1、1水库区高速公路边坡稳定性分析摘要水库区高速公路边坡稳定性分析主要是要求考虑边坡在水库水位上升或者骤降时边坡地下水的影响，主要涉及地下水水位上升造成边坡体内地下水渗透压力增加，或者水库水位骤降后造成库水浮托力突然消失，整个边坡土体下滑力增加，边坡很容易失稳。文中通过实例介绍了水库区公路边坡稳定性分析方法，提供了地下水位浸润线上升高度的预测方法，适用于在暴雨下的各种类型的滑坡分析，以及水库区或江河的公路边坡勘察的稳定性分析。 关键词滑坡 勘察 稳定性分析 中图分类号：TU457 文献标识码：A 1、前言 水库区高速公路边坡、沿河高速公路勘察越来越多，由于公路施工引发沿河的边坡产生滑坡时有发生，隆
2、林至百色高速公路第三合同段K115+800K123+700 段就是沿乐里河南岸展布的，道路左侧为河谷，右侧为山坡，峰顶标高 500700m，谷地标高一般为 200240m，切深350500m。自然斜坡较陡，坡角 3555o，局部达 60o 以上。沿线鸡爪型冲沟发育，冲沟大体垂直路线走向，切深 3050m 不等。因此施工开挖势必产生较多的沿河高边坡，沿河滑坡勘察除确定滑坡岩土参数外，最主要的是要考虑边坡受水库运行水位的影响。百色水利枢纽工程水库水库正常蓄水位 228m，最高洪水位 233.45m，防洪限制水位 214m，死水2位 203m，属不完全多年调节水库。每年汛期，百色水库均需要按防洪限制
3、水位运行，在此期间会出现水位反复上升、骤降的情况，水位差一般为m，最高达 19.45m。在洪峰到来时，水库水位会上升，边坡体内地下水浸润线会抬高，地下水渗透压力增加。洪水退去后，水库还是要求按限制水位运行，等待下一次洪峰到来。库区水位突然骤降后，库水浮托力消失，此时边坡最容易失稳。下面以 K120+010 滑坡为例进行水库区公路滑坡稳定性分析与评价。 K120+010 滑坡位于百色市右江区汪甸瑶族乡东部村附近，里程桩号为 K119+986K120+051 段内，勘察区属丘陵地貌，山体经长期剥蚀切割作用，地形连绵起伏，植被较发育。滑坡区位于山体东北面斜坡下半部，滑坡体左侧(沿滑动方向)发育一条冲
4、沟，长约 80m，宽 48m，最深处约6m ，横断面呈不规则的 V 字形。山体相对高度约 150m，坡角 2045，大部分覆盖坡残积土层，局部基岩出露。山体坡脚左侧为河谷地貌，谷底地形较平缓，乐里河从谷底中部通过，宽约 16m，勘察期间水深约0.6m；该河谷为百色水利枢纽淹没区，水库正常畜水位为 228m。 高速公路施工开挖后由于不及时对已开挖出来的边坡进行防护，加之乐里河受百色水利枢纽蓄水影响沿线形成多处边坡滑埸。滑坡体变形的特征明显，分布在滑坡体上的通信塔下部的地面有拉裂缝、沉陷变形的现象，滑坡有逐步加剧发展的趋势；滑坡的稳定性在长时间下雨，乐里河库区（属于百色水库区）由正常运行蓄水位骤降
5、至防洪限制水位时，水位差达 14m，受库水浮托力消失和地下水渗透压力增加的影响，加上百色水库枢纽蓄水运行时的库岸再造作用，有可能激发和加剧滑坡的滑移3变形，从而危及通信塔及下部已修筑的路基的安全。 边坡所处区域的地层为单一的沉积岩，主要为三叠系中统（T2）灰色粉砂质泥岩、砂岩不等厚互层或夹层；砂岩与粉砂质泥岩接触带由于存在软弱结构面与泥化夹层而常产生滑动。此外，在横向沟谷或顺向谷下部的崩、坡积物在暴雨季节常发生滑塌和小型滑坡。 滑坡的滑床以三叠系中统灰色中风化粉砂质泥岩为主，局部夹砂岩。从横向看，滑床形态略有起伏，中部低凹，两侧略有凸起；纵向上滑床形态呈折线形，与地表形态稍相似，总体上看受基岩
6、面及原始地形控制明显，见图 1。 图 1 滑坡工程地质剖面图 2、滑坡变形特征 根据调查，目前滑坡后部、中部及前缘均出现局部蠕动变形，主要表现为公路路基开裂下沉、地面开裂、边坡开裂垮塌，坡地错落下沉。 3、滑坡成因分析 滑坡是多种因素共同作用的结果，与地层岩性、地形地貌、人类工程活动、降雨等因素有密切的联系。 4、滑坡稳定性极限平衡分析 （1）滑坡稳定性计算公式 根据勘探工程揭示滑坡的老滑动面和推断的新滑面近似折线型，按岩土工程勘察规范 （GB50021-2012）推荐的传递系数法公式对滑坡的稳定性进行计算。渗透压力计算时考虑滑坡体的渗透性。 a、稳定性验算公式 4采用传递系数法计算公式： 式
7、中： j=（cos(i-i+1)-sin(i-i+1)） ）tani+1 式中： Ks边坡稳定性系数 Gi第 i 计算条块单位宽度岩土体自重（KN/m） Gbi第 i 计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重（KN/m） Pwi i第 i 计算条块单位宽度的动水压力（KN/m） Ri第 i 计算条块滑动面上的抗滑力（KN/m） Rn第 n 计算条块滑动面上的抗滑力（KN/m） Ti第 i 计算条块在滑动面切线上的反力（KN/m） Tn第 n 计算条块段滑动面切线上的反力（KN/m） Ni第 i 计算条块在滑动面法线上的反力（KN/m） 。 i第 i 计算条块上滑动面上岩土体的内摩擦角标准值（） c
8、i第 i 计算条块上滑动面上岩土体的粘结强度标准值（kpa） Li第 i 计算条块滑动面长度（m） j第 i 计算条块剩余下推力向第 i+1 计算条块的传递系数 Vi第 i 计算条块单位宽度岩土体的水下体积（m3/m） 5i第 i 计算条块底面倾角和地下水位面夹角 i水的重度（kN/m3） A地震影响系数（取 0.05） 本计算式主要涉及水库蓄水及骤降引起地下水渗透压力的变化，地下水渗透压力的变化主要是通过地下水位浸润线上升高度来预测。 b、水库蓄水后，地下水位浸润线上升高度预测公式 h=IL 式中： h计算点地下水位抬升高度（m） L计算点至模拟的江（库）水边的水平距离（m） I地下水抬升水
9、力坡度 K为土体（含水层）的渗透系数 c、库水位骤降后，地下水位浸润线计算公式。 h= 式中： h水库水位降落后滑坡体内地下水位浸润线下降高度； 水库水位降速系数； 6k土渗透系数； 库水位相对降落高度。 H 为库水位降落高度，H1 为坡前水位深（m） 。 土给水度； 库水位降落速度， ，t 为水库水位降落高度为 H 所经历的时间（d） ； m岸坡坡率。 L库水降落前淹没点至降落后淹没点的水平距离（m） （2）岩土参数的确定 岩土参数的确定是根据室内试验数据、野外试验数据、工程地质类比法及反算法综合确定。 （3）计算模型 滑坡稳定性计算选取主滑剖面作为计算模型，分别对滑坡的稳定性和下滑力进行验
10、算。 （4）计算方案 本次计算的目的是评价滑坡在各种可能工况条件下的稳定状态，为滑坡的稳定性评价及防治提供依据。 滑坡稳定性计算方案如下： a、工况:滑坡天然自重+建筑荷载； b、工况:滑坡自重+建筑荷载+持续暴雨； c、工况:滑坡自重+建筑荷载+暴雨+库水位； d、工况:滑坡自重+建筑荷载+暴雨+库水位 228m 降至 214m; 7e、工况:滑坡自重+建筑荷载+地震+库水位 228m 降至 214m; （5）计算结果与分析 按照上述方案对滑坡的稳定性进行了计算，计算结果说明，滑坡在现状和 214m 库水位情况下总体上处于基本稳定状态。推断的剪出口在228m 水位以上，雨季稳定系数 1.02
11、1.10，处于欠稳定至基本稳定状态，与野外调查结果及定性分析结果相吻合。 结束语 水库区公路滑坡稳定性定量分析主要特点是滑坡在水库水位骤降或长时间下雨时的滑坡稳定性分析，主要是涉及地下水水位上升造成边坡体内地下水渗透压力增加，或者水库水位骤降后造成库水浮托力突然消失，整个边坡土体下滑力增加，边坡很容易失稳。地下水位浸润线上升高度的预测，也适用于在暴雨下的各种类型的滑坡勘察，以及经过水库库区或江河的公路边坡勘察的稳定性分析。 6 参考文献： (1)岩土工程勘察规范 （GB50021-2012） (2)建筑边坡工程技术规范 （GB50330-2002） (3) 陈国华.滑坡稳定性评价方法对比研究M
12、.中国地质大学，2006 (4)）秦洪斌.三峡库区库水与降雨诱发滑坡机理及复活判据研究.M.三峡大学，2011 (5) 雷光宇三峡库区涉水土质滑坡稳定性分析及处治技术研究.8M.中国矿业大学，2009 (6) 魏爽.三峡库区土质边坡风险性分析及安全评价.M.重庆交通大学，2012 (7) 叶逢春.公路滑坡的防治技术与稳定性分析研究J.西安建筑科技大学，2008 (8)公路设计手册路基 （第二版） M交通部第二公路勘察设计院主编，人民交通出版社，1997 (9)渗流计算原理及应用 （中国建材工业出版顾慰慈编） (10)长江三峡工程库区滑坡防治工程设计与施工技术规程 作者简介： 温庆珍（1967） ，女，广西贵港市人，广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院主任工程师，高级工程师，主要从事公路、水运勘察设计工作。
