关中环线阳郭段某滑坡成因分析与防治对策

时间：2022-09-17 百科知识版权反馈

【摘要】：本文针对陕西关中环线阳郭段K33＋130～K33＋180滑坡，在孕灾环境条件调查的基础上，从地层岩性、地形地貌、气象水文及地下水等方面分析了滑坡的形成原因和致灾机理，并提出了抗滑桩支护、地下排水和回填压脚相结合的综合防治对策。关中环线阳郭段K33＋130～K33＋180段特殊的环境条件使滑坡稳定性较差，多次发生滑移。

廖艳鹤，尹超，梁建铺

（长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室，陕西西安 710064）

作者简介：廖艳鹤（1990－），女，长安大学公路学院硕士研究生，防灾减灾及防护工程专业。

尹超（1987－），男，长安大学公路学院博士研究生，道路与铁道工程专业。

梁建铺（1988－），男，长安大学公路学院硕士研究生，道路与铁道工程专业。

摘要：为减轻陕西关中环线K33＋130～K33＋180处滑坡对公路的影响，对该滑坡进行了实地调查，查明了气象、地形地貌、水文、地质构造、底层岩性与地震等主要孕灾环境条件，从地层岩性、地形地貌、气象水文及地下水等方面阐述了滑坡的形成原因和致灾机理，根据滑坡稳定性计算结果和地形地质条件，从防治效果角度出发，提出了以抗滑桩支护、地下排水和回填压脚等方式组合的滑坡综合防治对策。

关键词：关中环线；滑坡；成因；防治对策

Abstract：In order to easing the influence of K33＋130～K33＋180landslide of Shaanxi Guanzhong Loop Highway on the road，the author conduct a spot investigation to the landslide，find out the main hazard－formative environmental conditions， including climate，topography，hydrological，geological structure，lithology and earthquake．Expound the causes and forma－tion mechanism of the landslide from topography，lithology，climate and groundwater．According to the calculation result of slope stability，putforward comprehensive ant－slide preve ntion measures from the controlling affections．

Key words：Guanzhong Loop Highway；Landslide；Causes；Prevention measures

0 引言

由于在公路建设过程中未充分重视地质勘察和灾害防治的重要性，导致陕西关中地区某些路段出现了较为严重的地质灾害，尤其是在黄土台塬边缘，由于不合理的灌溉和工程活动等诱发的滑坡灾害经常导致公路交通受阻或中断，造成严重的经济和社会损失。

陕西关中环线渭南界至阳郭段二级公路（K29＋200～K39＋600）位于关中平原，全长10．4km，路幅宽12m，是陕西省“一纵三横两环”次骨架公路网的重要组成部分［1－2］。目前，该公路沿线共发现滑坡28处，均为黏性土滑坡，且一般为牵引式滑坡，个别为推移式滑坡，其中由工程施工引发的滑坡3处。

K33＋130～K33＋180下边坡滑坡位于渭南市临渭区大王乡，滑体上部原本为麦田，已经沉陷滑塌并形成滑坡泥流，目前无法耕种。滑坡于2010年8月和10月分别导致路面左半幅沉陷，采用素土回填和新铺沥青混凝土面层处置后，路基继续下沉，累计已达3．3m。如不采取合理措施，滑坡在降雨等作用下可能继续下滑，若滑体进入稠水河，将导致水位壅高，浸泡上游路堤，引发上游大范围滑坡。

本文针对陕西关中环线阳郭段K33＋130～K33＋180滑坡，在孕灾环境条件调查的基础上，从地层岩性、地形地貌、气象水文及地下水等方面分析了滑坡的形成原因和致灾机理，并提出了抗滑桩支护、地下排水和回填压脚相结合的综合防治对策。

1 滑坡主要孕灾环境条件

1．1 气象特征

陕西关中地区属半干旱气候，受大陆性季风控制，极端最高气温43℃，极端最低气温－20．1℃，全区多年平均气温12．8℃，四季分明，阳光充足，平均年日照时数2 144～2 505h。区内历年最小降雨量256．8mm，最大降雨量1 262．3mm，年平均降雨量529．2mm，降雨多集中在7、8、9三个月，夏季多暴雨，易形成洪水灾害［3－4］。

1．2 地形地貌与水文

关中环线阳郭段为沿溪线，路线沿稠水河展布，稠水河泥沙含量大，从公路右侧沟谷由南向北，在阳郭镇史家河村附近汇入尤河。滑体地势总体西高东低，地貌属黄土台塬缓坡及河谷地貌单元，坡面、台坎、沟壑纵横交错，整体性差，最低点位于河床处，高程为831．40～885．20m［4］。滑坡区地下水微弱，为孔隙潜水，主要分布于沟谷斜坡中的粗砂、沙砾含水层［1－4］。

1．3 地质构造、岩性与地震

路线区域出露地层自上而下分别为第四纪全新统冲洪积卵石、第四纪全新统坡积粉质粘土、第四纪中更新统冲洪积粉质粘土和新近世泥岩。滑坡所在区属汾渭地震带，大地构造单元属渭河断陷新生代喜马拉雅盆地南部，新构造活动强烈。设计场地抗震设防烈度等级为Ⅷ级，设计基本地震加速度值0．2g，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，设计特征周期0．45s。地表15m范围内，无可液化砂土存在，故可不考虑地震液化问题［1－4］。

2 滑坡形成原因分析

地层岩性是滑坡形成的物质基础，地形地貌和地质构造是滑坡形成的外部条件，地表水、地下水和人类活动是滑坡形成的诱发因素［2］。关中环线阳郭段K33＋130～K33＋180段特殊的环境条件使滑坡稳定性较差，多次发生滑移。

2．1 地层岩性

不同地质时期形成的岩土体具有不同的物理、力学特征，不同性质岩土体的接触面往往就是滑坡的滑动面，这是因为：接触面以下的土体有时透水性较差，上覆土体为第四纪粘土，结构松散，易于地表水的下渗和储存，渗入的水分在接触面附近聚集，充当了不同性质土体之间“润滑剂”的作用，加之水分增多使土体自重加大，导致滑坡稳定性降低，形成软弱滑动面［5］。根据该滑坡钻孔地质资料，如表1、图1所示，易滑面大致埋深15～20m左右，易滑面以下为微风化泥岩隔水层，上部土层较为破碎。滑坡前缘可见坡积粉质粘土与河床卵石之间的擦痕，剪出口为坡积粉质粘土与原状土及卵石接触面，滑坡稳定性较差。

表1 钻孔地质资料

图1 滑坡地质剖面图

2．2 地形地貌

根据现场调查资料，该滑坡属深层推动式中型滑坡，滑坡体位于黄土台塬缓坡，地形起伏大，地面相对高差28m，坡度约40°，垂直路线方向长度70m，平行路线方向40m，平均厚度15m，最厚20m，滑体体积42000m3，如图2、图3所示。滑坡呈圈椅状，可见清晰的前、中、后三部分，后部地势较陡，沉陷滑塌而形成滑坡泥流；中部地势较平坦，两侧可见明显的沉陷裂缝，排水不畅；前缘已形成滑坡舌，地势较陡且临近稠水河，形成坡体自然临空面。坡体表面为已开垦但未种植的荒地，植被稀疏，鲜有树木、杂草。

2．3 气象水文及地下水

水是形成滑坡的重要条件［6］。滑坡区多年平均降雨量虽较少，但多集中在7、8、9三个月份，且常以暴雨形式出现，稠水河雨季洪水暴涨暴落，对滑坡的诱发作用十分明显。滑坡中前部地势较低且有水渗出，地层含水量较高，呈饱和状态，排水较差，破坏了坡体平衡，加之路线位于山坡处，路基为半填半挖形式，开挖工程加剧了对破体平衡的破坏。

3 滑坡防治对策

针对K33＋130～K33＋180滑坡工程地质特征，稳定性状况，通过滑坡稳定性计算，从防治效果角度出发，确定了滑坡综合防治对策。

图2 K33＋130～K33＋180滑坡

图3 K33＋130～K33＋180滑坡平面图

3．1 滑坡稳定性计算

由于滑带土较软，难以取样，滑坡稳定性分析中土的抗剪强度参数取值采用反算原则确定，并按正常工况、暴雨工况和地震工况三种情况计算。正常工况按反算的强度参数和统计的滑体重度取值计算剖面的推力及稳定系数；暴雨工况仅按荷载考虑水分影响，计算时将滑体重度增加2k N／m3；地震工况按增加水平向地震作用力计算，考虑水平地震影响系数为0．2，水平地震力为土条重量的0．05倍，计算结果见表2。根据计算结果，此滑坡处于不稳定状态，若不进行工程治理，在连续降雨、地震或重型车辆的震动荷载作用下，滑坡稳定性会显著降低，可能继续滑移。

表2 滑坡稳定性分析计算结果

3．2 工程措施

根据滑坡稳定性计算结果和地形地质条件，从防治效果角度出发，采用抗滑桩支护、地下排水和回填压脚等措施对滑坡进行综合治理。

3．2．1 抗滑桩设计及施工要点

抗滑桩采用Fst＝1．20时的剩余下滑力689．43k N进行设计，在滑坡路段左侧10m处设置8根抗滑桩，桩径2×3m2，桩长30m，如图4所示；针对该滑坡排水较差和膨胀土的特点，在滑坡体上设置三道支撑渗沟及盲沟；为了防止车辆碾压使桩间变形引起路基沉陷，在抗滑桩之间设置挡土板，板深5m，并对挡土板到公路边线之间的土体进行压实［7－8］。

1）滑坡治理工程应在旱季施工，施工时应先修筑抗滑桩，再进行支撑渗沟及盲沟施工，最后修筑挡土板，施工完后进行坡面压实和裂缝处理。

2）抗滑桩施工时必须采用跳槽开挖，跳槽时隔3个桩；所有抗滑桩受力主筋焊接时必须牢靠，焊缝强度不得低于钢筋强度，并严格按照施工规范处理；桩体混凝土应采用导管连续浇筑。

图4 滑坡抗滑桩布置图

3）人工挖孔进入中风化基岩时，不得破坏桩孔周围的岩石结构；挖孔时应注意排水与施工安全，挖至设计高程后应尽快浇筑桩身混凝土，不得长期浸泡基坑；施工时应密切注意滑坡发展情况，发现异常应立即停止施工并采取应急措施，确保施工安全。

4）施工前要对桩周边坡的表层易滑塌的松散土层进行清理，并注意拦截地表水。

3．2．2 地下排水及施工方法

支撑盲沟以支撑滑体为主，同时利用干砌石的大孔隙透水性，可疏干土体，使土体含水量减小，强度逐渐恢复，同时还可减小渗透力。

先假定一个位置，然后计算所形成自然拱以下滑体的滑动安全系数k≥1．2，若k值过大，滑体本身阻滑段的阻滑能力利用不充分，分配给支撑盲沟所要承担的下滑力过大，这样盲沟的工程量要加大，可将此位置后移；若k值过小，则自然拱以下土体不够稳定，可将此位置前移，直到k值稍大于1．2为止。

图5 支撑盲沟平面布置图

本工程支撑盲沟顺滑坡滑动方向布置于变形区内（见图5），布置三条纵向支撑盲沟，间距13 m，出水口高程638．4m，顶部至路基外侧边缘，底部布置于滑动面以下0．5m的稳定土层中，铺垫10cm厚水泥砂浆作为垫层以防止渗漏，并在两侧设置反滤层。经水力计算，支撑盲沟设计为底宽0．3m，上顶面宽0．6m，平均高度0．6m的断面形式，内部用干砌片石堆砌，沟顶采用浆砌片石封顶，厚0．3m，并修成3．5％的排水纵坡，另外，支撑盲沟底部设置内径300mm的排水管，将盲沟内的水及时排出滑坡周界。

3．2．3 回填压脚

回填压脚即通过工程措施，在滑坡体坡脚处加足够的自重力，以增强坡体的抗滑能力，提高整体稳定性。

本工程处滑坡为牵引式滑坡，滑坡体前缘有较平缓段，可采用压坡加载，施工难度小。施工时可在滑坡前缘坡脚以外堆填土石加重，然后覆盖部分滑体，形成阻滑平台。此外，施工时要注意保护好原有地下水出口，防止填筑体堵塞原有出水口，必要时要增加适当的排水设施。

4 结论

本文分析了陕西关中环线阳郭段K33＋130～K33＋180滑坡形成原因和致灾机理，并提出了有针对性的防治措施。

1）通过对滑坡的实地调查，查明了主要孕灾环境条件，从地层岩性、地形地貌、气象水文以及地下水等方面分析了滑坡的形成原因。

2）根据滑坡稳定性计算结果和地形地质条件，从防治效果角度出发，采用抗滑桩支护、地下排水及回填压脚等综合防治对策进行治理，并在施工中根据现场情况对防治工程进行动态设计。

参考文献

［1］王福恒．基于GIS的区域公路边坡灾害评价与预测研究［D］．西安：长安大学公路学院，2011．

［2］刘涛．浅谈关中公路环线渭南界至阳郭段路基边坡滑坡成因及整治措施［J］．科技信息（学术研究），2008（34）：296－297．

［3］贾美亭．渭阳二级公路陈坡滑坡稳定性分析与评价［D］．西安：西安科技大学地质学院，2008．

［4］吕俊娥．渭阳公路西坡膨胀土滑坡的稳定性研究［D］．西安：西安科技大学地质学院，2009．