高边坡变形机制分析及处治措施.doc

xx高速公路K198段高边坡变形机制分析及处治措施1前言我国西南地区地处欧亚板块与印度洋板块碰撞带的东缘附近,新第三纪以来地壳抬升迅速,受之影响,区内各类新构造运动强烈，破坏性地震频繁，近地表岩层结构面发育，风化差异性大[1～3]。广泛存在的不稳定岩土体为滑坡、泥石流的形成提供了物质基础。气候类型复杂，干湿季分明，雨季多暴雨；受其特色地形“V”型谷影响，山区河流水位暴涨暴落，流水侵蚀和搬运作用异常强烈，降雨常常成为滑坡、泥石流等地质灾害的主要激发因素。正在加紧建设的xx高速公路系国家“五纵七横”国道主干线xx线上的重要路段。该公路起于xx，至于xx县城，全线采用四车道高速公路标准建设，计算行车速度采用80km/h，路基宽24.5m，起讫桩号k151+600～k225+500，全长73.9km。沿线属于山岭重点区，地质、地形条件相当复杂，多为高填、高挖路段，施工难度较大。在施工期间经常发生隧道涌水、坍塌、施工引起的古滑坡复活等地质灾害。本文兹以左k198段高边坡开挖后出现严重变形为例，对其变形机制做一些分析。2工程地形地质概况2.1地形地貌滑坡位于xx高原东南向xx溶原过渡之斜坡地带，属剥蚀低中山、构造侵蚀沟谷地貌。由于地壳的间断上升和河流急剧下切，山高谷深，呈“V”字型沟谷发育，一般河流切割深度200~400m，形成构造侵蚀沟谷地貌和剥蚀低中山地貌。河谷谷坡多见凸面谷坡，山顶平缓。工作区地势北高南低。最高点海拔1361.6m，最低点1318.3m，高差43.3m。原始地面坡度30~37º。2.2地层岩性区内地层，主要有第四系（Qdel）亚粘土、第四系（Qdel）角砾土含碎石、第四系（Qdel）碎石土含块石、泥盆系下统翠峰山组（D1c）粉砂质泥岩、砂岩，现将岩性分述如下：(1)第四系（Qdel）褐黄、褐红色亚粘土，局部含强风化粉砂岩角硬塑状，滑动带附近呈软塑～可塑状；(2)第四系（Qdel）褐红、褐紫色角砾土含碎石，松散，稍湿，为粉砂岩风化残积土，局部碎石含量较高，为碎石土；(3)第四系（Qdel）褐红色碎石土含块石，松散～稍密，稍湿，石质为强风化粉砂岩，滑动带见磨光、挤压现象。(4)泥盆系下统翠峰山组（D1c）褐灰、褐红色粉砂质泥岩、砂岩，薄～中厚层状，强风化，砂状～碎石状，局部弱风化，节理发育，岩石破碎，钻孔揭露有一组近垂直节理很发育。2.3构造及地震该区位于南岭纬向构造体系的西端，xx经向构造带的西南缘，xx巨型“歹”字构造体系中部东支的东侧。滇越巨型旋扭构造体系的旋回面在本区内也是明显存在的。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306—2001）规定，xx、xx县抗震设防烈度为VI度，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期0.35～0.40秒,采用简易设防。2.4水文地质条件区内地下水以孔隙潜水和基岩裂隙水为主。勘察期间,钻孔测得水位为7.5～11.2米，滑坡体内地下水位随地形变化较大，同时受雨季地表迳流影响严重，地下水以基岩裂隙水、第四系松散岩类孔隙水为主，埋藏较浅，富水性强。3坡体变形特征3.1坡体变形工程开挖后，坡体蠕动变形，后部呈台阶状，裂缝广泛发育，前缘呈陡坡状，其中，由于次级滑坡的蠕动变形，滑坡体后缘产生多条新鲜的垂直拉—张裂缝(图1)，裂缝相互平行，在坡体上呈扇形，最长者约30m，宽约为2～3cm。此外，在坡体表面中部出现细微小裂纹，这些裂纹在数量上有不断增多、尺寸上有不断扩展的趋势。图1左K198段滑坡平面图3.2坡体滑塌滑塌现象主要发生在K198+600～640段开挖形成的高陡边坡附近,这种滑塌现象自开挖完成以来到全面整治之前时有发生，坡脚附近会产生许多拉—张裂缝，并向坡体内递进式扩展，坡上时有松散土块自行塌落。滑体有两个滑动方向，其一是向公路临空面方向滑塌，另一方向是顺层滑移，即顺滑坡体主滑轴方向滑移。4滑坡发生机制分析4.1开挖卸荷边坡被切削后，坡体临空面的岩土体应力释放，岩土体结构逐渐松弛，坡体上出现了不同程度的卸荷裂缝，随着应力的进一步释放，在坡体后缘将会出现拉张裂缝[4~5]。如图2所示高边坡，边坡岩土体中A点的初始应力为、（一般为受压），边坡开挖后，岩土体中A点的应力调整为、。尤其是，它可能为拉应力或为0。因此，A点应力经历了一个从压到拉的复杂的变化过程。然而，由于岩体的抗拉强度很弱，拉应力的存在直接影响到岩体的强度和稳定。图2高边坡开挖的卸荷作用4.2降雨入渗影响区内降雨量大、集中、持续时间长。其对边坡而言降雨的不利作用表现在两个方面：抬高地下水位和降低岩土体的抗剪强度[6]。滑坡体岩性为亚粘土含角砾、角砾土含碎石、碎石土含块石，吸水性较强；滑床岩性为泥岩、砂岩，透水性较差。一般说来，降雨时雨水渗入岩土体表层造成表层的饱和度增加，然后逐渐向下部移动。在渗透路径较短的坡脚部