(1)表层为第四系全新统崩坡积物(Qcol+dl4),岩性为砂岩、泥岩块石夹粉质粘土。

(2)中层为侏罗系下统珍珠冲组(J1z)的强风化粉砂岩、泥岩薄~中厚层状,泥质结构,局部夹薄~中厚层状长石石英砂岩,多呈夹层状分布。

(3)下层为侏罗系下统珍珠冲组的泥岩夹砂岩,岩石较完整,为弱风化带,具砂泥质构造,薄~中层状构造。

滑坡体主要由粉质粘土夹碎块石及强风化砂泥岩组成,属于土岩混合型滑坡,滑体范围内的岩体结构松散,含水量高,不稳定、易变形。通过土层及滑面分析,该滑坡为由浅层、中层及深层的组成的多层次的滑坡。滑体上各岩土体的物体力学指标试验测试值见表1。

3　滑坡产生原因分析及稳定性评价

3.1　滑坡的形成原因

首先,向家山滑坡表层为粉质粘土夹少量碎块石,透水性差,遇水易软化变形,具膨胀性;下部为破碎、风化的泥岩、泥质砂岩、页岩,网状裂隙发育,遇水软化,为滑坡形成提供了物质基础,而滑坡下伏基岩岩层面总体倾向为顺坡,为深层变形的形成提供了滑动结构面。其次,滑坡土体的透水性总体较差,地下水多沿泥岩顶面和强风化和中风化的界面一带径流,软化滑带物质,形成软弱泥化面(带),为滑坡的形成提供了滑动介质。第三,斜坡中部的裂缝发育为地表水的入渗提供了通道,使滑体中含水量大大增加甚至达到饱和状态,岩体软化,滑体的抗剪强度进一步降低,滑体容重增大,从而诱发了边坡变形失稳,滑体顺坡向路堑滑移。最后,人类工程活动,特别是高速公路的施工,边坡开挖过陡,前缘临空,边坡应力失衡,终至产生滑坡。

3.2　滑坡稳定现状及评价

依据滑坡现状,按照相应的规范要求对滑坡体进行三种工况的分析评价。

工况(一):自重+地面荷载,取天然重度、天然抗剪试验值。

工况(二):自重+地面荷载+暴雨,取饱和重度和饱和抗剪试验值,因该滑坡曾经滑动过,采用饱和抗剪残余值。

工况(三):自重+地面荷载+暴雨+地震,取饱和重度和饱和抗剪、饱和抗剪残余值,并考虑地震力作用。

采用基于极限平衡理论的传递系数法进行滑坡的稳定性评价计算,得出稳定系数见表2。

从表2中看出,浅层、中层滑坡在边坡在工况(一)即天然状态下,FS=1.11~1.23为稳定状态,工况(二)即雨季状态下,FS=1.01~1.02,滑坡处于极限平衡状态,工况(三)即在地震状态下,FS=0.97~1.02,滑坡处于不稳定状态或极限平衡状态;深层潜在滑面在三种工况下均处于稳定状态。

4　滑坡治理

由于向家山滑坡发生在运营中的高速公路的区域内,所以滑坡治理考虑临时抢险与永久根治两个阶段进行。先按照抢险工程进行临时处置:在雨季临时封闭高速公路滑坡影响范围内的一幅路段;在坡体增设排水孔,用粘土夯实或者水泥桨封堵地表裂缝等应急措施;另外在滑体上布设监测系统,对滑体进行监测,及时反馈滑坡的动态信息,对出现的新情况进行及时处理。永久性治理方案则采用以下多种手段方案(图2)。

(1)在现有锚固桩顶一级平台处设置一排预应力锚索抗滑桩,同时阻挡浅层和中层滑坡。(2)按照1∶1.25对二、三级坡面削坡处理,然后在二级坡面上设置预应力锚索框架工程锚固段深入中层滑面以下,并进入深层滑面以下一定深度。

(3)地表及地下排水措施首先采用地表有组织排水措施,排出地表水尽量减少地表水入渗到地下,同时采用地下排水措施,在滑坡后部修建截水盲洞,以降低桩后地下水。

(4)坡面植草为防止坡面冲刷,阻止地表水入渗,对整个坡

面失缺植被的地方进行植草防护,对框架梁构内坡面采取夯填20 cm厚的粘土后,再在其表面采用客土植草。

5　滑坡边坡治理后稳定性分析

经过治理后,按照上述同样的方法对浅层、中层滑坡进行了稳定性分析,计算结果见表3。从表中可以看出各个剖面浅层、中层滑坡在三种工况下,稳定系数均得到了提高,在原来的基础上增长了46%以上。可得出滑坡治理后滑坡能长期稳定的结论。

6　有限元分析成果

为了分析向家山滑坡稳定性,本文还采用2D-Sigma对滑坡进行了分析,这里仅介绍有限元分析结果。

6.1　治理前有限元分析结果

有限元模拟得出治理前滑坡边坡情况如下: (1)滑坡体应力分布符合斜坡拉应力场普遍分布规律,表层主要为拉应力,内部为压应力,垂直方向上压应力值随深度的增加而同步递增,在坡脚处有明显的应力集中区;变形主要集中在边坡表层,尤其是浅层滑面剪应变最大。

(2)最大剪应力发生在坡角,为0.36 MPa,水平、竖直位移均未超过1 cm。可见在自然状态下浅层、中层及深层潜在滑面均处于稳定。

(3)在工况(二)及工况(三)的情况下,边坡坡面及其以下一定深度内存在拉应力,变形比较大。其中暴雨状态下最大水平位移为39 cm,最大竖直位移为30 cm,发生在浅层滑体内,剪应力在坡角发生应力集中,约为1.63 MPa;在暴雨加地震的状态下,其中最大水平位移达45 cm,最大竖直位移达32cm,坡角应力集中,最大剪应力约为1.65 MPa。浅层、中层滑坡处于不稳定状态,随时有滑塌的可能,潜在深层滑坡变形甚少,处于稳定状态或极限平衡状态。

6.2　治理前后数值模拟分析

因为本地区地震烈度一般小于里氏7度,设计中一般不考虑地震影响,故只对工况二,即长期暴雨状态下的滑坡治理前后进行模拟分析。模拟滑坡治理的全过程,计算过程分两步进行:首先计算坡体在自重作用下的受力状态;然后削坡并进行抗滑桩及预应力框架施工,计算治理后的变形及应力状态。计算结果显示:

(1)对比治理前后应力场,斜坡的应力特征大部分相同,不同之处是;预应力锚索抗滑桩及预应力锚索框架施工后,应力集中程度有所变化,如坡角应力σ1从1.07 MPa降为1.03 MPa。

(2)变形主要发生在边坡表层,在竖直方向上,随着深度的增加逐渐减少,在深层潜在滑面以下位移基本在1 cm以内;其中水平位移基本在中层滑面与坡面相交处至第一排抗滑桩之间,最大位移发生在二级坡面上;垂直位移基本在坡角以上第三排抗滑桩以下部位,最大位移发生在第三排抗滑桩后裂缝密集区。治理后应变值变小,变形区域减少,水平、垂直位移基本趋于零,可见治理后边坡处于稳定状态,说明处治措施有效。

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