云南德钦某公路大型滑坡治理分析

【摘 要】大型滑坡由于滑体体积大，剩余下滑力往往都比较大。当线路无法绕避其影响区时， 就必须根据治理的重要性，确定合适的支挡方案，做到安全可靠，经济合理。本文通过具体工程实例，详述滑坡治理设计的基本流程，并总结大型滑坡治理的要点，为今后类似工程设计提供借鉴参考。

【关键词】大型滑坡；滑动安全系数；剩余下滑力；削方减载

1 工程实例

云南德钦某公路大型滑坡位于云南省德钦县境内，处于距德钦县城中心区约3公里的德钦大沟峡谷左岸，属于河流侵蚀堆积成因形成的峡谷岸坡地貌。由于设计线路必须从该滑坡前部通过，无法绕避，需对该滑坡进行专项治理。根据现场踏勘，该滑坡后缘壁呈“圈椅”状，滑面倾角46°～51°，后缘壁坎高约15～30m。滑坡后缘剪入口高程约2679.70m，滑舌剪出口高程约2490.10m，高差约189.60m，滑坡周界清晰、变形痕迹明显。主滑坡体平均宽度131m，滑坡体平面面积38981m2，滑坡体平面周长791m，主滑断面水平长度243m。

根据现场地质钻探，现场所揭露的地层及岩性特征为：

①层碎石（滑体），褐灰色，深灰色，松散至稍密，粗颗粒含量约40-60%，菱角形，粒径一般2-20cm，以砂砾质片岩为主，分选性差，粘性土中等充填。

②层混碎石粘土（滑带），褐灰色， 褐黄色，可塑至硬塑状，碎石含量约15-30%。

③-1层全风化片岩（滑床）：绿灰色，深灰色，砂泥质结构、以绢云母片岩为主，全风化，局部夹强风化透镜体，薄片状结构，岩性级破碎，呈薄片碎裂状，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

③-2层强风化片岩：绿灰色，深灰色，砂泥质结构、以绢云母片岩为主，强风化，薄层状，岩性破碎，结构面发育，岩体基本质量级别为Ⅴ级。

滑床露地层主要为第④-1层全风化片岩。滑床以上各地层重力密度试验分析如下表：

表1 各地层重力密度分析成果表

土层及代号 重度γ

KN/m3 饱和度85%重度 饱和度90%重度 饱和度95%重度 饱和度100%重度

①层碎石（滑体） 19.5 20.1 20.3 20.4 20.6

②层混碎石粘土（滑带） 19.1 18.7 18.9 19.1 19.3

主滑面后缘倾角46°～39°，中部倾角约39°，前缘倾角39°～23°，滑面呈折线型；滑体平均厚度12m，滑体最大厚度24.6m。滑坡滑体体积约476426m3，为大型深层滑坡。

2 滑带土抗剪强度指标反算

由于滑带土埋深较大，碎石含量较高，采取原状土样较困难，可采用抗剪强度指标反算与土工试验数据等综合确定其抗剪强度。本滑坡主滑面滑动面为折线型，计算简图及特征如下图、表

图1 滑坡主滑面计算简图

表2 各滑块特征表

滑块

面积

Si

（m^2） 滑面

长度

Li

（m） 滑面

倾角

αi

（度）

177.66 57.84 40.68

384.06 54.67 37.63

325.75 40.28 38.38

393.55 42.49 38.95

542.17 57.11 36.91

492.83 34.07 37.82

213.78 13.03 37.26

740.98 41.39 31.98

247.57 15.86 13.31

254.68 18.77 -3.02

滑带土抗剪强度指标反算按下列公式：

c=（F∑Wisinαi-tgΦ∑Wicosαi）/L Φ=arctg（（F∑Wisinαi-cL）/∑Wicosαi）

式中：F --稳定系数，按下述情况确定：

滑坡处于整体暂时稳定～变形状态：F=1.05～1.00；

滑坡处于整体变形～滑动状态：F=1.00～0.95。

Wi--第i块段重量（kN/m）；

αi--第i块段滑面倾角（°）；

L --滑面总长（m）。

c--滑带土内聚力（kPa）。

Φ--滑带土摩擦角（°）。

采用上述反演公式，在假定c或假定Φ值的不同取值条件下，可反算出不同的c、Φ值组合，然后根据滑坡稳定现状，有关经验数据和本次勘察土工试验、原位测试结果，最终确定滑带土c、Φ为：

状态

滑体重度γ 内聚力C 内摩擦角

天然状态 19.5 62 20.6

饱和状态 20.6 58 19.5

应通过滑坡稳定性计算复核上述反算指标的合理性，计算中滑坡体重度和滑带c、Φ值采用上述反算结果，并采用传递系数法进行，如下列公式：

Fs=[∑（Ri∏ψj）+Rn]/[∑（Ti∏ψj）+Tn]

ψj=COS（θi-θi+1）-Sin（θi-θi+1）tanφi+1

Ri=NiTanφi+ciLi

∏ψj=ψi×ψi+1×ψi+2………ψn-1

式中：Fs--稳定系数

θi--第i块滑动面与水平面的夹角（°）；

Ri--作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；

Ni--第i块段滑坡面的法向分力（kN/m）；

φi--第i块段土的内摩擦角（°）；

ci--第i块段土的粘聚力（kPa）；

Li--第i块段滑动面长度（m）；

Ti--作用于第i块段滑动面上的滑动分力（kN/m），出现与滑动方向相反的分力时，取负值；

ψj--第i块段的剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数（j=i）。

经复核计算，天然状态下的稳定系数Fs=1.06，处于基本稳定状态；饱和状态下的稳定系数Fs=0.98，处于滑动状态，与现场踏勘及调查的结果相符合。

3 剩余下滑力估算

滑坡剩余下滑力计算，是滑坡防治工程设计的主要依据，一般采用传递系数法，如下列公式：

Pi=Pi-1ψj+KsNi - Ritanφi-ciLi

式中：Pi、Pi-1--第i块、第i-1块滑体的剩余下滑力（滑坡推力）；其余参数同上。

经计算该滑坡天然状态下剩余下滑力为3021.56kN/m；饱和状态下剩余下滑力为4742.58kN/m。为保证线路运营工程中的长期稳定，本滑坡应采用工况“饱和状态”下的推力（剩余下滑力）计算结果进行设计。

4 滑坡治理方案设计

4.1 治理方案比选

由于滑坡天然状态和饱和状态的剩余下滑力都比较大，又属于深层滑坡，应选用预应力锚索抗滑桩，或者削方减载与锚索、锚杆框格梁相结合的复合支挡方案。采用锚索抗滑桩方案，根据工程经验，锚索锚固段可选择在强风化玄武岩中，锚索长度为30-35m；抗滑桩嵌固段可选择全风化、强风化玄武岩，桩长一般24-30m，应设置三排或四排抗滑桩，桩中心距一般5.0-8.0m。采用削方减载与锚索框格梁护坡相结合的复合支挡方案，可从路面高程以上考虑分级放坡，结合地形在下滑段减载，在抗滑段载压重；可通过稳定性计算支持断面设计，使滑坡达到基本稳定要求，再通过锚索框架梁护坡；施工过程中分级开挖、分级支护，可确保施工过程和后期运营的安全。

综合比较，锚索抗滑桩方案需要设置的抗滑桩数量比较多，而机械化程度又比较低，不利于施工作业人员的安全保护，也不利于节约造价和工期；而削方减载与锚索、锚杆框格梁护坡方案在上述方面优势较为突出，为适宜本工程滑坡治理的优选方案。

4.2 治理方案及分析计算成果

滑坡治理具体方案为从路基边沟外0.6m外分十五级边坡进行削方， 除第十五级边坡坡高为17.5m外，坡率1：0.75外，其余每级边坡高度均为10m，坡率1：1.0或1：1，25；相邻两级边坡卸荷平台宽度均为2.0m，在标高2550.00以下采用减载土方进行填方反压；因地形处于德钦大沟河谷，填方方量较为有限，治理方案以中上部削方减载为主，锚索、锚杆框架梁按每级边坡为单位，间隔设置。

按前述滑坡稳定性及剩余下滑力计算方法，消方减载后，该滑坡天然状态下主滑断面稳定性安全系数FS=1.19；达到1.20安全系数时的剩余下滑力为382.3kN/m，饱和状态下安全系数FS=1.14；达到1.20安全系数时剩余下滑力为509.7kN/m。与自然状态下滑坡相比，削方减载后安全系数得到了大幅度提高，剩余下滑力减小为原来的1/8；将锚索框架梁提供的抗滑力综合参与计算，整体稳定安全系数达到1.25，达到了滑坡治理的目标要求。

5 结束语

（1）大型滑坡治理是一个复杂的系统工程，必须在查明滑坡要素、规模、空间分布、成因、性质、类型、水文地质特征、稳定状态等的基础上，因地制宜，才能制定出安全可靠，经济合理的治理方案。

（2）采用滑坡主滑断面进行滑面抗剪强度指标的反算是滑坡治理设计中的常用方法；通过不断调整抗剪强度指标进行试算，使分析计算结果与滑坡的稳定状态相最接近，此时确定的指标较为真实可靠。

（3）大型滑坡一般滑体体积、滑面埋深、主滑断面长度都比较大，因而滑坡推力很大，在不会诱发滑坡后缘山体产生滑动的条件下，设计方案应当以削方减载为主，支挡防护措施为辅，既安全可靠，又经济合理；

（4）"治坡先治水"是滑坡治理的一个宝贵经验，大型滑坡治理应结合地形在滑坡后缘及边界外稳定地段设置截水沟，在坡面设置树枝状排水沟，在坡体设置排水孔、排水盲沟等形成一个完善的排水系统，在治理和运营工程起着非常重要的作用。

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作者简介：

贾荣谷（1978-），男，汉族，云南曲靖人，工程师，注册岩土工程师，本科，主要从事岩土工程设计方面的工作。