陇海线K1400+300-900段黄土边坡滑塌病害整治研究

陇海线K1400+300-900段黄土边坡滑塌病害整治研究

李早阳1,  ,吴玉哲2, ,韩云3

1.中国铁路兰州局集团有限公司定西工务段      甘肃省定西市 743000     2.中国铁路兰州局集团有限公司工务部          甘肃兰州   730000  3.中国铁路兰州局集团有限公司工务部         甘肃兰州   730000

摘要：本文通过对陇海线K1400+300-900段黄土边坡的地质条件，变形原因等分析，提出了合理的黄土边坡滑塌治理措施建议，对后期同类型的边坡病害治理提供一定的参考。

关键词：陇海线  黄土滑塌  病害整治

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1引言

边坡失稳是一种常见的地质灾害，发生频率高，危害极大，其中降雨是影响边坡稳定性的重要因素之一。在国际上关于边坡失稳对铁路的影响较多，例如1931年日本关西铁路干线发生滑坡，压坏铁路隧道，致使铁路中断，是因为边坡失稳引起的。这些研究大都采用室内试验，数值模拟等手段研究，多采用巨型抗滑桩等措施治理。在国内近年来边坡失稳对铁路安全运营造成很大的威胁，例如1981年雨季，宝成铁路宝鸡至广元段发生滑坡289处，多次中断行车；1985年9月15日宝天铁路葡萄园发生滑坡，中断行车66小时，上述滑坡也大都采用了室内试验，数值模拟等手段研究，并采用抗滑桩、锚索框架、截水隧洞等具体措施治理，并且治理效果良好。

黄土具大孔隙，垂直节理发育，湿陷性强烈，透水良好，下部岩层表面风化强烈，接触面易积水、浸泡形成软弱结构面。黄土地区铁路建设中形成大量的黄土边坡。近年来，随着全球气候的改变及人类活动的加强，黄土地区的极端降雨天气次数及降雨量增加，导致黄土地区铁路沿线边坡失稳时有发生，给铁路的安全运营和管理造成极大挑战。

中国铁路兰州局管辖包含陇海、包兰、兰新、宝中、兰青、兰新二线、干武、兰渝等普速干线和宝兰、兰新等高铁干线及十多余条支线，都位于黄土地区，沿线大多地形复杂，环境脆弱，暴雨灾害频发，边坡失稳时有发生。由于铁路修建时间不同，设计标准不同，二十世纪九十年代之前修建的铁路沿线边坡大多未设置防护措施。在长期曝露的条件下，边坡冲刷、溜坍、滑塌、滑坡等病害时有发生。研究黄土地区铁路沿线边坡稳定性受暴雨影响的机理及防护措施是目前关于黄土地区铁路边坡治理研究的难点、重点和关键科学问题，具有非常重要的现实意义。本文以陇海线K1400处二元边坡失稳为对象，分析其变形原因并提出相应的整治方案，为后期同类型边坡的防治提供参考。

2研究区介绍

2.1气象

天水深居西北内陆，属暖温带半湿润半干旱气候。海拔平均1100米，年平均气温11°C左右，极端最高气温38. 3°C，最低气温-18.2°C。无霜期185天左右，年降水量531mm，年平均日照时数2100小时，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，气候宜人，季节冻土深度＜60cm。

2.2水系

研究区属于黄河流域区，区内河流以黄河支流渭河为主。黄河为中国北部大河，世界第六大长河，中国第二长河，全长约5464km，流域面积约752443km2，研究区段渭河河谷呈连续“S”转弯型，整体流向由北向至南向。

2.3地形地貌

区域地貌单元为黄土梁峁沟壑区，渭河及其支流横贯其中，形成宽谷与峡谷相间的盆地与河谷阶地。海拔分布在1060m～1200m之间，高差约140m。坡顶为山脊，山脊走向与铁路走向基本垂直；边坡右侧沟谷下切较深，呈“V”字型，左侧沟谷下切较浅，边坡坡度约45°。

2.4地层岩性

研究区分布地层岩性较为简单，主要以下古生界片麻岩、新近系泥岩和第四系黄土为主。具体岩性特征从老至新描述如下：

⑴ 片麻岩（Pz1nt41）：研究区主要下伏基岩，青灰色-灰绿色，中风化。主要成分为石英，层状构造，层厚0.3～1.0m，质较硬，节理较发育，岩体较破碎。出露于边坡中部。边坡坡脚处岩层产状358°∠74°，发育两组不利结构面①268°∠59°、②90°∠61°；边坡中部刷坡后出露岩体岩层产状195°∠67°，发育三组结构面③265°∠54°、④50°∠32°、⑤355°∠80°，该层夹有软弱炭质夹层，厚度约3～5cm，含水量较高。

⑵ 泥岩（N）：主要出露于滑塌后壁，红色，中风化，位于片麻岩层顶面，相对隔水，与片麻岩层顶面有擦痕发育，擦痕走向250°～300°之间。

⑶ 第四系黄土（Q4）：位于泥岩层之上，坡面大面积覆盖，为滑体的主要物质，稍湿-潮湿，局部很湿，稍密，受近期强降雨影响，地表1～2m深度内土体潮湿-很湿，泥岩层之上1～2m范围土体潮湿-很湿，地层直立性较好。

2.5水文地质条件

根据现场调查，区域内水文地质条件较为简单，结合地下水的赋存条件和含水岩组性质，研究区地下水主要为黄土孔隙水。主要赋存于Q4黄土层。补给源主要为大气降水，坡面未见明水流水，但开挖边坡土体含水量较高，潮湿-很湿状态。本次滑坡主要原因为雨水浸泡土层，土体强度降低，发生浅层的滑动变形。

3滑坡特征

该段边坡长110m，最大坡高111m，边坡中下部基岩出露，上部及两侧为黄土。原防护措施为边坡中部38m高度以下浆砌片石护面墙防护，墙顶处设有被动防护网，坡体设有三道排水沟，坡面汇水自排水沟流至边坡两侧沟槽内。

3.1变形现状

本次滑坡具体里程为陇海线上行K1400+346～K1400+376段，位于边坡距坡脚38m处，滑坡高差20m，宽32m，最大厚度不超过4m，滑向265°。滑体物质主要为第四系饱和黄土（Q4），滑床物质主要为泥岩（N）。

滑坡左侧界外滑塌变形，变形段里程K1400+376～K1400+389，滑塌段高差7m，宽13m，滑体物质堆积于下级边坡坡顶平台，掩埋平台排水沟，且下级边坡形成最大厚度约2m的饱水不稳定三角体。

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滑坡右侧界外受本次滑坡影响，发育多条拉张裂缝，裂缝最远延伸至巡检踏步附近。

应急抢险对该处滑体物质进行了刷坡处理，卸载了全部滑坡堆积物，刷坡形成后壁高约20m，坡度大于50°，后壁右侧基岩出露，为中风化片麻岩，上覆黄土，顶部Q4黄土饱水，饱水层厚度约2m。

后壁刷成第二天，距离坡顶约1m处发育一道拉张裂缝，裂缝延伸长度大于5m，下错约20cm，可见深度大于50cm，裂缝内土层呈软塑状，坡面未见剪出口。

后壁基岩与泥岩层交界面擦痕明显，擦痕走向250°~300°，倾角0°~40°。擦痕面固结，无充填，含水量较低。未见擦痕面附件有滑动变形迹象。

边坡下部裸露基岩受本次滑塌影响，坡面岩体松动，局部有掉块。

3.2变形原因分析

滑坡形成的主要因素有以下几点：

⑴ 降雨是滑塌发生的主要原因

由于降雨频繁，灾害发生前一周累计降雨量近200ml，长时间降雨、雨水下渗，调查时发生雨水下渗深度平均1~2m，软化浅层土体，易发生浅层滑动变形。

⑵ 特殊的地形条件

滑塌处原地貌后缘顶部为一平台，平台宽度约5m，排水沟位于平台外侧，地势平台里侧略低，平台汇水难以全部汇聚于排水沟，淤积于平台里侧浸泡、下渗，诱发滑坡的形成。

⑶ 不良的地质条件

滑坡区地层自上而下为黄土（Q4）、泥岩（N）及片麻岩（Pz1nt41）, 黄土（Q4）垂直节理发育，透水性强，泥岩（N）相对隔水，且滑坡区黄土（Q4）覆盖较薄，易沿泥岩层顶面发生浅层的滑动变形。

4治理工程措施

本次滑坡为浅层的滑动变形，变形厚度不超过4m。考虑刷坡后壁形成高陡边坡，两侧及顶部可能发生次生滑动变形。设计对滑坡后壁、两侧及顶部采用锚杆框架加固处理。又基岩顶面现擦痕，为保障坡体的稳定，增设一级锚索框架防护。

主要防护措施为：陇海线上行K1400+323~K1400+416段边坡自刷坡便道标高起，顺坡面设置锚杆框架、锚索框架，共设置4级，每级高度10m。第1、3、4级坡面设置锚杆框架，第2级坡面设置锚索框架；新建框架梁段边坡设置跌水踏步，

治理工程平面布置图

治理工程典型断面图

锚索结构图

5结论及建议

5.1结论

（1）滑塌处原地貌后缘为一平台，降雨时，平台汇水难以全部汇入排水沟，在平台形成积水，加之上部黄土透水性强，下部泥岩相对隔水，地表水下渗后，软化下部黄土，诱发上部黄土边坡发生滑坡变形。

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（2）对类似的二元结构边坡可采用锚杆框架、锚索框架进行加固，且加固效果较好。

5.2建议

由于降雨是黄土地区边坡变形的主要诱发因素，开挖后应完善边坡的截排水措施，防止降雨时边坡汇水集中灌入坡体，造成边坡失稳。

参考文献：

[1]《滑坡学与滑坡防治技术》. 王恭先等编著.北京：中国铁道出报社，2007年。.

通讯作者简介：李早阳，男，汉族，1990年3月，工程师，本科，甘肃漳县人，中国铁路兰州局集团有限公司定西工务段。

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