中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队云南昆明650118
摘要:文山—都龙二级公路改建工程K54+580~+940段设计以“路堑形式”从东倾的斜坡上通过,路右侧在K54+580~+800段、K54+800~+940段形成两个路堑,中线最大挖方深度约18.00m,在以同样的坡比进行路堑开挖后,K54+580~+800段发生了滑动破坏,而K54+800~+940段未变形。
关键词:滑坡、边坡、岩性
1、概述
“云南云路道桥勘察设计有限公司(以下简称甲方)”委托建材昆明地质工程勘察院对文山—马关—都龙二级公路改建工程K54+580~+800段滑坡进行详细工程地质勘察。K54+580~+800段设计以“路堑形式”从东倾的斜坡上通过,中线最大挖方深度约18.00m,其前进行方向接“者米隧道”。2010年4月中旬,当该段路堑开挖至设计路面标高、路堑基本成形时,适逢当地连续数日降雨。该段路堑右边坡发生滑动变形(蠕动变形阶段),坡面上局部地段出现小型滑塌。
在对该滑坡现场调查时,发现在K54+800~+940段也是一个深挖路堑边坡,经调查,该边坡与发生滑动变形的边坡同时进行施工,各项指标类似,却未见变形,故在滑坡勘察时,也同时对该边坡进行了相应调查。
2、区域环境条件
2.1自然地理环境条件
文山—马关—都龙二级公路改建工程K54+580~+800滑坡位于该段路堑右边坡上,有施工便道与原省道S206线相联,交通方便。
工作区位于南盘江温和区与热带季风区之过渡地带,总体上温湿多雨。据马关气象站的观测资料:年最高气温22.9℃,最低气温6.3℃,平均气温16.7℃。年最大降雨量1776.2mm,最小降雨量1053.2mm,平均降雨量为1366.13mm,雨季为6月至9月,枯季为12月至翌年4月。年最大蒸发量1483.2mm,最小蒸发量1151.1mm,平均蒸发量1365.7mm。
勘察场地位于盘龙河上游,属红河水系。场地南北两侧“V”形冲沟发育,雨季时有洪水径流,除此之外场地附近无大的地表水体。
2.2地质环境条件
勘察场地位于东倾斜坡上,坡面呈波状起伏,自然坡度约20°~25°,属构造剥蚀低中山地貌。因拟建公路路堑开挖,拟建公路K54+580~+800段右侧形成了高约48m,坡度约45°~53°六级人工边坡;K54+800~+940段右侧形成了高约45m,坡度约45°~53°六级人工边坡。
勘察场地位于位于“文山杨柳井帚状构造”内两条压扭性断裂之间,断层附近岩层挤压、牵引或揉皱现象明显。勘察场地与断裂相距约2km,受其影响场地内下伏基岩节理裂隙发育,岩体破碎,力学强度大幅降低。
组成边坡的岩石呈强风化状,节理裂隙发育,岩体破碎。根据《公路路基设计规范》岩质边坡岩体分类,属Ⅳ类岩体,且该类岩石易软化,由其组成的高边坡稳定性差。
根据地表工程地质测绘及深部钻探揭露:勘察场地内地层岩性主要为第四系残坡积含砾粉质粘土(Qel+dl)和泥盆系下统坡脚组(D1p)强风化泥质页岩、炭质页岩。
2.3水文地质条件
据工程地质测绘和地质调查,勘察场地附近无大的地表水体,仅其南、北两侧冲沟内雨季时有洪水径流,地表水系不发育。
据钻孔揭露,勘察场地内下伏强风化页岩中有地下水赋存,主要接受大气降水补给,地下水径流方向与地形基本一致,总体上由西向东径流。据钻孔水位观察资料,滑坡体内地下水位埋深1.80~24.20m、标高为1419.07~1465.34m。勘察期间,在拟建公路右边坡坡脚处局部地段有地下水渗出,渗水量微弱。根据ZK9钻孔所进行的简易抽水试验资料,经理论计算勘察场地内岩土体渗透系数K=1.45m/d。
据本次勘察在ZK9钻孔中所取地下水水样简分析结果:地下水化学类型为0H--Ca2+型水,根据《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)附录D对照判定:场地内地下水对混凝土无腐蚀。
2.4地震
根据《中国地震动参数区划图》GB18306-2001,勘察场地位于马关县辖区内,抗震烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05g,设计地震分组为第一组,其抗震设计按《公路工程抗震设计规范》的有关规定执行。
3、边坡工程地质分析及评价
两边坡紧邻,自然地地理条件一致;两边坡的坡高、坡比、坡向基本一致;两边坡区未发现断层等构造迹象,岩层呈单斜产出,构成边坡的岩体为泥盆系下统坡脚组(D1p)强风化泥质页岩、炭质页岩。
3.1边坡稳定分析
路堑开挖,在拟建公路右侧形成了高约48m,坡度约45°~53°的高陡边坡。组成边坡的地层主要以泥盆系下统坡脚组(D1p)泥质页岩夹炭质页岩为主。岩层产状120°~140°∠26°~41°。岩体内有两组节理J1和J2发育,J1产状为270°∠41°,J2产状为10°∠50°。据赤平投影分析,岩层层面与节理J1组合交线倾向与边坡坡向相近,以23°倾角外倾临空面,对边坡稳定性极为不利。其次组成边坡的页岩属极软岩,抗剪强度相对较低,且具遇水软化、失水干裂的特点,由其组成的人工边坡稳定性较差。
3.2两边坡物质组成及结构特征
据地表工程地质测绘和深部钻探揭露,K54+800~+940段边坡主要由第四系残坡积粉质粘土和泥盆系下统坡脚组全—强风泥质页岩组成,从开挖的断面上未发现褐黑色炭质页岩。
K54+580~+800段滑坡滑体主要由第四系残坡积粉质粘土和泥盆系下统坡脚组全—强风泥质页岩、炭质页岩组成,滑动面为岩体中页岩、炭质页岩接触面。
由以上这坡区的特征及滑坡成因的分析,决定两边坡一滑动、一稳定的原因是岩体的抗剪强度(C、φ值),这也同时验证了本次勘察测试值(现场、室内试验)。
强风化泥质页岩、炭质页岩:天然状态:C=23.0kPa,φ=27.0°;饱和状态:C=20.0kPa,φ=23.0°。
强风化炭质页岩:天然状态:C=19.0kPa,φ=24.0°;饱和状态:C=17.0kPa,φ=20.0°。
4、结论与建议
(1)各项自然条件和地质条件极为类似的两个边坡,其中一个边坡夹相对软弱的炭质页岩,就引发了滑坡。这就要求勘察人在高边坡勘察时应查明边坡的环境和地质条件,重点是岩土体天然及饱和状态下的物理力学性质,结构面(特别是软弱结构面)、软弱夹层。
(2)云南省自然环境条件复杂,立体气候发育,降雨、气温等变化较大;地形地貌、地质构造、地层结构、风化程度诱发滑坡的各种因素(内因、外因)中的一种或数种均可成为主导滑动的主要因素,勘察人在地质调查和分析中要全面。
在风化的碎屑岩山区,尤其是由全-强风化泥岩、砂泥岩、片岩、千枚岩、板岩等构成的边坡,据在云南省各地公路等高边坡诱发滑坡的勘察治理经验,分层大开挖的放坡虽然便于施工,但构成坡体的岩土可能存在软弱夹层、对斜坡的破坏较大、植被破坏严重、坡体原有的地表(下)水运行特征发生了改变,在施工过程和运营中发生滑动的的事例较多,边坡设计中建议采用半挖半填或少开挖的抗滑挡墙方案。
参考文献:
[1]雷刚.渝湘高速公路ZK37+080—ZK37+200段滑坡稳定性分析[J].铁道建筑,2013(08):112-114.
[2]边坡稳定性分析方法[J].李晶岩,付丽.山西建筑.2011(04).
[3]基于CSMR法的高速公路边坡稳定性研究[J].饶振兴,康春景,翟洪涛.河南科技.2016(17).