浅析公路工程中黄土滑坡特征与稳定性分析论文_魏晋攀

摘要:黄土滑坡是平凉地区公路项目中所常见的不良地质,为保证路线的安全建设和运营,需要对公路沿线的滑坡进行稳定性分析,为滑坡处治提供必需的依据。

关键词:黄土滑坡;成因分析;稳定性计算和评价;

1、概述

甘肃省平凉市地处陇东黄土高原南缘,境内黄土梁峁起伏,沟壑纵横。因水流侵蚀切割的影响黄土塬边地形破碎,冲沟切割较深,斜坡处的黄土堆积体积越大,重力势能越高,这为黄土滑坡的形成提供了物质及能量来源,这也是在黄土冲沟地带常见有黄土滑坡分布的原因。为了降低滑坡对公路工程造成的损失和危害,保证路线的安全建设和运营,需要采取必要措施进行防治。

2、滑坡的特征和成因分析

1)地形地貌条件

地形地貌是控制斜坡变形失稳的主要因素。项目区滑坡所处地带属黄土堆积、侵蚀梁峁地貌,斜坡坡度一般在25~30°之间,局部地段大于30°,陡峭的地形为斜坡失稳提供了有力的临空面条件。

2)地层结构

项目区内黄土通常底部为离石黄土、泥岩,由于基底是一个具隔水性的倾斜面,所有雨水经过黄土的强渗透性,都聚集这个面(不整合面)上,浸泡、软化表部岩层,形成强度较低的软弱面。每逢夏末秋初,雨量集中,使黄土含水性达到过饱和状态,在流水和重力的双重作用下,形成这种泥水流沿摩擦力很小的倾斜潜水面发生滑坡,不利于坡体稳定,有利于滑坡的形成。

3)地下水

地下水也是形成滑坡的重要因素之一。在土质边坡或岩质边坡受地下水浸泡后,软质岩即产生表层泥化,形成厚度很薄的黏粒层,使岩土体抗剪强度大大降低,正是这些黏粒薄层在滑坡的发育中起到决定性作用。另外,地下水使孔隙水压增高,产生浮托力、动水压力,这些都会使岩土体抗剪强度降低,容易形成软弱面。

3、工程实例

灵台至华亭高速公路在K88+060~K88+340处分布一滑坡体,滑坡区地势总体呈东南高,西北低,最大高程为1297m,最小高程为1179m,滑坡最大高差为92m。滑坡主要发育在山梁北侧,坡体下缓上陡,坡脚坡度约24°,上部一般坡度约32°,局部更陡。现场调查期间滑坡范围、边界、形态特征等均为明显,整体呈近“圈椅”状,后部错台及两侧侧界清晰可见。滑坡长度为150~220m,高差为92m,滑体宽度为290m,厚度约为3.8~20.1m,体积约为384×104m3,主滑方向约为319°。滑体主要由黄土状土(上更新统马兰黄土和中更新统离石黄土,夹少量砾石)和少量泥岩碎石组成,属中-浅层大型滑坡。

图1 滑坡全貌

1)滑坡堆积体稳定性定性评价

根据滑坡的变形破坏形式、范围及强烈程度,加之该滑坡整体在2018年9月受持续强降雨影响,而发展到整体失稳下滑。滑坡体坡面下错严重,前缘堆积至河道,对其形成挤压使之变形,滑坡处于不稳定状态。在降雨以及地震等因素作用下,该滑坡将继续变形进而向后缘坡体牵引扩展引起更大范围的变形破坏,从而严重影响工程安全性和地基稳定性。

2)滑坡稳定性定量计算

依据勘察结果,该滑坡之滑动面呈圆弧型,根据《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)传递系数法进行计算。

结合该滑坡实际情况,选取滑坡后壁所在部位,选定为代表性断面进行计算,采用理正岩土软件中块体极限平衡法模块进行稳定性及下滑力验算。滑面根据钻孔揭露以及前缘剪出口位置,采用圆弧型滑面。滑坡的稳定系数计算方法采用较为严格的摩根斯顿-普莱斯法进行计算评价,用传递系数法进行校核,剩余下滑力则采用传递系数进行推力计算。

图2 K88+160代表性计算断面

3)稳定性标准及安全系数取值

根据工程等级、滑坡危害性以及对滑坡诱发的各种因素了解程度,滑坡推力安全系数取值依据《公路路基设计规范》JTG D30-2015取值表:在正常工况下取1.25;非正常工况Ⅰ(暴雨)情况下取1.15;在非正常工况Ⅱ(暴雨+地震)取1.1。

4)计算参数取值

依据滑坡现状,后壁发育错台等,勘察土工试验数据重度18.5kN/m3,饱和重度19.5kN/m3,按安全系K=0.95,重度取18.5进行反算,取得c=14.5kPa,Φ=10°,滑坡体是在暴雨条件下产生滑动,故反算值为暴雨工况的取值。根据岩土体试验统计及反算,滑体参数如下表1。

4、结论

1)黄土滑坡是平凉地区公路项目中所常见的不良地质,滑坡体多为冲沟斜坡表面松散的崩坡积、残积黄土等沿一相对隔水面向下滑移造成的,长期的、较大的降雨和地震往往是其发生的主要诱发因素,多属重力式黄土滑坡。

2)通过对滑坡的形成进行模拟建模,并采用合理的计算方法进行分析计算,分析评价了滑坡稳定性和滑动面位置,为滑坡的防治提供了勘察依据。

3)通过对滑坡的形成进行模拟建模,并采用合理的计算方法进行分析计算,分析评价了滑坡稳定性和滑动面位置,为滑坡的防治提供了勘察依据。

论文作者:魏晋攀

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第20期

论文发表时间:2020/4/28

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