典型红层滑坡稳定性计算及处置措施研究

邹国庆

(湖南路桥建设集团有限责任公司，湖南 长沙 410004)

1 滑坡基本特征

朱雀洞滑坡位于湖南西部，滑坡在地形上表现为圈椅状，滑坡轴(主滑线)长450 m，纵向宽度430 m，滑坡舌宽约500 m，滑动面最深达20 m，滑坡舌向前推移距离最大约80 m，滑体方量共约260 万m3，属大型红层顺层溃曲滑坡(图1)。

根据滑坡发展趋势及滑体岩土特性，将滑坡分为强烈滑动区、滑移弯曲区及二次滑动区，分别定义为:Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区(图2)。

图1 滑坡分区平面示意图

图2 滑坡全景图

2 稳定性计算

根据滑坡特点，采用典型剖面利用极限平衡法中的不平衡推力传递法进行稳定性计算，稳定安全系数Fs根据《公路路基设计规范》取1.20 计算下滑力。

2.1 采用不平衡推力法的基本假设

1)假定条块为刚塑性体，条块侧面之间无摩擦;

2)条块间仅传递平行于自身条块底滑面的剩余推力;

3)滑动面上的切向力与有效法向力，是符合莫尔－库伦准则的。

力学模型如图3所示。

图3 力学模型

2.2 计算公式

对于第i(1、2、3…n)个条块，顺滑面建立坐标系。

下滑力:

由力平衡方程得到:

∑Nxi=0 ∑Nyi=0 即:

考虑稳定安全系数FS时，上式可改写为:

则式(6)可简写为:

式中:ψi为推力传递系数。则最后一条块剩余下滑力Pn可表达为:

2.3 抗剪强度参数的选取

朱雀洞滑坡选用典型横断面和滑坡目前所处的欠稳定状态进行分析反算，结合室内土工试验结果，综合确定滑动面参数值如表1。

根据滑坡特征，选择如图4的6 条剖面进行稳定性计算。

表1 主要岩土力学参数取值表

分析滑坡体的岩土状态、荷载组合及与地下水水位的关系，对各计算剖面采用选定5 种工况方案进行滑坡稳定性计算。

工况1:自重+地表荷载+地下水常水位+清除Ⅲ区前;

工况2:自重+地表荷载+地下水洪水位+清除Ⅲ区前;

工况3:自重+地表荷载+地下水常水位+清除Ⅲ区及疏通河道后;

工况4:自重+地表荷载+地下水洪水位+清除Ⅲ区及疏通河道后;

工况5:自重+地表荷载+地下水洪水位降低1.5 m+清除Ⅲ区及疏通河道后。

各剖面各工况稳定性计算结果见表2。

图4 各剖面平面图

表2 稳定性计算结果表

结合坡体的实际情况，同时稳定安全系数Fs根据《公路路基设计规范》取1.20，选用工况4 对滑坡进行加固计算。

3 加固治理措施

该滑坡的主要特点是红层顺层边坡的溃曲破坏，因此，在滑坡防治总体方案上，制定了排水为主加固为辅的治理方案。

排水采用地表排水和地下排水二者相结合的排水措施。

1)地表排水主要是在坡体表面设置截、排水沟，以尽快排掉降雨带来的地表水，减少其下渗量。

2)地下排水主要采用排水隧洞(图5)，以拦截滑坡体深层地下水，同时达到降低滑坡体内地下水位的作用。

①在后缘滑动面以下设置横向拦截排水隧洞，基本垂直于地下水流向，起到拦截地下水作用。

②两侧设置:分支排水隧洞;仰斜排水孔;滑坡体内设置:纵向排水疏干隧洞;注意分支排水隧洞和排水孔基本要垂直于地下水流向。配有排水孔的截排水隧洞，其排水能力可由下式计算:

其中:Q 为单井涌水量，m3/d;K 为渗透系数，m/d;H为水头或潜水含水层厚度，m;Sw为排水孔中水位降深，m;d 为井距的一半，m;rw为井半径，m;b1为井排至排泄边界的距离，m;b2为井排至补给边界的距离，m。

图5 地下排水隧洞剖面示意图(单位:cm)

加固措施采用卸载+抗滑桩+石笼挡墙的方案。牵引式滑坡按受力情况可分为:牵引段、下滑段、抗滑段，三个不同受力特性区间。加固原则一般为减少下滑力，增大抗滑力。故本次加固采用卸载上部下滑段，同时采用抗滑桩及格宾石笼挡墙加固抗滑段。见图6。

1)滑体中上部采用清方卸载+锚杆加固。

对滑坡上部的Ⅲ区进行清方，清理深度至滑动面(带)，滑体清除总方量约35 万m3。

2)滑体前缘采用格宾石笼挡墙加固。

对于滑坡前缘沿河，设置一排格宾石笼挡墙。

图6 加固设计平面布置图

3)滑体中部采用抗滑桩加固。

中部下滑段设置抗滑桩，以增加其抗滑力。

4 结论

经过以上加固措施的处理，坡体地表排水和地下排水系统，起到了很显著的效果，坡体原有地下水位已显著降低。结合卸载+抗滑桩+石笼挡墙的加固措施，坡体已经处于稳定。

通过该工程案例，可以得知，地下水对红层顺层边坡的稳定性影响非常重要。红层地区边坡严重坍塌，往往与地下水丰富有着密切可分的关系。因此，对于该类滑坡的处置，应以排水为主，加固为辅的方式进行。

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