公路边坡稳定性分析及锚固治理措施研究

公路边坡稳定性分析及锚固治理措施研究

发表时间：2018-12-29T09:09:21.477Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：陈进曹杨飞

[导读] 介绍某公路K48+200岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程，为类似工程提供参考和借鉴。

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摘要：以道路滑坡为研究对象，介绍某公路K48+200岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程，为类似工程提供参考和借鉴。

关键词：公路边坡；稳定性分析；锚固治理；设计

前言

我国是一个地质灾害频发的国家，随着人类工程活动项目的增多，人为作用引发的地质灾害数量在逐渐增多，造成的损失也愈加严重。地质灾害中尤以滑坡地质灾害最为突出，发生的频率最高，特别是在山区地形中危害最广。本文以劈山开挖形成的岩质边坡为例，介绍岩体滑动边坡稳定性分析和预应力锚杆（索）锚固治理的设计过程。

1 工程概况

某公路是由劈山开挖修筑而成，其K48+200段边坡为岩质边坡，坡长120余米，高20余米，坡向100°，坡度35～47°。该公路建成运营1年后，K48+200段坡体发生滑动变形，边坡混凝土支架部分断裂，坡脚排水沟壁因膨胀开裂，逐步形成破坏性滑坡，严重影响到公路质量与使用。为有效控制公路危害，在公路勘测和稳定性分析的基础上，拟采用预应力锚杆（索）作永久性锚固治理。

2 地质和水文地质条件

坡段为基岩丘陵地貌类型，地形起伏较大。地层为白垩系下统碎屑岩组，主要以泥质粉砂岩夹薄层泥岩为主，岩层为中厚状，产状140°∠12°，坡面岩石风化程度中等偏微风化。岩层发育过程中，形成两组倾斜度大的裂隙，呈张裂状，分布均匀，内有粘性土填充。坡段所处地势较高，其地下水主要来源于大气降水补给，即季节性基岩裂缝水。在雨水充沛的季节，降水部分渗入基岩使裂缝充水，形成季节性地下水体，再通过陡倾斜裂隙逐渐下渗，以季节泉形式在坡脚排泄。

3 边坡滑动特征

3.1 形态特征

通过实地走访和现场调查，发现边坡滑坡形成的主要原因是残坡积土堆积造成的。破段后缘高程421～434米处有多条裂缝，且裂缝大小和长短不一，从平面上来看裂缝呈圆弧状，延展性较好，汇入后整体形成一条长约130m、宽为5～30cm的主裂缝。滑坡边界明显，地表有明显的开裂下陷，且滑坡不同部位也有程度不一的变形，具体如图1、图2所示：

图2 滑坡后缘

从上图可见滑坡平面呈弧型，整体坡面较缓，滑动主方向约为134°，斜长约39米，宽约150米，厚约4.5米，由此可知面积约5850平方米，体积约2.6万立方米，隐患体前沿坡度较陡，约45°左右，切坡高0～8.0m。

3.2 滑坡结构特征及类型

滑坡主要由三部分组成，即滑坡体、滑带（面）及滑床（图3），其结构特征具体如下：

①滑坡体物质组成

滑坡体物质主要为粉质粘土，偶夹巨大块石，其中粉质粘土层较厚，厚度一般多在1.6-8.9米之间。总体来说，滑坡体具有土体结构松散、土石分配不均等特征。

图3 工程地质剖面图

②滑带（面）特征

滑坡主滑面基本沿岩层面分布，其中，滑带中下部位于残坡积层与基岩接触带附近，滑带后缘位于基岩面以上的残坡积层中。滑带地段一般是通过钻孔揭露，存在科技揉搓及挤压片理化现象。滑带物质主要为土黄色及褐黄色粉质粘土，偶夹碎石，呈饱和状态。就其剖面形态来看，滑面呈弧形，前缘至后缘，其坡度前缓后陡。

③滑床特征

结合钻孔揭露资料，滑床上部为全风化凝灰岩（局部粉质粘土层），呈灰褐色、褐黄色及青灰色，厚度为12.7m-23.7m，因岩石风化严重，发育有风化裂缝，岩芯多呈土柱状，局部间夹少量块状、碎块状，岩层松软力学强度低。滑床中部为强风化凝灰岩，厚度为3.1m-4.1m，风化强烈，发育有风化裂缝，岩芯基本呈块状、碎块状，块径多为1cm-4cm，局部少量短柱状，除此外还有少量风化碎屑物。滑床下部为微-未风化的凝灰岩，岩石坚硬且密实度高，没有发育裂缝，岩芯完整性好，多呈柱状，岩层产状150°∠60°。

④滑坡类型

根据不同层面划分滑坡可分为多种类型，下面主要从物质组成、滑体厚度、运动形式、滑坡体积等方面进行划分。首先从滑坡体组成物质上，该滑坡属残坡积层土质滑坡，沿基岩风化壳层面产生滑动；从滑体厚度上属浅层滑坡，其滑坡体厚度一般在10m 以内；从运动形式上属牵引式滑坡，下部先滑，上部失去支撑后再滑；从滑坡体积及成因上属小型工程滑坡。

位于边坡中南端的岩体发生滑动变形，滑体前缘位于坡面南段，滑体后缘张拉裂缝位于坡顶北部，裂缝落距为15cm～30cm，缝深1.1m。滑体长、宽皆为44m，主滑方向为140°，滑动面破碎带影响范围，宽及78m，高及坡顶外15m。经勘测，滑动体厚度为2～12m，滑体体积约17000m3。

主滑岩体尚属完整，被裂隙切割呈菱块状，而滑体周边岩石较破碎。结合勘测现状进行分析，该公路边坡已初具滑坡雏形，前缘滑面所处位置在坡脚路沟下约1m处，其结构面属泥岩夹层，岩体顺层滑动。

4 边坡滑动成因与稳定性分析

4.1 边坡滑动成因

结合滑坡成因及滑体特征分析，边坡滑动形成原因是岩性及产状、降水渗入浸泡、构造裂隙切割等因素综合作用造成的。边坡地处桂南多雨区，其岩层主要以泥质粉砂层为主，夹薄层泥岩，泥岩厚度一般为5～10cm，其土质松软强度低，受季节性地下水浸泡，泥岩易产生泥化形成层间软弱结构面，岩层倾角小于坡角，从而容易导致斜坡岩体向临空面滑移。滑体后壁呈折线状的①170°∠73°、②75°∠75°，发育形成陡倾斜裂缝，裂缝延伸长，切割深，以赤平投影图分析，两组结构面楔形体交线产状为126°∠72°，岩体滑动方向和后壁倾角受裂隙组合结构面控制。

4.2 稳定性分析

取滑体主轴方向单宽岩体，基于两组结构面构成滑体的平面剪切破坏边坡进行稳定性计算分析，过两结构面交点作垂直线CD，将滑体分成Ⅰ、Ⅱ两部分，以两滑块平面滑动型进行计算分析。设块体Ⅱ对块体Ⅰ的推力为P，块体Ⅰ的下滑力为S，抗滑力为F，地下水对块体Ⅰ、Ⅱ的浮托力分别为U1、U2，在滑动面充水且不考虑动水压力条件下的边坡稳定性系数为KS，则：

结合上述公式，分别对滑体自重条件和滑动面充水条件下的岩体稳定性进行计算分析，其结果如表1所示：表1 边坡稳定性分析计算表