浅谈红黏土边坡稳定性分析与治理

浅谈红黏土边坡稳定性分析与治理

赵宇伟

四川西南交大土木工程设计有限公司  四川成都 610000

摘要：近几十年来，我国重大工程建设的数量和规模不断增加，在气候变化的背景下，重大工程的安全性、稳定性、可靠性和耐久性，以及运行效率和经济效益都受到一定影响。红黏土具有渗透性差、吸水膨胀、失水收缩大等特性，这类地区的许多新建道路伴随气候的影响在施工过程中常出现一边施工开挖、一边溜塌、坍塌的现象。对红黏土边坡稳定性问题进行科学合理的分析是边坡治理设计的重要前提，文章根据实际工程边坡为例，利用极限平衡理论的毕肖普法对边坡进行稳定性进行分析，并提出综合治理方案。

关键词：红黏土边坡；稳定性分析；综合治理

引言

红黏土边坡是指主要由黏土组成的边坡，黏土以颗粒细密为其主要特征，但由于生成环境的不同，各类黏土的组织结构、物理力学特性等差别较大，对边坡稳定性的影响也不一样。一般红黏土干湿效应明显，干燥时坡体裂隙发育，土体强度较高，坡体稳定性较好。富水时往往裂隙闭合，土体强度下降明显，遇水膨胀分解呈软塑性状，坡体易发生变形失稳。

因此，积极贯彻“预加固，治坡先治水”理念是防治红黏土滑坡的最有效手段之一。

1工程概况

某工程位于柳州市柳东新区，边坡总长约0.64km，地形北高南低，项目所在山顶标高约为141.2～185.7m，山脚标高约为90.0～97.0m，山体总高度约50～90m，山体坡度20～40°，现场已开挖部分，上部为残坡积土层，下部为强～中风化泥岩。

2红黏土滑坡发生原因分析

根据野外调查，该边坡滑坡主要影响因素包括：

（1）地层岩性：在长期的风化剥蚀等地质作用下，斜坡体上形成了厚度较大的残坡积土层和强风化泥岩层，充足的物源和堆积体存在是形成该不稳定边坡和滑坡的客观、先决条件，其分布范围和厚度在很大程度决定了不稳定斜坡的规模。

（2）地形：地形坡角条件为不稳定边坡形成与位移提供了临空面。不稳定边坡为道路建设切坡开挖形成，坡脚与坡顶相对高差大，坡度较陡，为不稳定边坡形成提供了足够的临空条件。

（3）降雨：边坡所在地区雨量充沛，平均降雨量1453.8mm，降雨过程长且多为暴雨。丰富的降雨形成坡面地表水下渗和冲刷坡体，不但降低土体抗剪强度，还增加了坡体重量，降雨作用是不稳定边坡形成的激发因素。

（4）不合理的人类工程活动：人类工程活动是不稳定边坡产生的直接诱发因素。坡体前缘坡脚开挖削坡卸荷，坡面无支护措施，坡顶、坡面未设置排水沟，均为不利于坡体稳定的工程活动。

3稳定性分析

3.1定性评价

据现场地质调查坡体内多处存在拉张裂缝，建设前期因开挖削坡，在前缘形成高陡临空面，在降雨等不利因素的影响下，边坡共发生3处小规模滑塌，由此宏观判断边坡天然状态下基本稳定，暴雨状态下欠稳定～不稳定。

3.2稳定性计算及分析

1）计算方法

该边坡为岩土混合型边坡，土体较松散，岩石破碎，其失稳时潜在滑面位于土体和强风化泥岩层内，可能发生圆弧形滑动破坏，根据类似边（滑）坡勘查成果和经验，采用《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）中基于极限平衡理论的毕肖普法（Bishop法）对该边坡进行稳定性及剩余下滑力计算。

2）计算参数取值

具体选取的物理力学参数主要通过以下途径确定：

（1）地勘报告推荐值。

（2）根据参数反演及类比地区经验值。

（3）多次反复试算与实际的地质情况对比达到基本吻合后确定。

最终综合选取边坡潜在滑面的设计参数如下：

表1 边坡治理工程设计参数表

3）边坡滑动推力及稳定系数计算成果

该工程位于地震基本烈度6度区，稳定性计算主要考虑降雨（暴雨或连续降雨）的影响，根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）；边坡稳定性计算按以下两种工况进行：

工况Ⅰ：天然情况，边坡体处于天然状态，荷载为坡体天然自重；

工况Ⅲ：暴雨或连续降雨情况，考虑边坡体处于饱水状态，荷载为坡体饱和自重。

按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)（表3）确定防治工程设计等级为Ⅰ级。

边坡推力安全系数取值为：工况Ⅰ（天然工况）Fst=1.35，工况Ⅲ（暴雨工况）Fst=1.15。

（1）整体稳定性计算结果

在稳定性计算的基础上，按照相关规范，采用传递系数法和上述对应工况的安全系数，对原设计断面进行边坡推力计算，计算结果如下。

表2 边坡稳定性和推力计算成果表

计算表明，

该边坡天然工况下稳定系数Fs=1.138，基本稳定在暴雨工况下，边坡欠稳定。

计算结果与现场实际情况基本一致。

4红黏土滑坡处治主要工程措施

在充分掌握边坡影响因素、稳定性状况以及危害特征等的基础上，尽可能采用安全、经济、环保的支护措施。综合治理措施如下：

1）对边坡岩土体中发育的裂隙，及时采取粘性土封闭或水泥灌浆处治，以提高岩土体结构面的抗力，避免雨水侵入滑动面，造成结构面强度急剧下降，最终引起边坡整体失稳。

2）治坡先治水，因此必须完善排水系统，保证地表水、地下水能迅速排出边坡范围之外。坡顶设截水沟、设平台截水沟、急流槽等设施。积极采用泄水管、边坡渗沟等工程措施，有效提高坡体的自身稳定性。

3）加强坡面防护，采用锚杆挂网喷砼+挂土工格室客土喷播防护，锚杆挂网喷砼起到坡面封水作用，防止边坡出现冲刷破坏、产生浅层滑动、塌陷等情况，提高了边坡的整体稳定性。挂土工格室客土喷播能有效地分散坡面雨水径流，减缓水流速度，防止坡面冲刷，保护草皮，具有边坡防护、绿化双重效果。

4）加强坡脚的支挡力度，可采用重力式挡墙、加筋土挡墙、锚杆挡墙、抗滑桩等工程，能有效改善坡脚应力集中和雨水冲刷，提高坡体的抗滑力度。

5结语

由于红黏土具有明显的干湿效应，工程敏感度高，滑坡具有群发性的特点。公路、市政工程应严格贯彻“地质选线”的理念，有效预防工程滑坡的发生。在综合治理过程中应贯彻“治坡先治水，固脚强腰, 预加固”的理念，尽量减少水和工程扰动对坡体稳定性的影响。

参考文献:

【1】DZ/T0219-2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范［S］.

【2】GB50330-2013，建筑边坡工程技术规范［S］.

【3】GB 50086-2015，岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范［S］.

【4】蒋鹏飞，李志勇，舒安平，欧阳心和.公路边坡防护技术［M］.北京：人民交通出版社，2011．

【5】郑颖人，陈祖煜，王恭先，凌天清.边坡与滑坡工程治理［M］.第二版. 北京：人民交通出版社，2010.

成永刚.工程斜坡病害防治理念与方案优化［M］.武汉：中国地质大学出版社，2022.赵宇伟（工作单位：四川西南交大土木工程设计有限公司 四川成都 610000）

赵宇伟（1989.10），男 汉族 江苏泰州人，本科，中级工程师，从事市政道路路桥设计