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四川省绵(阳)遂(宁)高速公路K66+600~900段滑坡成因机理及稳定性分析

更新时间:2013/9/11 10:25:24 点击数:3290

四川省绵(阳)遂(宁)高速公路K66+600900段滑坡成因机理及稳定性分析

郭勇1,孟陆波2,高美奔3,余鑫3

摘要:以地质分析为基础,分析了绵遂高速公路K66+600900段滑坡的形成机制,掌握了滑坡的整体变形规律,坡体结构特征和地下水的长期作用是导致该处边坡变形破坏的重要因素,并对其稳定性进行计算,为滑坡的治理提供了有效依据。

关键词高速公路;形成机制;结构特征;地下水;稳定性

引言

绵阳至遂宁高速公路(简称绵遂高速)K66+600900边坡表面地形起伏,为山地斜坡地貌,地面平均坡度为1525°,相对高差为41.050.0m左右。受降雨与公路开挖的影响,边坡土体发生塌滑变形,坡体多处出现开裂、下错,该段路基已处于滑动阶段,直接影响附近居民的安全和公路的施工建设及运行安全。

滑坡区基本地质条件

滑坡区属亚热带季风气候,雨量充沛。工区分布基岩为白垩系下统苍溪组(K1c)紫红色粉砂质泥岩为主,岩层产状平缓,为N30°~60°W/SW1°~3°,夹粉砂岩薄层或透镜体,节理裂隙不发育,抗风化力弱,为软质破碎岩,力学性质较差,承載力低,多处露头风化成土状。松散堆积层主要为第四系全新统(Q4)冲积堆积的褐黄色粉质粘土、淤泥质粉质粘土,砾石夹粉质粘土。

滑坡结构特征

该处滑坡滑体南北长400m,东西宽约360m,面积约140000m2,平面呈马蹄形,前缘在明台电站库区内。滑体自东向西滑动,滑面倾角在10°~20°之间,倾角较小,后缘很陡,前缘相对较缓,滑体后缘滑坡壁滑动擦痕明显,其下部覆盖土层产生蠕滑-拉裂变形,滑动面在第四系覆盖层内。

滑坡成因机理分析

结合边坡变形破坏特征和地质条件分析,推断形成条件和过程如下:

1)边坡覆盖层物质成分主要为粉质粘土,基岩为粉沙质泥岩。基岩与覆盖层的接触面在长期地下水侵蚀作用下形成软弱层,成为坡体滑移变形的滑动面。该滑动面底部的淤泥质粉质粘土含水量大,抗剪强度低,并且坡顶区路基施工填方,破坏了原有地基土应力平衡条件,使淤泥质粉质粘土发生剪切破坏,为滑坡形成的重要内因。

2)坡体覆盖层为松散的残坡积层,连续降雨造成大量雨水入渗,使其物理力学指标降低。地表水入渗到坡体中,且该处基岩缓倾坡外,基岩层面成为地下水汇集和流通的主要通道。地下水长期作用于基覆界面的软弱层,使粘土层和泥岩逐步软化,给滑坡的形成提供了丰富的物质条件,加之暴雨时大量的雨水下渗,短时间内在静水压力、动水压力的共同作用下,最终诱使本来就已经处于欠稳定的坡体发生了明显的蠕滑-拉裂变形。

3)该处滑坡体的前缘为明台电站水库,电站水位的长期升降而产生的动水压力也是影响该边坡稳定的一个因素。另外,坡体顶部建成高速公路,汽车过往的动荷载等也对坡体稳定性产生不利影响。

滑坡稳定性评价

4.1 参数取值

通过对滑坡特征资料的综合分析,用滑动迹象最明显的区域确定三条剖面进行稳定性计算。滑体重度指标采用天然重度,滑带土抗剪强度指标采用滑带土饱和残剪试验参数,结合反算值和工程经验综合确定其抗剪强度C、Φ。

粉质粘土:重度:r=20.0KN/m3),粘聚力C=8.0KPa),内摩擦角Ф=6.20°

淤泥质粉质粘土:重度:r=19.5KN/m3),粘聚力C=6.2KPa),内摩擦角Ф=6.00°

4.2 计算结果及评价

根据勘察资料,滑坡采用《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)相关规定的圆弧滑动法计算稳定系数(Ks)及推力值(P),求得滑坡稳定系数(Fs):

1-1’剖面Ks=1.23 2-2’剖面Ks=1.163-3’剖面Ks=1.14,均小于1.3 的安全系数。

给定滑坡推力计算安全系数rt=1.25 时,各剖面推力值计算如下表。

推力值计算成果表

注:上表计算参数为每延米下滑推力,单位为KN

由计算结果可知:该滑坡在后部推力较大,为主滑段,中前部滑动推力在逐渐减小,为滑坡的阻滑段。该路基边坡在K66+600附近为路基破坏的边缘地带,主滑动区向K66+860 方向过渡,K66+860 段处于极限稳定状态,这与现场滑坡调查情况,没有明显的滑移迹象情况相吻合,与边坡破坏的情况基本一致。滑体目前所处状态和定性分析一致。

结论及建议

绵遂高速公路K66+600900段滑坡发生过程,与降雨关系密切,地下水起到了特殊的作用。坡体结构特征和地下水的长期作用是导致该处边坡变形破坏的重要因素。排水是提高边坡稳定的有利方式,建议进一步加强地表和地下水的排泄,对已经出现的裂缝及时封闭,防止雨水入渗,并做好监测工作。

参考文献

[1]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质出版社,1994.

[2]黄润秋,赵松江,宋肖冰等.四川省宣汉县天台乡滑坡形成过程和机理分析[J].水文地质工程地质,2005,(1):13-15.

[3]《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330-2002)[S].

[4]杨德龙张赓郑慧.毕威高速公路病害边坡成因机制及稳定性分析.地质灾害与环境保护,2011,(4):50-55.

[5]肖进,许强.倒虹村滑坡形成机制及稳定性分析[J].铁道建筑,20069):58-60.

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