泥质砂岩边坡滑塌机制分析及工程防护措施

摘要：泥质砂岩一般来说属软质岩石，具遇水易软化特点，节理裂隙面一般为泥质充填，黏聚力低，其岩性及结构面性质对边坡稳定性多为不利，施工过程中形成人工边坡如不及时防护很容易产生滑塌。本文以宁国市某一级公路泥质砂岩边坡为例，对泥质砂岩边坡滑坡机制分析及工程防护措施为研究点，对同地区或同类岩石工程特性进行分析总结，供同行们借鉴。

关键词：山区道路；边坡；顺层；地质调查；泥质砂岩

引言

山区道路外业调查及勘察过程中会涉及多种岩性的边坡，针对边坡的稳定性调查及勘察是一项比较重要的工作，软质岩石从岩性角度分析于边坡稳定性是不利的，应从调查及勘察方向作为重点并实施针对性方案，后期施工开挖过程中因形成临空面极易形成施工滑坡，容易造成工程事故及人员伤亡，泥质砂岩作为宁国市某公路范围内软质岩的一种代表性岩石，在道路施工中遇到多处涉及该类岩石的滑坡，本文针对一处典型案例进行剖析其形成机制及工程防护措施。实际工作中，应结合实际情况，总结出适合该地区该土层工程地质勘察的技术方法，结合后期防护措施和施工工艺，勘察报告应出具合理可行的结论建议。

1工程实例

宁国市某新建一级公路，项目区位于安徽省东南部位，地形起伏大，沟壑纵横，项目区及外围属丘陵区及皖南中低山区。边坡段属于丘陵斜坡地貌，地形坡度25°～30°，植被较发育，以松树、灌木为主，地面高程69.07m。边坡高15m，二级坡率约1：1，冲沟不发育。现状边坡上覆残坡积含黏性土碎石厚约2m，出露强-中风化岩，基岩风化较强，节理裂隙发育，岩体完整性一般－较差。斜坡表部覆盖残坡积含黏性土碎石，厚0.5—1m。局部出露志留系上统泥质砂岩，岩石风化较强。岩土体自上而下可分为3个工程地质层，其特征和评价分述如下：①含黏性土碎石：褐黄色，松散，成分主要为砂岩，粒径2—60mm，含约30%-45%的黏性土。属硬土，开挖等级Ⅲ级。②强风化泥质砂岩：棕红色，强风化，泥质砂状结构，中厚层状构造，节理、裂隙极发育，岩芯破碎呈块状夹碎砾石状，岩质软，手掰易碎。属软石，开挖等级Ⅳ级。③中风化泥质砂岩：紫红色、棕红色，中风化，泥质砂状结构，中厚层状构造，节理、裂隙极发育，岩质软。岩体呈块状。属软石～次坚石，开挖等级Ⅳ类软石占70%，Ⅴ类次坚石占30%。

一级坡设计为混凝土路堑墙，高度约6m，二级坡坡率1：1，植草防护（图1）。实际开挖二级坡完成后（一级坡尚未开挖）即产生顺层滑塌。垮塌方量约500立方米，长度约40m。

根据地质调绘可知，岩层产状60°∠36°。发育有两组节理J1：135°∠44°；J2：232°∠70°；裂隙张开度1～4mm，无充填，结合程度一般。根据赤平投影分析（图2），右侧坡面与岩面顺倾相交；J1与坡面斜交、J2与坡面呈反向相交，边坡岩体为泥质砂岩，岩体完整程度较破碎，节理裂隙切割岩体形成楔形（J1与岩面）、棋形等碎块、碎石，易发生崩塌、掉块，综合判定属欠稳定边坡。

2滑坡形成的内在条件

①岩土类型‌：结构松散、抗风化能力较低，在水的作用下其性质易发生变化的岩、土体，如松散覆盖层、黄土、红黏土、页岩、泥岩、煤系地层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩等及软硬相间的岩层构成的斜坡易发生滑坡。

②地质构造‌：斜坡岩、土只有被各种构造面切割分离成不连续状态时，才可能具备向下滑动的条件。构造面如节理、裂隙、层面、断层发育的斜坡，特别是当平行和垂直斜坡的陡倾构造面及顺坡缓倾的构造面发育时，最易发生滑坡。

③地形地貌‌：只有处于一定的地貌部位，具备一定坡度的斜坡才可能发生滑坡。一般江、河、湖（水库）、海、沟的岸坡，前缘开阔的山坡、铁路、公路和工程建筑物边坡等都是易发生滑坡的地貌部位。坡度大于10度、小于45度、下陡中缓上陡、上部成环状的坡形是产生滑坡的有利地形。

④水文地质条件‌：地下水活动在滑坡形成中起着重要作用。它能够软化岩、土，降低岩、土体强度，产生动水压力和孔隙水压力，潜蚀岩、土，增大岩、土容重，对透水岩石产生浮托力等。尤其是对滑面（带）的软化作用和降低强度作用最突出。

3滑坡形成的诱发因素

①自然因素‌：昼夜的温差变化和季节的温度变化，降雨、融雪和地下水位的抬升，地表水的冲刷、淘蚀、溶解和软化裂隙充填物，地下水或泉水量的增加等都会诱发滑坡。

②人为因素‌：采掘矿产资源、开挖边坡，水库蓄水和渠道渗漏，堆填加载，采石、劈山放炮，乱砍滥伐等人类活动都会破坏斜坡的稳定条件，从而诱发滑坡。

4本次滑坡成因机制分析

路堑区水文地质条件简单，以基岩裂隙水为主，主要赋存于基岩风化裂隙中，富水性弱，水质较好，主要受降水补给，季节动态变化较大；第四系松散岩类孔隙潜水主要为残坡积含黏性土碎石，分布于山体的坡表，透水性好，渗流排泄速度快，无统一的地下水位。水量极贫乏，接受大气降水补给，季节性动态变化较大，向地表径流及地势低洼处排泄。

我单位组织设计、地勘等部门赴现场踏勘，对现状开挖及滑塌出露的裂隙走向倾向等进行测量，辅以常规拍照，并结合前期地勘钻探资料进行分析，探究滑塌原因并预测滑塌趋势。

根据原勘察资料，边坡位于丘陵斜坡地貌，地形坡度25°～30°，植被较发育，以灌木为主。现状边坡上覆残坡积含黏性土碎石厚约1m，出露强-中风化岩，基岩风化较强，节理裂隙发育。节理特征揭示有与边坡开挖线小角度顺倾节理，可能产生顺坡面滑塌。目前滑塌面基本贯穿二级边坡，边坡中部尚有部分滑塌松散体。初步判断该局部滑塌系沿近顺坡节理滑塌，滑塌节理面属于平直闭合的长大节理，有泥质填充。滑塌形成的陡坡处尚有明显与坡面垂直的节理裂缝。主要节理裂隙如下：岩层产状：60°∠36°，闭合延伸长，局部偏转，泥质填充，长大结构面；节理J1产状：135°∠44°，平直闭合延伸长，4—5条/m；节理；节理J2产状：232°∠70°，平直闭合延伸长，6—7条/m；其中节理①长大节理面位现状滑塌出露的结构面，岩层面与J1形成楔形体，对边坡影响较大，与J3形成的节理组合对坡面有一定的影响，但影响相对较小。

经分析研究，该处滑塌形成原因主要有三个方面：

（1）存在近顺层软弱结构面

实际开挖显示在边坡二级坡中下部发生近顺层滑塌，顺层结构面产状为60°∠36°，结构面平直闭合延伸长，有泥质充填，属长大结构面。存在与坡面垂直的结构面，与顺坡结构面切割形成明显的楔形体。

（2）开挖形成阳角地形

坡体两侧均开挖形成临空面，导致形成边坡稳定性极为不利的阳角地形。阳角位置为最容易发生滑塌位置。

（3）开挖振动影响

该段边坡开挖虽采用了机械开挖方式，但机械震动一定程度上使长大顺层软弱结构面性质进一步劣化，加剧了滑塌风险；

滑塌进一步发展趋势分析：根据现状边坡开挖情况，边坡岩体总体为2级坡滑塌，表部强风化泥质砂岩区，分布于边坡表部，厚度约4—6m，呈碎块状，岩质较软。1级坡为相对完整的泥质砂岩，结构面闭合，岩体稳定性较好。岩体呈灰黄色，节理裂隙发育，特别是顺层的节理密集发育，结构面张开－微张，岩体稳定性较差，与顺坡结构面切割形成明显的楔形体，存在进一步滑塌的风险。

5滑塌处治方案比选

地勘推荐此边坡治理建议：采用路堑挡墙（一级坡）和框格锚杆（二级坡）进行坡面防护，若采用放缓坡率的方法进行处置，需将放坡后的坡角小于岩层的倾角，保证边坡的稳定性。

结合现场踏勘及滑塌原因分析，同时考虑加固工程的有效性及增加征地难度等现实情况，初步推出两个处治方案进行比选，即方案一：放缓边坡，尽可能挖除潜在的滑塌体，因滑塌的二级坡范围较小，整个场地较高地段范围有限，必要时可采取整体挖除二级边坡的方式，如果二级坡挖除，一级坡则可以放缓坡率，可按1：2进行放坡，同时把原先设计的路堑墙取消，虽存在二级坡后方征地及复绿费用，但总体经估算仍可节约较多资金，并能彻底消除该处滑坡隐患；方案二：局部清理松散体后对坡面进行强加固，该方案可保证在征地红线范围内施工，不存在过多征地的问题，但需进行锚杆框架防护，同时一级坡路堑墙还需继续保留，经估算费用开支较多。经比选方案一较优，推荐采用方案一进行该处滑坡治理。

6结束语

1）在山区的勘察工作应针对不同岩性，不同地形的滑坡，采取相应的地勘手段，不能一味地采用单一的治理手段，应加强地质调绘、搜集资料，并综合考虑各方面不利因素，结合当地施工及治理经验为设计施工提供较为合理的设计方案及处理措施。

2）泥质砂岩属软质岩石，节理裂隙面多为泥质充填，顺层条件下极易产生滑塌，工程项目施工过程中需加强动态观测，并可根据开挖揭露地层适时调整设计，避免次生灾害的发生。

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