轴横断面数值模拟

0.00026.25052.50078.750

105.000

表1

滑坡体主轴横断面数值模拟参数取值

名称序号

1

234普通软弱岩石次坚硬岩石坚硬岩石类型莫尔—库仑莫尔—库仑莫尔—库仑莫尔—库仑弹性模量E 500050000200000600000泊松比v 0．30．30．250．2容重Y 18232526容重（饱和）19232526粘聚力C 16．6202050摩擦角φ11．8333540抗拉强度/tonf ·m －2

222040K 0

0．5

0．7

1

1．5

计算所得位移图见图3。平面单元应变应力图见图4。平面单元剪应变图见图5。

图3主轴横断面位移

0.000

26.250

52.50078.750

105.000

DISPLACEMENT DXYZ ，m

2.8%4.0%4.1%4.0%4.3%

4.3%4.2%

4.3%4.0%

4.7%

4.5%

5.2%

5.1%

4.8%

12.6%

27.1%

+3.18505e-001+2.98599e-001+2.78692e-001+2.58786e-001+2.38879e-001+2.18972e-001+1.99066e-001+1.79159e-001+1.59253e-001+1.39346e-001+1.19440e-001+9.95329e-002+7.96263e-002+5.97198e-002+3.98132e-002+1.99066e-002+0.00000e+000

2）采用传递系数法折线形滑面稳定系数F s 计算公式对滑坡进行计算，计算模型见图6。滑坡推力计算简表见表2。

表2

滑坡推力计算简表

滑坡主轴断面

计算参数c /kPa φ/（ʎ）16．611．8

剩余下滑力

kN 稳定系数409．4

0．9870

剩余下滑力/kN

K =1．205683．6

滑坡稳定性分析：通过数值模拟及传递系数法计算分析，天然状态下，其最终稳定系数为0．9870，说明滑坡目前处于不稳定状态，与野外定性评价滑坡整体稳定性结果及检测数据基本吻

合，检测数据结果见图7。

图4平面单元应变应力

0.00026.25052.50078.750

105.000

HO -PLSTRN STRESS SXX ′，tonf/m 2

5.0%13.7%13.5%１１.５%１７.０%１２.８%１２.１%９.８%３.０%０.９%０.２%０.２%０.２%０.１%０.０%０.０%+1.76332e+000

-5.16381e+000-1.20909e+001-1.90181e+001-2.59452e+001-3.28723e+001-3.97994e+001-4.67266e+001-5.36537e+001-6.05808e+001-6.75080e+001-7.44351e+001-8.13622e+001-8.82893e+001-9.52165e+001-1.02144e+002-1.09071e+002

图5平面单元剪应变图

0.000

26.250

52.50078.750

105.000

HO -PLSTRN STRAIN Max Shear ，None

0.0%0.0%0.1%0.2%0.3%0.5%2.1%

4.5%

5.9%

7.4%

8.4%

8.9%

8.8%

8.1%

10.2%

34.8%

+2.25964e-002

+2.11891e-002+1.97819e-002+1.83746e-002+1.69673e-002+1.55600e-002+1.41527e-002+1.27454e-002

+1.13381e-002

+9.93084e-003

+8.52356e-003

+7.11627e-003

+5.70898e-003

+4.30170e-003

+2.89441e-003

+1.48712e-003

+7.98367e-005

图6滑坡主轴断面计算模型（单位:m ）

2.1012.7

3.10

30.1038.583.15

55.79

18.04

81.63

1∶10.6

1∶11.2

1∶1

.0

1∶4.0

1∶9.1

1∶2.8

0.0500.000-0.050-0.100-0.150-0.200-0.250-0.300-0.350-0.400-0.450

m

L2L3L5L8L9L14L16

3.25

4.244.214.184.154.124.94.6

4.33.313.28 4.27

日期

图７滑坡监测点沉降变化折线图

4．3处治方案

方案构成：1）卸载土方；2）设置片石混凝土抗滑墙；3）设置干砌片石挡渣墙；4）完善排水构造物设置和裂缝及陷穴的回填。

图8主轴横断面处计算模型

１０kV 电杆

未卸载部分

路中心线抗滑墙

按设计方案处治后：主轴横断面处1．20的安全系数下，未卸

载部分主轴断面剩余下滑力为10644kN （对应模型见图8。未卸

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171·第38卷第32期2012年11月

李海喜：公路滑坡防治与实例分析