填方体滑面分析与处治方案长期有效

本文来源于公众号：悠游2019

作者：成永刚，博士，教高，注册岩土工程师，中国岩石力学与工程学会滑坡与工程边坡分会理事，中国土木工程学会非饱和土与特殊土专业委员会常务委员和交通岩土工程专业委员会委员，国际工程地质协会会员，中国国家公路建设项目评标专家，四川省交通运输专业人才教育专家。

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填方滑坡形成可能滑面的形态和因素是多种多样的，如填挖交界面、陡坡面、土岩界面等自然或人造的结构面。因此，填方体形成的滑面形态应依据坡体变形特征进行合理确定。否则滑面的勾绘偏差将会带来滑坡处治方案的偏差；而滑面参数反算的坡体稳定系数选取，应依据诱发坡体变形的关键因素和相应的坡体变形特征综合确定。否则，稳定系数的偏差将带来滑面参数反算上的偏差，从而造成下滑力计算偏差而影响方案的合理确定。

某填方路堤位于自然边坡较陡的自然斜坡上，最大填方高度19.60m。原自然坡面地表为厚层的坡洪积中密碎石土，下伏产状反倾的粉砂质泥岩。路堤内侧自然山坡有较大的汇水面积，填方坡脚紧邻改沟工程。填方体采用1:1.5~1:2的坡率进行填筑。

在路基填筑到位进行路面铺砌时，区内普降暴雨，造成路面部位出现多道贯通性环状裂缝，并在一级平台部位出现鼓胀剪切裂缝，且地下水渗流严重。

图1 一级平台部位的鼓胀裂缝

图2 一级平台部位出水严重

图3 路基部位的后缘拉裂缝

基于此，技术人员依据路面部位的裂缝和坡脚改沟临空面，结合填方与原自然坡面线，以及下伏的土岩界面勾绘了浅层和深层两层滑面，并依此进行了相关的计算，决定在一级平台部位设置2×3×26m@5m的抗滑桩进行支挡为主的工程处治方案，工程造价为A万元。

图4 采用的工程地质断面图

1、滑面确定分析

1）设计分析

技术人员选取左侧路基的贯通性裂缝为滑坡后缘，而结合圆弧搜索法与填方和自然陡坡面与坡脚改沟临空面确定了浅层滑面；依据填方路基内侧边沟与下伏土岩界面与坡脚改沟临空面确定了深层滑面。

2）优化分析

（1）暴雨后在路基左线与右线部位出现多条贯通性张拉裂缝，故滑坡后缘应为右侧路基贯通性裂缝位置，而非左侧路基贯通性裂缝位置。

（2）一级平台部位大量地下水渗出，且出现严重的鼓胀变形，这说明目前滑坡的剪出口位于一级平台部位，而非坡脚的改沟部位。

（3）下伏的土岩界面目前没有任何变形迹象，这说明依附于该接触面的坡体处于基本稳定状态以上，即虽然可能不满足规范要求的安全系数，但只要合理进行预加固就可确保其长久安全。也就是说，目前技术人员将其确定为深层滑面是缺乏依据的，而只能作为潜在滑面对待。

由此可见，技术人员所勾绘的滑面与地质条件和实际坡体变形特征相差较大，人为造成滑坡规模扩大。

2、计算工况的确定和稳定系数分析：

1）设计分析

技术人员反算时取天然工况稳定系数K1=1.03时，c=20.7KPa，φ=12.9°，暴雨工况稳定系数K2=0.99时，c=20.0KPa，φ=12.2°。由此所计算得出不同滑面状态下的滑坡下滑力如下表1。

表1 K2+185滑坡推力计算汇总表

2）优化分析

坡体是在暴雨工况下出现的变形，即暴雨工况应为坡体变形的控制性工况，而非天然工况。也就是说目前所计算得出的暴雨工况下滑力较天然工况大是欠合理的。

而依据暴雨后滑坡前缘鼓胀，后缘拉裂缝，但滑坡侧界尚处于发育阶段的特征，由此，选取暴雨工况下的滑坡稳定系数K2=1.02，进行滑面参数的反算得c=10KPa，φ=11.6°。

考虑到暴雨天气来临之前的天然工况下坡体没有变形而处于稳定状态，即稳定系数K1≥1.05，故取最小值K1=1.05反算，结合暴雨工况的滑面参数进行适当安全储备进行综合选取，即c=15KPa，φ=13.2°。

此外，目前滑坡的后缘为路基右侧的贯通性裂缝，滑面依附于填方与自然坡面的陡坡接触面，并在一级平台剪出。且深层的土岩界面虽存在形成潜在滑面的可能，但目前没有任何变形，故目前不存在深层滑动的可能。即只要对该潜在滑面进行适当的预加固，就不会发生演变深层滑面的可能。也就是说，目前该潜在滑面没有下滑力，但需要采用工程措施进行适当的预加固。

由此，所计算的坡体不同工况下的坡体下滑力如下表2

表2 K2+185滑坡推力计算汇总表

综上，结合坡体地质条件与滑坡特征，依据目前正在变形的控制性滑面所得的控制性下滑力和影响坡体稳定的地下水特征，处治方案优化如下：

1）将原设计在一级平台设置的抗滑桩可由2×3×26m@5m的规格优化为1.8×2.4×17m@5m。该抗滑桩在有效支挡加固剪出口位于一级平台出水部位的滑面基础上，对正在变形的填方滑坡病害得到有效处治的基础上，将抗滑桩伸入下部由土岩界面构成的潜在滑面不小于5m，从而对该接触面形成的潜在滑面进行必要的预加固，确保其长期稳定性。

2）维持原设计在一级平台地下水渗流严重部位的长20m仰斜排水孔设置，有效疏排坡体中的地下水位。但排水孔材料由易于堵塞、排水效能较低的打孔PVC管调整为软式透水管。

图5 优化后的工程地质断面图

该优化方案依据合理确定的滑坡边界条件、滑面与潜在滑面的合理分析与相关参数的分析，在此基础上进行的滑坡相关计算明显符合现场实际情况，工程造价约0.6A万元，是一个相对较优的填方坡体工程处治方案。