本文來源于公眾號(hào)：悠游2019

作者：成永剛，博士，教高，注冊巖土工程師，中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)滑坡與工程邊坡分會(huì)理事，中國土木工程學(xué)會(huì)非飽和土與特殊土專業(yè)委員會(huì)常務(wù)委員和交通巖土工程專業(yè)委員會(huì)委員，國際工程地質(zhì)協(xié)會(huì)會(huì)員，中國國家公路建設(shè)項(xiàng)目評(píng)標(biāo)專家，四川省交通運(yùn)輸專業(yè)人才教育專家。

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四川省藏區(qū)位于我國地勢由第一階梯的青藏高原向第二階梯的四川盆地過渡帶，峽谷深切、岸坡陡峻,地層巖性多變，氣象條件惡劣而水系發(fā)達(dá)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地震頻繁，形成了極其困難的工程建設(shè)條件。

自第四紀(jì)晚更新世以來，由于青藏高原強(qiáng)烈抬升、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈活動(dòng)和河流強(qiáng)烈侵蝕下切，造成川西藏區(qū)第四紀(jì)堆積體具有分布的廣泛性、成因的多樣性、性質(zhì)的復(fù)雜性等特點(diǎn)。工程建設(shè)中堆積體坡體病害呈現(xiàn)出持續(xù)高頻的特點(diǎn)，對工程建設(shè)形成了嚴(yán)重的安全隱患。它一方面造成了工期嚴(yán)重滯后，成為典型的“卡脖子”工程；另一方面造成大規(guī)模工程變更，甚至出現(xiàn)工程報(bào)廢，形成了很大的社會(huì)負(fù)面影響。

基于此，以川藏高速公路某高位堆積體滑坡后形成的高大邊坡預(yù)加固為例，對其穩(wěn)定性分析、參數(shù)選取，以及下滑力計(jì)算和工程處治方案的確定原則進(jìn)行探討，以期能為類似堆積體高邊坡的處治提供一定的借鑒。

一、基本情況

項(xiàng)目區(qū)以大橋的形式布設(shè)于河流左岸斜坡坡腳，2016年7月27日19時(shí)，大橋內(nèi)側(cè)高位堆積體突然發(fā)生體積約12萬方的滑坡，瞬間推倒下部高62m的23#和24#柱式橋墩，造成直接經(jīng)濟(jì)損失近千萬元�；�坡發(fā)生后，需對滑坡后壁和側(cè)壁形成的高約70.0～130.0m、坡度為57～69°的堆積體高邊坡進(jìn)行處治。

圖1 高位堆積體滑坡全貌

二、高位堆積體的地質(zhì)環(huán)境

‍‍‍‍‍橋‍下河流為典型的暴漲暴落型山區(qū)河流，岸坡屬于在基座式河流階地基礎(chǔ)上發(fā)育而來的突出狀山脊。脊背較窄而相對平緩，前緣臨空面呈“三角形”狀。場地基本地震烈度為Ⅷ度，地震動(dòng)峰值加速度為0.2g。

坡體呈二元結(jié)構(gòu)形態(tài)。高位堆積體自然坡度約45～50°，上部為厚約3m，為稍密～中密的碎塊石土崩坡積層（Q4），其下為密實(shí)、局部膠結(jié)，最大厚度約75m，滲透系數(shù)0.003m/d的沖洪積層漂卵石層（Q3）。下伏基座為元古界花崗巖，其中發(fā)育產(chǎn)狀140︒∠46︒和210°∠47︒的平直結(jié)構(gòu)面，由此形成的“楔形”結(jié)構(gòu)面嚴(yán)格控制了土巖界面的形態(tài)。山體自然植被茂密，喬木高大挺拔。

圖2 大仁煙高階地坡體工程地質(zhì)剖面圖

三、高位堆積體自然狀態(tài)下坡體穩(wěn)定性分析

1、坡體主要由密實(shí)度高、有一定膠結(jié)的沖洪積體構(gòu)成，地表坡度平順，地表植被發(fā)育。坡體前部的河流已下切至花崗巖基座以下，對堆積體的穩(wěn)定性基本沒有影響。

2、山脊的脊背較窄且兩側(cè)沖溝發(fā)育，構(gòu)成坡體的沖洪積層密實(shí)度高而滲透系數(shù)很小。因此，地表水和地下水對坡體的穩(wěn)定性影響非常有限。

3、從地震文獻(xiàn)看，區(qū)內(nèi)近700年來具有破壞作用的地震共5次，地震烈度為Ⅶ~Ⅷ度。從地質(zhì)歷史上分析，全更新世堆積體形成下切的一百多萬年來，沒有人類記載的強(qiáng)震數(shù)量可能更多，震級(jí)也可能更強(qiáng)。而從坡體形態(tài)來看，高位堆積體沒有發(fā)生地震作用下的整體失穩(wěn)情況。

基于以上天然、暴雨和地震三種工況下坡體穩(wěn)定度的分析，表明堆積體坡體在自然狀態(tài)是穩(wěn)定的。

四、高位堆積體工程狀態(tài)下失穩(wěn)原因分析

特橋施工平臺(tái)的施作時(shí)在坡體下部，切穿土巖界面部位形成了高約16m、寬約30m的工程邊坡，極大弱化了依附于花崗巖楔形結(jié)構(gòu)面的巖體“閘門”鎖口作用，造成坡體應(yīng)力調(diào)整擠壓“楔形體”端頭的“關(guān)鍵塊體”，最終使其在高應(yīng)力作用下發(fā)生“潰決”，導(dǎo)致基座上部的高位堆積體在“閘門效應(yīng)”的作用下，巨大的勢能快速轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，依附于楔形結(jié)構(gòu)面控制的土巖界面高速下滑，直接沖毀了前部的特大橋。

五、高位堆積體高邊坡潛在滑面參數(shù)分析

1、自然坡度是巖土體物理力學(xué)性能的外在綜合反映，即自然坡度是類均質(zhì)堆積體綜合內(nèi)摩擦角的近似反映，即不小于45°。

2、滑坡滑動(dòng)后拉裂形成的陡峭后壁為主動(dòng)破裂面，故依此得堆積體的綜合內(nèi)摩擦角為48°。

3、 滑坡發(fā)生前原自然坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，依據(jù)安全的原則，取原自然坡體穩(wěn)定系數(shù)不小于1.1進(jìn)行反算得堆積體的綜合內(nèi)摩擦角為47.1°。

4、滑坡發(fā)生時(shí)的主滑方向與側(cè)界的綜合夾角約25°，故依此得堆積體的綜合內(nèi)摩擦角為50°。

綜上，堆積體的綜合內(nèi)摩擦角取最小值45°。

六、高位堆積體高邊坡安全系數(shù)分析

滑坡發(fā)生后直接對下部的特大橋造成了毀滅性影響，形成了不良社會(huì)影響，故高位堆積體高邊坡工程治理安全系數(shù)取天然工況Fs=1.3，暴雨工況Fs=1.2，地震工況Fs=1.15的規(guī)范上限值。

由此得高邊坡潛在下滑力在天然工況下為4373KN/m，在暴雨工況下為3830KN/m，在地震工況下為為3592KN/m。

七、高位堆積體高邊坡預(yù)加固思路

1、滑坡后形成的高達(dá)130m的高位堆積體高邊坡防護(hù)，應(yīng)嚴(yán)格貫徹“固腳強(qiáng)腰、鎖頭綠化”的防護(hù)理念。

2、坡體潛在下滑力較大，故對高位堆積體進(jìn)行適當(dāng)卸載，以有效減小坡體的潛在下滑力，從而減小工程加固支擋規(guī)模。并通過在高邊坡的中部設(shè)置一處20m寬的平臺(tái)，將高邊坡分為“兩個(gè)邊坡”進(jìn)行處治，從而提高邊坡的整體與局部穩(wěn)定性，有效減小坡面匯水形成徑流的條件。

八、高位堆積體高邊坡工程處治方案探討

1、高位堆積體高邊坡形成的潛在滑體約22萬方，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，卸載方量約4萬方，繼而得坡體的剩余潛在下滑力為1631.3KN/m，較卸載前大幅下降了62.7%。

2、考慮到坡腳“閘門”的有效鎖固對整個(gè)高邊坡具有至關(guān)重要的作用，在距坡腳設(shè)置錨索抗滑樁，與樁前邊坡設(shè)置的錨固工程共同進(jìn)行“固腳”，有效確保對坡腳“閘門”處巖土體的加固。

3、以高邊坡中部設(shè)置的20m寬大平臺(tái)為界，依據(jù)高邊坡整體的“強(qiáng)腰”原則，并兼顧高邊坡的局部穩(wěn)定性，設(shè)置錨固工程進(jìn)行加固。

4、在20m寬大平臺(tái)部位設(shè)置截水溝，有效截排高邊坡上半部分的坡面匯水。對各級(jí)邊坡框架設(shè)置排水肋條，從而有效集中引排坡面匯水。

圖3 建議處治方案的工程治理斷面圖

九、結(jié)語

1、川西藏區(qū)河谷深切、構(gòu)造作用強(qiáng)烈，高位堆積體分布廣泛，在工程建設(shè)前期應(yīng)充分進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，積極采用工程預(yù)加固措施，防止工程滑坡威脅下部線路的安全。

2、高位堆積體的穩(wěn)定度應(yīng)結(jié)合地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)、氣象水文、水文地質(zhì)、地震歷史、工程擾動(dòng)程度等因素綜合評(píng)價(jià)。

3、高位堆積體潛在滑面參數(shù)，應(yīng)結(jié)合堆積體的成因、性質(zhì)、工程前后地形地貌形態(tài)的演變等地質(zhì)條件綜合分析確定。

4、高位堆積體的工程安全系數(shù)應(yīng)依據(jù)對坡體地質(zhì)條件的認(rèn)知程度、所影響的工程結(jié)構(gòu)重要程度、社會(huì)影響、工期等因素綜合確定。

5、高位堆積體高邊坡的工程序治理，應(yīng)嚴(yán)格貫徹“固腳強(qiáng)腰，鎖頭綠化”的坡體加固理念，對高邊坡的整體安全度，以及各級(jí)邊坡和坡面的安全度分別均予以保證。

注：本文是對高位堆積體高邊坡設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化探討。

圖注：原方案實(shí)施后的高邊坡全貌