碎石土滑坡工程地质特性及防治措施探究

碎石土滑坡工程地质特性及防治措施探究

何建璋

何建璋

云南地质工程勘察设计研究院云南昆明650000

摘要：随着我国经济的不断发展，工程建设的规模也在逐年扩大，在我国的社会生产和生活中发挥的作用越来越显著。为此，必须保障工程建设的质量，才能够不断推进我国的现代化建设进程，保障人们的生命安全和社会的正常生产生活。滑坡是一种非常严重的自然灾害，会对工程建设造成严重的破坏。碎石土滑坡滑体的特性和滑带颗粒组成及其特性等，都会对碎石土滑坡工程造成影响。本文将通过分析碎石土滑坡工程地质条件、碎石土滑坡滑体物质组成、碎石土滑坡滑带物质组成，构建碎石土滑坡地质模型，探索碎石土滑坡防治措施。

关键词：碎石土滑坡；滑体；滑带；地质特性；防治措施

在碎石土滑坡中，通常包括了硬岩全风化物、残积、老滑坡堆积和填土等等，其松散的结构特性会对整个工程建设造成严重的影响，是在现代化工程中必须要十分重视的一个关键问题。滑体、滑带、滑带影响带和滑床基岩是组成碎石土滑坡的主要结构。在很多的工程建设中，碎石土滑坡已经成为了影响工程质量的重大阻碍，在治理时通常会增加大量经济成本。在地层岩性、气象水文条件、地形地貌、水文地质条件等工程地质条件等方面，碎石土滑坡具有明显的工程地质特征，而且在岩土体工程地质性状及物质组成方面也呈现出一定的特点。在防治碎石土滑坡的过程中，需要通过勘察地质条件才能够实现碎石土滑坡的准确鉴定。外部环境以及地质特征都会对碎石土滑坡造成一定的影响，应该根据不同原因导致的碎石土滑坡，有针对性的制定防治方案。

1、碎石土滑坡工程地质条件

地下水、滑坡的物质组成、地貌形态和结构特征等，都是影响碎石土滑坡的内部因素，碎石土滑坡的规模及方式都是由其内部因素所决定的，是在进行碎石土滑坡治理时需要着重关注的一个因素；风化作用、人类活动、地下水的作用和地震等等，都属于影响碎石土滑坡的外部因素，这些外部因素会诱发碎石土滑坡的破坏。碎石土滑坡工程地质条件，比如气象水文条件、地形条件、水文地质条件、地貌单元和地层岩性、地质构造等，都具有一定的特征，对于鉴定碎石土滑坡并采取相应的防治方案具有重要意义。

1.1气象水文条件

在我国的南方地区，降水量比较丰富，这也是容易出现碎石土滑坡的地区。此外，在江河两岸的斜坡区，由于地下水的活动非常活跃，这也会导致碎石土滑坡的发生。在地下水影响碎石土滑坡变形的过程中，主要是对其抗剪强度进行破坏，通过化学作用、物理作用、力学作用和水理作用等，地下水能够严重影响碎石土滑坡。

1.2地形条件

在20°-40°的斜坡中，通常存在碎石土滑坡隐患，当工程活动和地表水渗入时，就会直接导致碎石土滑坡的发生，严重影响工程质量。特殊土质滑坡通常发生在20°以下的斜坡中，坡脚冲蚀会直接引发特殊土质滑坡的发生。崩塌容易发生在40°以上的斜坡中，风化剥蚀会直接导致崩塌的发生。

1.3水文地质条件

在容易发生特殊土质滑坡的区域，基岩裂隙水和松散层孔隙水是地下水的主要类型。基岩裂隙水多出现在基岩区地下水，松散层孔隙水一般出现在滑体地下水。农业生产用水、大气降雨和地表生活用水，是滑体后缘区的地下水补给方式，动态变化不会过大是地下水的一个主要特征，附沟槽地形地貌能够形成负地形汇水区，其汇水能力能够在降雨发生时发挥重要的作用。江河水位的变化，会直接导致滑体前缘区地下水的变化，动态变化相对较大是滑体前缘区地下水的主要特征。

1.4地貌单元

“环谷状洼地”是碎石土滑坡的主要地貌单元形式，滑坡后壁多出现在后缘以上地形，这种地貌要比原始斜坡表面低。剪出口多出现在前缘，这种地貌的特点是隆起幅度不大且向外延伸。双沟同源的现象多出现在两侧边界。陡坎和平缓台地的交错分布，多出现在前缘向后缘的滑坡堆积体纵断面。

1.5地层岩性

在碎石土滑坡中，通常包括了硬岩全风化物、残积、老滑坡堆积和填土等等，结构松散是其主要的特点。含粘土的碎石层以及含碎石的粘土层，是滑体物质的主要构成。滑带的形成，多出现在风化基岩和松散堆积体的接触地带，全风化岩屑以及含碎石粘性土是滑带土的主要构成成分【1】。

1.6地质构造

在断裂破碎带和基覆界面，碎石土滑坡呈现出成群分布的特点，顺层碎石土滑坡的发生，通常是因为滑床基岩层面向临空方向倾斜导致的，比如向交通线路和河谷的倾向。

2、碎石土滑坡滑体的物质组成

次生地质体是滑坡堆积体的主要形式，当在某一滑面出现斜坡岩土体的滑动时，就会导致滑坡堆积体的出现，构造特征和结构与滑动过程密切相关。含粘土的碎石和含碎石的黏土，是碎石土滑坡滑体的主要构成成分，残坡积、硬岩风化物、滑坡堆积和填土、崩坡积等是形成碎石土滑坡滑体的主要原因，其中还包括了粗中砂、粉质粘土和岩块等。稳定性差、空隙大、强度较低和透水性较强，是碎石土滑坡滑体的主要特点，这些特点是由滑动引起滑体松散导致的。

2.1碎石土滑坡滑体的渗透性分析

碎石土的渗透系数由土粒的粗细、大小和形状所决定，当土粒较粗且具有圆滑、均匀的特点时，一般会具有较大的渗透系数。当碎石土滑坡滑体的土粒较细且具有高级配、强密实度时，一般会具有较小的渗透系数。当细粒土的结构造成破坏时，对于过水通道的分布和形状、大小等都会产生一定的变化，导致其渗透系数的变化。碎石土的渗透系数与不同粒径土粒的含量相关，随着碎块、砾粒含量的增加，碎石土的渗透系数也会逐渐增加，并以自然指数的形式增加。当粒径小于2mm的土粒含量增加时，碎石土的渗透系数会逐渐减小，也同样呈自然指数的形式减小。细粒土粒组以粘粒为主、粗粒土粒组以碎石为主时，其含量对于碎石土的渗透性会造成非常大的影响；砾石组的含量对于碎石土的渗透性的影响较小；对于碎石土的渗透性的渗透性影响最小的是砂粒组含量。

2.2碎石土滑坡滑体的物理力学性质分析

含粘土的碎石和含碎石的粘土，是组成碎石土滑坡滑体的主要成分。在碎石土的构成成分当中，50%以上为粒径超过2mm的颗粒，这种岩土体的特性介于土体和岩体之间，具有粉土、无粘性土、粘性土和粗粒土的地质特性。碎石土滑坡滑体的物理力学性质，会因为地区的不同而产生差异，当细粒土含量和粒径、级配不同时，就会导致碎石土滑坡滑体的物理力学性质的差异。细粒土比如粉粒、粘粒的含量会直接影响碎石土的亲水性和粘聚性，随着细粒土含量的增加，碎石土的亲水性和粘聚性也会加强。

假斑状构造和粗石状构造是碎石土构造的主要形式。在较细土粒组成的土体中混入较粗颗粒是假斑状构造的主要形式，在假斑状构造形式中，主要由细颗粒土体的性质决定其工程性质。由粗大碎屑形成主要骨架，是粗石状构造的主要形式，粗大碎屑空隙填充物的性质，会直接影响其工程性质。主要颗粒含量岩土体的性质，会对含碎石的黏土和含粘土的碎石性质造成影响，土粒和水体的相互作用，会直接影响以细颗粒含量为主的碎石土的工程性质；土粒个体颗粒特征，会对以粗颗粒含量为主的碎石土的工程性质产生影响。

3.碎石土滑坡滑带的物质组成

3.1碎石土滑坡滑带土的矿物及化学成分分析

母岩的矿物成分决定了碎石土滑坡滑带的矿物成分，方解石、绿泥石、蒙脱石、石英、伊利石和蛭石等，共同组成其矿物成分。对于碎石土滑坡滑带的吸附性，黏土矿物能够起到很好的增强作用；对于碎石土滑坡滑带的亲水性，有机质微生物能够起到很好的增强作用。同时，碎石土滑坡滑带的抗剪强度受到有机质微生物含量和黏土矿物含量的影响，当有机质微生物含量和黏土矿物含量将低时，碎石土滑坡滑带的抗剪强度增加【2】。

是碎石土滑坡滑带土的主要化学成分，和、的含量也相对较高。粘粒间的强度能够通过易溶盐的存在而增加，这是在含水量较少时易溶盐发挥的重要作用。虽然当含水量增加时会使得易溶盐的含量降低，导致黏土强度下降，但是其可塑性增强。

3.2碎石土滑坡滑带土的颗粒成分分析

碎石碎屑土和粉质粘土是滑带土的主要类型，其中碎石碎屑土的主要成分是粗粒土，粉质粘土的主要成分是细粒土，这是依据颗粒成分的不同对滑带土进行的类型划分。当区域不同、碎石土滑坡成因机制不同时，滑带土的颗粒成分也会呈现差异性。可塑性好、粘粒含量高是滑带土的主要特点，碎石多呈圆形。

3.3碎石土滑坡滑带土的微观结构特征分析

当斜坡产生滑动时就会出现碎石土滑坡滑带土，那么坡体变形滑动的构造特征就与滑带密切相关，比如擦痕和镜面的存在。黏土矿物具有较强的定向排列性，滑带土的微观结构也会由于接触关系的不同而出现差异。等粒定向环式微观结构、不等粒定向条带式微观结构和等粒定向条带式微观结构，是碎石土滑坡滑带土主要的微观结构特征，这是根据碎屑成分分选性所决定的。

3.4碎石土滑坡滑带土的物理力学性质分析

在分析碎石土滑坡的稳定性时，通过分析碎石土滑坡滑带土的物理力学性质，能够为治理碎石土滑坡提供科学的依据，也是保障治理方案有效性的重要参数。空隙比、密度、内聚力、含水率和摩擦角等，都是碎石土滑坡滑带土的物理力学性质参数。在某碎石土滑坡滑带土中，对数正态分布出现在液限和塑限中，也具有较小的离散度，平均塑性指数为10.当碎石土滑坡滑带土的粉粒含量一定时，其抗剪强度会受到含水率的影响【3】。

3.5碎石土滑坡滑带土的遇水弱化效应分析

在产生降雨时，降雨前后的碎石土滑坡滑带土的含水率，会直接影响碎石土滑坡滑带土的弱化程度。硬塑状态是碎石土滑坡滑带土的天然状态，相较于塑限而言，其含水率较低。当发生降雨时，碎石土滑坡滑带土呈现可塑状态，此时的含水量要低于液限却高于塑限。碎石土滑坡滑带土强度的降低，是由含水率的不断上升导致的，这就是是雨水弱化特征的表现。碎石土滑坡滑带土的天然状态含水率、物质组成和空隙率等，都是影响碎石土滑坡滑带土弱化程度的重要因素。通过研究某碎石土滑坡滑带土，当含水率逐渐增大时，滑带土强度急剧下降，下降比例能够达到7%。当碎石土滑坡滑带土的含水率在20%以内时，含水率的增加会使得内聚力增加；当碎石土滑坡滑带土的含水率超过20%时，含水率的增加会使得内聚力减小。此外，碎石土滑坡滑带土含水率还会对内摩擦角产生显著的影响。

4.碎石土滑坡地质模型

4.1碎石土滑坡工程地质模型

在内力和外力的共同作用下，斜坡岩土体会向临空方向发生滑动，从而形成碎石土滑坡的现象，从力学角度分析，是抗滑阻力与下滑力出现失衡所导致。统一应力场存在于碎石土滑坡变形的过程当中，当在剪出口滑脱时，就会形成三段式结构模型，包括了主滑段、牵引段和抗滑段。

张裂缝会存在于滑坡后缘岩土体滑动的过程中，而且张裂缝的方向大致与滑动方向垂直。鼓张裂缝存在于滑体前缘岩土体中，这是受到挤压形成的，鼓张裂缝的方向与滑动方向一致。在滑体中部没有裂缝的存在，这是因为相对位移没有发生在此部分岩土体中。斜列式剪裂缝通常存在于滑体两侧，这是由于抗阻作用形成的【4】。

当破裂点的剪应力大于抗剪强度时，就会在主滑段发生破坏，塑性区的扩大使得牵引段支撑力减小，使得抗滑段受到挤压。滑体的整体滑动在抗滑段的抗滑阻力被克服的瞬间发生，牵引段呈现出张扭性，主滑段呈现出剪切性，抗滑段呈现出压扭性。

4.2碎石土滑坡水文地质模型

滑体、滑带、滑带影响带和滑床基岩是组成碎石土滑坡的四个层面，这是依据其地质结构和物质组成划分的。互层状水文地质结构是碎石土滑坡在水文地质角度的结构形式，主要由2层透水性较差和2层透水性较强的岩层组成。滑带影响带为透水性较好的透水层，滑带和基岩是透水性较差的隔水层【5】。

地下水补给系统由于互层状水文地质结构的存在，出现两种不同的系统，包括了滑坡前缘靠近江河的破碎基岩和滑带影响带含水系统以及滑坡中后缘的滑体含水系统。在江河水位出现变化时，滑坡前缘靠近江河的破碎基岩和滑带影响带含水系统受到的影响比较大；地表生活生产用水和降水对滑坡中后缘的滑体含水系统的影响比较大。

5.碎石土滑坡防治措施

5.1锚固工程

锚索、抗滑桩、抗滑明洞、抗滑键和锚拉桩是锚固工程的主要应用措施，为了防止滑体的下滑，通常是通过增强抗滑力的形式来实现。锚固工程能够使得滑坡稳定性得到极大的提升，符合安全建设要求，是在碎石土滑坡防治措施中一种比较常见的方式【6】。锚固工程的应用，极大的增强了基础设施的安全性和质量。

5.2支挡结构

木笼块石墙、挡土墙、被动桩、锚拉墙和鼠笼墙是支挡结构的主要形式。支挡结构能够有效增加滑坡脚的抗滑力，阻止碎石土滑体的下滑。在进行支挡结构的设置时，应该仔细勘察地质条件才能够确定其应用范围。支挡结构的选择，则需要根据碎石土滑面的不同来合理选择，保障支挡结构能够发挥其应有的功能，提升坡体的稳定性。

5.3排水工程

地下排水和地表排水是排水工程的两种主要形式。水平钻孔、集水井、盲沟、仰斜钻孔、垂直钻孔、截水渗沟等属于地下排水工程，对于滑体内的地下水能够起到有效的拦截和排除作用，使得水位保持在临界水位以下，这对于提升滑坡的稳定性具有至关重要的作用。夯实、地表截水沟、灌浆、排水沟、锚喷、植被等形式属于地表排水工程，能够对地表积水进行及时排除，阻止了滑体内地表水的深入，提高滑坡的稳定性【7】。

5.4削方减载

反压加载和顺方减载是削方减载的主要形式，为了增加抗滑段的抗滑力，需要将主滑段的岩土体进行削减，反压在抗滑段，以增加其重力的方式增加其抗滑力，同时还能够实现主滑段下滑力的减小。这种削方减载的方式，能够同时保障抗滑段和主滑段的稳定性，是提升滑坡整体稳定性的关键措施，实现了一举两得的目的。在滑面深埋的碎石土滑坡中，应用削方减载的方式能够更加简便快捷的完成治理工作。

6、结语

在工程建设中，碎石土滑坡会对整个建设过程造成影响，加强碎石土滑坡工程的地质特性分析，能够寻找有效的治理措施，提升碎石土滑坡的稳定性，保障工程建设的正常进行。气象水文条件、地形条件、水文地质条件、地貌单元和地层岩性、地质构造是碎石土滑坡工程地质条件类型。含粘土的碎石和含碎石的粘土，是组成碎石土滑坡滑体的主要成分。是碎石土滑坡滑带土的主要化学成分，碎石碎屑土和粉质粘土是滑带土的主要类型。主滑段、牵引段和抗滑段是碎石土滑坡工程地质的三段式结构模型，滑带影响带为透水性较好的透水层，滑带和基岩是透水性较差的隔水层。锚固工程、支挡结构、排水工程和削方减载是碎石土滑坡防治的主要措施。

参考文献：

[1]赵毅.碎石土滑坡工程地质特性及防治措施[J].资源信息与工程，2018，33（01）：178-179.

[2]王军翰，应鉴钧.碎石土滑坡工程地质特性及防治方案探讨[J].建材与装饰，2018（03）：252-253.

[3]陈志超，罗旋，柳侃，叶龙珍，左昌群.碎石土滑坡渗流系统特征及防治措施研究[J].岩土力学，2016，37（03）：813-818+849.

[4]吴小青.碎石土滑坡工程地质特性分析及防治对策[J].建材与装饰，2016（08）：198-199.

[5]姚晓阳，杨小永，曾钱帮.碎石土滑坡工程地质特性及防治方案研究[J].工程地质学报，2012，20（03）：369-377.

[6]许建聪.碎石土滑坡变形解体破坏机制及稳定性研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（08）：1730.

[7]许建聪，尚岳全.碎石土渗透特性对滑坡稳定性的影响[J].岩石力学与工程学报，2006（11）：2264-2271.