广砚高速公路k段高边坡变形机制及处治措施

广砚高速公路K198段高边坡变形机制分析及处治措施摘要：广(南)砚(山)高速公路K198+560～640段的滑坡是古滑坡的复活,对对高速公路施工与营运造成很大威胁。文章在研究滑坡形态特征、工程地质特征和变形特征的基础上,从开挖卸荷和大气降水等因素分析了诱发滑坡复活变形的主要原因。并采才了格构梁和桩联合支护边坡。成功的实践表明，这是一种既安全可靠，又经济合理的路堑边坡滑坡整冶措施。关键词：高速公路；高边坡；变形机制；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。正在加紧建设的云南广(南)砚(山)高速公路系国家“五纵七横”国道主干线衡(阳)昆(明)线上的重要路段。该公路起于广南鸡街，至于砚山县城，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地形地貌滑坡位于云贵高原东南向桂东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构造及地震陈该区位于逗南岭纬向负构造体系奇的西端，铸黔桂经向棍构造带的励西南缘，运青藏滇缅茫印尼巨诊型汇“扔歹绒”园字构造体郊系中部东只支的东侧赶。滇越巨判型旋扭构泡造体系的酿旋回面在瑞本区内也柱是明显存小在的。根辫据《中国黑地震动参鸽数区划图掌》散（照GB18富306筒—乏200桃1域）规定，辱广南、砚道山县抗震自设防烈度艺为榆V锈I可度，设计那基本地震抱加速度值氧为帮0.毁05雅g况，地震动泥反应谱特权征周沸期肚0.3姓5委～阔0.4廉0询秒构,和采用简易调设防。标2.金4棕水文地质吊条件露区内地下童水以孔隙太潜水和基有岩裂隙水匙为主。勘竹察期诚间答,栏愿钻孔测得个水位为恰7.5扇～股11亮.熊2哀米，滑坡考体内地下奋水位随地驼形变化较叶大南，同时受恭雨季地表盲迳流影响网严重矿，地下水酬以基岩裂唤隙水按、第四系电松散岩类巧孔隙水哪为主，埋饿藏较浅，钉富水性强赶。种3绩绿坡体变形普特征菠3.1浪霞坡体变形冤工程开挖盯后，坡体堡蠕动变形遥，后部呈栗台阶状，楼裂缝广泛验发育，前孙缘呈陡坡住状，其中偏，由于次赶级滑坡的梦蠕动变形徒，滑坡体荡后缘产生跑多条新鲜蜓的垂直脾拉沃—剃张裂翁缝桥(谈图吩1南)惊，裂缝相侍互平行，叉在坡体上疲呈扇形，患最长者汗约逢30健m曲，宽约映为用2逗～闭3c漫m挂。此外，邻在坡体表木面中部出嘱现细微小竹裂纹，这瓜些裂纹在愈数量上有报不断增多肤、尺寸上叫有不断扩碑展的趋势索。花图路1胆左元K19凯8轰段滑坡平汪面图冒3.2门巧坡体滑塌茧滑塌现象春主要发生期在挂K198场+60辛0释～葬64蛾0夸段开挖形坟成的高陡特边坡附朋近捏,蝇这种滑塌现现象自开身挖完成以行来到全面辛整治之前灵时有发生干，坡脚附川近会产生脊许多蒙拉植—迁张裂缝，稿并向坡体饶内递进式蝇扩展，坡撇上时有松凤散土块自茧行塌落。缘滑体有两凉个滑动方裂向，其一命是向公路边临空面方岂向滑塌，望另一方向底是顺层滑侦移，即顺峡滑坡体主裙滑轴方向贯滑移。纺4意奏滑坡发生太机制分析帜4.1桥奶开挖卸荷厕边坡被切匹削后，坡捧体临空菌面虫的切岩土体榴应力释放杠，岩步土针体结构逐扮渐松弛，柏坡体上出践现了不同鼠程度的卸捏荷裂缝，圣随着应力轧的进一步哪释放，在渴坡体后缘喊将会出现秧拉张裂缝杠[4~5墙]彻。徐如献图散2摧所示高煌边扑坡，边坡盗岩做土猪体坏中狮A状点的初始毙应力为逆、鼠（一般为错受压），校边坡开挖屑后，岩封土目体夜中朗A迅点的应力搂调整为李、邀。尤其是篮，它可能陡为拉应力娃或后为深0良。因此斤，构A钱点应力经往历了一个胃从压到拉妨的复杂的绕变化过程馆。然而，刚由于岩体鼓的抗拉强肺度很弱，榆拉应力的醒存在直接勇影响到岩戏体的强度叫和稳定。敞图趴2蚀骡高摄边辫坡开挖的耽卸荷作用偏4.2调如降雨入渗抵影块响必顶区内降雨且量大、集墙中、持续筋时间长。渡其对边坡帮而言降雨染的不利作森用表现在塔两个方面兽：抬高地且下水位和牲降低岩土致体的抗剪您强度傻[穷6可]柳。剂滑坡体岩农性为亚粘烦土含延角砾、角啦砾土含碎辩石、凉碎石掩土含枝块石欢，吸水性干较强；吓滑床岩性阶为泥岩、衡砂岩，唐透水性较旧差。一般沿说来，降古雨时雨水护渗入岩土滋体表层造袄成表层的和饱和度增产加，然后军逐渐向下久部移动。搅在渗透路诸径较短的但坡脚部雨千水首先达穿到不透水纷层，并在瞒这一部位侍积聚。此诞后坡脚的令饱和度逐炎渐增高而丙后形成浸脱润线。以样后雨水的仪渗透主要牌是造成坡仁脚的浸润茄线的上升耀和移动。铃可以这样翼认为，降童雨入渗的速过程主要孝是非饱和去岩土体变残为饱和岩蝶土体的过立程。以浸棵润线为界凯，水分的幕增加主要早发生在界型线以内，这表现为岩始土体由非流饱和变为富饱和。当宅然，边坡民失稳的直宵接原因还池有岩土体侍抗剪强度胀降低，孔输隙水压力卡的上升和双土体重量蛮的增加。未通过试验烟确定，抗定剪强度变监化主要是泻因为粘聚牵力的降低简，由水分颠增加引起穗岩土体饱突和可以使骗土的粘聚功力降低到授干燥时倾的幸1/1进0训。同时，醉一般情况芽下，同种坊岩土体，台非饱和时绸的抗剪强警度一般大押于饱和时哀的抗剪强零度，而且糖非饱和岩重土体的抗躺剪强度随傲着含水量再的增大而甘减小。降灰雨造成的回非饱和区换岩土体抗姐剪强度的覆降低也是是造成边坡筐失稳的一委个重要原悦因。酿4.3柱饺工程扰动解路堑开挖于使滑坡体箭完整性遭播受破坏和旁整体强度散降低，成攀为滑坡体况复活变形翼的外部因猎素纷[7]漆，该滑坡肚在开挖前涉是稳定的曲，是由于耻没有外在所因素的扰绑动影响，冶根据现场蒜观察分析翻，滑坡体咏是从边坡写第一级坡诵中部剪出逢，从而可李以断定，昼该古滑坡者的抗滑段挪已经被切菜断，滑坡绒体上部分催潜在滑动个面的抗剪蛾强度不足捆以抵挡下踩滑力。另划外，滑坡溉体上出现售了高边坡田，形成了岁临空条件延，为重力怀作用更有戚效实施提厕供了前提滩。远5安处治措施即5.1含雪削方减重衫从工程地申质资料我忧们可以知恶道到坡中烘表面是帽约皆8它m核厚的坡积教土层，所辱以拟放搅缓坡K198爷+56雪0善～挽K198左+64钻0弊第二级边程坡，适当绘削方以减柄轻坡体的份自重。这蛛样既可以穷减小剩余行下滑力，貌又可以防原止因坡积喷层岩体因肠风化作用掏造成的落缝石而影响设行车安全件。格5.2淹醋排水工程书5.2.成1弯袍地表排水心由于第四梁系残坡积晕层结构疏涝松，透水妖性较好，申因此应平看整夯实山缺坡坡面，叹用粘土填姐塞滑坡后响缘和滑体骗上的裂缝相，防狱止坟坡面径流便汇集下渗榴至滑体内米部寻，讯同时，喊在距离滑航坡后缘裂巴缝疾5菌m允以外的稳法定斜坡面天上设置环庄形外围截蓝水排水沟尖。侨根据地形睡设置一条孝绕滑体外畜围截水沟帜，断面尺咸寸是以该骨地区最大运降雨强度校时水流不用漫沟为标页准，沟底碍高程和沟糠底比降以党顺利排除项拦截地表扩水为原达则框,薪水沟在平宅面上郑呈怎“骂人镜”辆字形展布出。圣5.2.缺2弹坡内排水携所在区域境的降水十反分丰富，旅且滑坡体悬岩土体渗育透系数较蝴大，当降冒水后，雨高水会很快太渗透到坡社体内，使锻切坡的抗扮剪强度降季低，在滑磁坡上路段牧我们采取些以响下位2戴种方式进冬行排除坡玩内积贱水诊:展倍①蝇平孔排水略。在驱第河1犬级边坡芽和绑第冠2壳级边坡下索部采爆用锹PV罢C座有孔排水叮管进行排这水。塑料基排水管长律度为达到狂潜滑面附疏近为准，俩直径施为立10c变m辜梅花型布家置辆,校排水管稳设帅5俗%仁坡度以利栽排水，这纵种方式主见要是排除仁深层积水祸。垃②浇在匪第煮2犁级切坡设解置支撑渗开沟排水。骑支撑渗沟厌宽劣2m艘,载底部采艺用狗M7.霜5枪砂浆砌片连石裹,稻两边及背渗部采用砂玉夹卵石作馅反滤绕层暑,茂中间用干体砌片石。映5.3厅命护面工程计边坡凌空土面主要是旷由宜第四系术（档Q支del蒸）穷角砾土含伶碎石、川第四系者（惭Q雨del煮）类碎石土含冶块石衡组成，此骗种岩土体硬暴露于地踪表极易松第弛，容易柱使雨水沿捆裂缝渗入岗坡体内和太发生局部暮失稳现象阀。在悼K198温+56插0三～鲜K198恋+64拌0摄段边坡防祥护采用现爱浇砼拱形捆格植草，托先对坡面侄坡面进行册清理、锤妄面处理，凭然后习用蹄C1争5照砼浇注拱党形格构，饲格构应紧叫贴坡面，侦最后在框逢内植草。狼5.4冠饰支挡工程活从计算可志知斑咽B丰-户B舟,银剖面处（血公路桩号姓K1亿98+6闲2蚊0念，体图武1抗），地勘火资料显示枣该剖面沿哲滑面的稳帽定系数栏为幼0.8简2许＜翁1耽，处于不祸稳定状态患。考虑刷乎方减载后唐，经计算旗，剪出口胞处剩余下丙滑嗽力头552K丙N/昨m纸，存在失挠稳可能，偏所以痛在奇K198绞+56眠0晕～斧K198梳+64锦0巨段距路中侧心线左扮侧县30.艳4宴米挖方边枯坡平台处披设置一游排踢2×1.英5贷米的抗滑像桩，桩间室距勉5鞭米，铅共稠1缴7甲根，根据此潜在滑动奋面实际深较度确定桩狂长；为减格少对边坡划的影响，面该段右侧模边坡平台垫加宽假为因5.稻0东米，保证旅抗滑桩侧吼的侧向余恩宽。6结论屠（我1每）研究表鸟明，该高同速公路高艺边坡的变愁形以施工指时切断滑甜坡抗滑段泻为基础，窑继而出现母滑移变芒形拐,序若不及时壶控制，边驱坡将发生户整体失稳翅破坏。考（崖2钻）施工过施程中的连逗续降雨降耀低了潜在貌滑动面的扰抗剪强度算，为边坡却失稳发生临提供了外浓在诱发因强素。应（壁3初）开挖卸鄙荷为坡体嫂产生希拉西—攀张裂缝提慢供了动力畏，边坡被止削陡，为庭重力作用批的良好实稳施提供了新前提。参考文献棒[1]打颂张红程兵墨,费金德破山爽.曲影响云南较省滑坡泥恢石流活动拘的几个自虎然因购素斧[J]尊.扛水文地质躁工程地质质山,200却4(5)绵,3踩8乡～职41.撇[2]燃腹尹洪狗峰跟,拐谢织晨博负,虚赵屑逐体谊.哥尼云南省新涝平县地质掘灾害发育瓜特征及防貌治对策研哀究边[J]罚.谦长春工程珠学院学捞报驱(烦自然科学严版脏),20虏06,7倦(2),肝5梨4绵～青56.算[3]刘酸吴监伟扣,他范柱脖国恳,怕张红慢兵做.车云南省山少地地质灾界害及防治扯对改策友[J]劈.己甘肃冶常金灰,200惨5,27虹(3),促7脚8请～呆81.芽[4]靠闸李建部林臭.浴卸荷岩体愁力嘴学滤[M]运.轿北羽京填:雹中国水利都水电出版想社陪,199壮9,练4拨～喇20.盒[免5手]净袭黄润孝秋庭,题唐世促强挂