某高速公路隧道进口深层巨型黄土- 泥岩混合滑坡处治方案设计

王龙

（甘肃新发展投资集团有限公司，甘肃 兰州 730000）

引言

黄土- 泥岩混合滑坡滑速低、滑距小、复活性强[1]。甘肃南部地区地处秦巴山区、青藏高原和黄土高原交汇地带，区域内多为高山丘陵地貌，地形起伏较大，侵蚀切割严重，地层与地质构造较复杂，雨季滑坡、山洪等地灾频发，严重影响高速公路的建设及运营[2-4]。

黄土- 泥岩混合滑坡通常具有隐蔽性，发育初期难以察觉，但在外部因素的持续作用下，逐步产生变形、移位，强降雨、地震等诱发因素加剧了滑移的可能，并带来次生地质灾害，对交通基础设施及人民群众的生命财产安全造成极大影响[2-4]。

1 滑坡基本情况

该滑坡（见图1）为推移式黄土- 泥岩混合滑坡，受人工开垦梯田以及砖厂在滑坡前缘开挖取土的影响，对原始形态破坏较大，滑坡特征不明显。滑坡后壁为高而陡的断壁，高30～40 m，坡度约38°，前缘呈高8～12 m 的陡坎状，滑坡舌及侧界地形不明显。地质钻孔揭示，滑体厚3.9～34 m，中上部较厚、下部较薄，总体积约270 万m3，属深层巨型滑坡。

图1 滑坡典型断面（Ⅱ-Ⅱ）

2 滑坡成因分析及稳定性评价

2.1 滑坡成因分析

该滑坡地表形态较为清晰，地表植被发育，滑体物质较松散，冲沟较发育，滑坡前缘已堆积一级阶地，故推断该滑坡为古滑坡。

2.1.1 地形地貌条件

滑坡体所在斜坡地层反倾，自然坡度大于40°，原始斜坡整体呈一面坡状，相对高度大于160 m，同时该斜坡处于河沟凹岸，为侵蚀岸，河流冲刷掏蚀为滑坡的形成提供了临空条件。

2.1.2 地层岩性条件

滑坡体所在斜坡主要由新近系泥岩夹泥灰岩（N2l）组成，泥岩多直接出露且向内倾，垂直节理裂隙较发育，强度低，遇水易软化，具轻微膨胀性，易形成相对软弱层、隔水层，使岩土体易于变形滑动，一般为切层滑坡。

2.1.3 水文地质条件

项目区气候湿润、降水充沛，多年平均降水量为580 mm，蒸发量小，5 月至9 月份短时、强降雨频发。降雨下渗至相对隔水层后，改变了岩土体的结构及强度，在静、动孔隙水压力作用下，显著降低岩土体抗剪强度，诱发滑坡体发生滑动。

2.1.4 地震条件

项目区位于临潭- 宕昌断裂带与迭部- 舟曲断裂带之间，地震烈度为Ⅶ度，地震活动是导致滑坡发生的诱发因素。

综上所述，高陡斜坡的地貌特征，特殊的坡体地质构造，特别是工程性质较差的新近系泥岩的存在以及河流凹岸较强烈地冲刷掏蚀是该滑坡形成的基本条件，集中降雨、地震等诱发因素加剧了滑坡的形成。

2.2 稳定性分析评价

2.2.1 定性分析

滑体势能较低，前缘堆积全新统冲洪积物，滑坡的整体稳定性较好，但随着砖厂开挖，特别是隧道施工开挖后，将减少下部阻滑段物质，存在从陡坎下部坡脚地段剪出的可能，局部稳定性较差。此外，地震、降雨等外因均可导致滑坡复活，加之地下水较发育，不利于滑坡体的稳定。

2.2.2 定量评价

（1）计算工况确定

本次按正常工况、非正常工况Ⅰ（暴雨或连续降雨）、非正常工况Ⅱ（暴雨+地震）三种工况分析滑坡稳定性。

（2）计算剖面选择

选取对高速公路隧道及路基影响最大且纵向贯穿滑坡前后缘的断面（见图1）。

（3）计算参数选取

①滑体重度。根据室内土工实验，γ=20.1 kN/m3，γsat=20.6 kN/m3。②条块面积。根据剖面图及计算条块划分情况直接量取。③岩土体强度参数。滑带土和滑坡体剪切强度见表1。

表1 滑坡体、滑带土强度室内试验结果

综合考虑上述试验结果及规范经验值，选取的岩土体强度参数见表2。

表2 滑坡滑带土计算参数

（4）计算结果及评价

由于人工开挖后，滑坡前缘形成多个陡坎，滑坡存在从陡坎剪出的可能性，故选取三个最可能的潜在剪出口进行计算，计算结果见表3。

表3 滑坡稳定性计算结果

由计算结果可知，隧道开挖后使滑坡阻滑段土体减少，主滑面及潜在滑面稳定系数FS=1.072～1.107，滑坡处于基本稳定- 稳定状态；非正常工况Ⅰ下，滑坡处于欠稳定- 基本稳定状态；非正常工况Ⅱ下，滑坡处于不稳定状态。

综上，为保证隧道及路基的安全储备，并满足高速公路设计使用年限要求，需对该滑坡进行处治设计。

3 滑坡处治设计方案

3.1 工程安全标准

根据规范要求，高速公路隧道及路基的安全系数K 在正常工况下分别为1.25、1.20，非正常工况Ⅰ下为1.20、1.15，非正常工况Ⅱ下为1.10、1.05，出于安全考虑，本次处治设计以隧道安全标准为准。

3.2 滑坡处治设计

综合考虑滑坡基本特征、稳定状况及所保护的对象等因素，拟采取在滑坡体上部削方减载+坡脚局部回填反压+锚索框架支护+排水+坡面防护的处治措施，详见图2。

图2 滑坡削方边坡设计断面

具体方案如下：为防止隧道开挖后Ⅱ-Ⅱ断面沿开挖坡脚剪出，先在上部削方减载，并在下部反压回填，防止整体失稳，削方起始高程2 828 m，挖方台阶坡率1:1，台阶高6 m，平台宽3～32 m，共七级台阶。削方处理后，主滑面仍不能满足要求，故在滑坡前部进行填方反压，回填起始高程2 792.5 m，台阶坡率1:1.5，填至2 801 m 后以2%的纵坡堆填至滑坡前缘，填方厚度2.0～8.5 m。右侧填方高度按路基设计高程控制，左侧按1:1.5 的坡率放坡至地面。

处治设计后各剖面的剩余下滑力、稳定性系数见表4。

表4 处治设计后各滑动面剩余下滑力及稳定系数计算结果

从计算结果可以看出，削填方处治后潜在滑面1、滑面2 稳定性安全储备均不足，存在从潜在滑面3 剪出的可能，因此需对削方边坡进行加固。第一级边坡坡面采用拱形骨架防护；第二级与第三级边坡采用锚索框架进行防护；第四级至第七级边坡坡面采用拱形骨架进行防护。同时，为拦截坡面流水，在每级平台上布置一道排水沟，在边坡右侧设置急流槽，并将坡面水引至公路排水沟内。

4 结论

通过对该黄土- 泥岩混合滑坡稳定性分析及工程处治措施研究，得出以下结论：

（1）特殊的地形地貌条件、工程地质条件及水文地质条件是该滑坡形成的基本条件，集中降雨及地震活动是滑坡产生滑动的诱发因素。

（2）通过最危险断面稳定性计算可知，隧道开挖后，主滑面及潜在滑面稳定系数不满足规范要求，滑坡处于不稳定状态，需进行处治设计。

（3）采用上部削方减载+坡脚局部回填反压+锚索框架支护+排水+坡面防护的处治措施后，滑坡稳定性得到明显改观，拟采用的处治方案是合理的。