0 引言

　　我国西南地区多山地丘陵，地质条件复杂，年降雨量大，易发生山体滑坡等地质灾害。山体滑坡具有成因复杂、防治难度高、破坏威力大等特点，对社会经济发展造成严重危害。对于山体滑坡机理及风险评估，国内外学者开展大量研究，如文海家等^[1]研究发现山体滑坡的产生主要由地质条件和降雨决定;周创兵等^[2]较全面地阐述降雨型滑坡机理及减灾方法，并以降雨滑坡历史资料为研究对象，运用地质力学和数学统计分析等方法，研究滑坡演化过程;林鸿州^[3]通过试验及渗流、强度折减有限元分析，研究降雨作用下的边坡稳定性，模拟边坡变形至失稳过程;Bordoni等^[4]以工程实例为背景，通过边坡稳定理论与水力有限元模型，分析降雨量、土体力学特性对边坡稳定性的影响。

　　为避免降雨区山区公路建设过程中出现滑坡，结合山体滑坡理论与工程地质条件等，建立合理的风险评估方法。以涟源龙塘至新化琅塘高速公路为工程背景，从地形地物、工程地质条件和水文地质条件方面对滑坡风险进行评估，并应用极限平衡法验算边坡稳定性。

　　1 工程概况

　　涟源龙塘至新化琅塘高速公路位于湖南省娄底市新化县雪峰山余脉东侧，山脉走向与地质构造线基本一致，为北东向。线路走廊带内总体上为低山丘陵地貌，构造剥蚀、溶蚀作用强烈，山体坡度较大，地形普遍切割深，呈V形谷，基岩大多裸露，植被不发育。由于连降暴雨，地表水大量渗入地下，形成地下通道，同时坡脚车田江干渠挖方护坡溜塌，使原设计线路附近出现巨型滑坡，周边部分房屋发生变形、开裂，乡村道路被拉裂，坡体耕地内产生大量裂缝。

　　2 滑坡机理

　　降雨区山体滑坡多属于水动力型滑坡，随着雨水下渗，斜坡中土石层达到饱和，斜坡下部隔水层出现积水，在增加坡体质量的同时降低土石层抗剪强度，导致坡体失稳^[5]。水动力型滑坡易出现在松散堆积层、软岩及破碎岩体等地层，地形地物、工程地质条件和水文地质条件等均为影响滑坡的主要因素。

　　2.1 地形地物

　　地形地物主要以坡度的形式影响山体滑坡，坡度不仅能体现滑坡发育和破坏的可能性，还影响滑坡运动和堆积过程。当坡体坡度越大时，滑坡位能越大，出现滑坡的风险越大。此外，在构造应力的长期作用下，岩土体完整性和连续性受到破坏，斜坡稳定性较差，易出现滑坡。

　　2.2 工程地质条件

　　工程地质条件决定了坡体自身承载力，是影响水动力型滑坡的关键因素之一。已有研究表明^[6]，结构松散的岩土体(如堆积层)孔隙多，承载力低，对水力变化较敏感，易出现斜坡失稳;对于破碎岩体，降雨会渗入岩体裂隙，在长期作用下形成滑动面，导致滑坡灾害;对于软岩及含有软弱夹层的坡体，如果出现水力反复变化，岩体被软化，使其抗剪强度逐渐降低，从而增大滑坡出现的概率。

　　2.3 水文地质条件

　　水是导致降雨区山体滑坡的直接因素，在降雨期间，雨水不断渗透、润滑、冲刷和侵蚀坡体，一方面降低岩土体力学性能，主要体现在坡体抗剪强度的降低;另一方面与岩土体发生化学反应，破坏岩土体完整性和连续性^[7]。此外，坡体反复的干湿性交替变化同样会削弱岩土体强度，增大滑坡出现的概率。

　　3 风险评估

　　通过边坡稳定性分析进行山体滑坡风险评估，目前，边坡稳定性分析方法主要包括极限平衡法和有限元法。其中，极限平衡法根据静力平衡原理分析边坡在各种破坏模式下的受力状态，通过边坡滑坡体抗滑力与下滑力的关系评价边坡稳定性;有限元法通过有限元理论，根据岩土体本构关系建立坡体有限元模型，结合可靠度法或其他数学方法进行边坡稳定性分析。极限平衡法计算简单且应用方便，能考虑土体吸力对抗剪强度的作用，进而能较准确地评价边坡稳定性。

　　综上所述，降雨区山体滑坡风险评估可分为以下步骤:首先对研究区地形地物、工程地质条件和水文地质条件进行全面分析，得到滑坡风险评估初步结果;然后采用极限平衡法进行边坡稳定性分析;最后评估滑坡风险。

　　4 预防措施

　　根据现场初步调查结果，滑坡体滑带较深，根据滑带内块石可推测滑动面低于土岩结合面的位置位于岩层内。因滑坡处于蠕动变形状态，稳定性差，不可被扰动。如果有路基通过，须对滑坡进行抗滑处理，因规模大、费用高等，处治稍有不当，将使公路的安全运营存在一定风险。如果有桥梁通过，因桥墩不能起抗剪作用，且滑坡体厚度较大，稳定性差，将继续发展从而使桥梁墩台产生剪力，受到破坏。

　　综合考虑后，采取以避让为主的原则，对线路进行重新选择，使公路在滑坡后缘一定距离处通过。

　　4.1 路堤工程

　　新线路对应标段填方路基共7段，主要分布于沿线冲沟中，冲沟走向与线路多呈大角度相交，横坡较缓，地基稳定性较好，调线段填方高度一般为8～10m，垃圾填埋场填土高度最大，约20.0m。沿线路堤一般分布0.3～0.5m厚软塑状粉质黏土，应清除，下部可塑、硬塑状黏土及强～微风化岩类均可满足路堤基底压力要求。对于坡度较大的横坡，上部覆盖层宜清除，基底宜开挖成向边坡内侧倾斜的台阶状，防止路基沿基底面发生滑移。

　　4.2 路堑工程

　　新线路对应标段深路堑共7段，多为石质边坡，一般切深<10m，最大挖方深度约25m，调线段范围内自然坡体坡度为25°～45°，第四系覆盖层厚度小，微风化岩石基本出露，岩层产状与线路走向斜交，线路左侧边坡为顺向坡，稳定性较差，线路右侧边坡为逆向坡，稳定性较好，建议左侧边坡坡率采用1∶0.75～1∶1，右侧边坡坡率采用1∶0.5～1∶0.75，当表层土体厚度较大时，土体采用1∶1放坡。

　　沿山腰展布的高架桥墩台场地开挖和施工便道开挖对边坡坡脚具有卸载作用，松散破碎岩体极易沿节理裂隙面发生局部坍塌，影响原有坡体稳定性，甚至危及高速公路安全施工及运营，因此，须根据开挖情况对边坡进行监测，必要时采取相应的防护、处治措施。

　　4.3 支挡工程

　　全线共设3处挡土墙，通过钻探和地质调绘，对支挡工程地层结构、岩性进行勘察，结果表明支挡工程位置合适，基本未影响结构稳定性，斜坡下部路基需收缩坡脚时，采用重力式挡土墙支护。挡土墙与桥台连接时，面坡须保持一致，避免出现三角形折面。

　　4.4 桥梁工程

　　调线段范围内共有3座桥梁，桥位处地层岩性相对复杂，地质条件较好，局部覆盖层厚度较大，根据钻探揭示，岩溶发育一般，局部强烈，可见小型溶洞，主要位于地表以下20m范围内。地表以下20m范围外岩溶不发育，地层稳定性较好，可作为桩基持力层，建议桥梁墩台采用端承桩基础。

　　5 安全性分析

　　为避免高速公路在施工期及后期运营过程中出现滑坡，对新线路方案进行滑坡风险评估，基于极限平衡法对边坡稳定性进行分析。

　　5.1 地形地物

　　本工程靠近山体斜坡顶部，地形起伏变化较小，地势南高北低，自然坡度约7°，线路两侧100m范围内相对高差约6.0m。距线路右侧90m的房屋位于山体陡坎边缘，其下坡体较陡，坡度为70°～80°，该山体未发生滑移及变形，场地稳定性好。

　　5.2 工程地质条件

　　通过调绘及地质钻探，对新线路范围内地层组成进行勘察，结果显示该地层主要为粉质黏土、泥质灰岩夹碳质灰岩、白云质灰岩。

　　场区粉质黏土厚度较小，且地势起伏变化较小，人类活动使陡坎较发育，诱发滑坡的可能性小，可能发生暴雨季节陡坎边缘处土层垮塌。泥质灰岩夹碳质灰岩岩质较软，抗风化能力较弱，而周围白云质灰岩岩质坚硬，抗风化能力强，因泥质灰岩的存在，形成了中间偏低、南北两侧偏高的负地形。钻孔揭示泥质灰岩厚度较小，下部岩体完整、连续，节理裂隙不发育，下伏白云质灰岩，两侧石灰岩及白云质灰岩呈厚层状，溶蚀不发育，节理裂隙不发育，且层间结合较好，场地稳定性较好。

　　根据上述分析，该区域地层分布连续，岩体完整，节理裂隙不发育，工程地质条件相对简单，无诱发滑坡的外力作用，形成坡体失稳变形的可能性小。

　　5.3 水文地质条件

　　新线路地表水主要为水塘积水，水塘沿新线路方向长约57.0m，垂直新线路方向宽约50m，近似呈圆形，据调查，水塘内常年积水，周围地势较低，主要受大气降水补给，无地下水出露或侧向补给，以蒸发及抽水灌溉方式排出。在滑坡滑移期间，该水塘水未渗漏，因此该区域不受滑坡影响，场地稳定性好。

　　新线路地下水主要为松散覆盖层孔隙水及风化裂隙水，因松散覆盖层较薄，且基岩风化裂隙不发育，地下水较少，一般埋藏较深。由此可知，新线路水文地质条件简单，对边坡稳定性的影响较小。

　　综上所述，调线后的路基地层岩性以薄层状泥质灰岩夹碳质灰岩为主，下部为白云质灰岩，基岩稳定、连续，场地稳定性较好，新线路已远离大型滑坡体。

　　5.4 边坡稳定性验算

　　新线路所在山体地势左高右低，由于右侧出现滑坡体，认为滑坡体土体对边坡已无阻滑能力，因此，选取由调查确定的滑坡体后缘作为稳定性验算断面前缘，选取距线路左侧80m的山体顶部作为验算断面上缘，建立验算剖面。

　　利用理正岩土软件，以自动搜索最危险破裂面为验算目标，通过直线、折线滑动面法验算边坡稳定性。直线滑动面法算得安全系数为2.606，破裂面为线路右侧85.67m;折线滑动面法算得安全系数为1.430，破裂面位置为线路右侧113.864m。

　　综上所述，线路自然坡体安全系数为1.430～2.606，破裂面距线路的距离>85.67m，滑坡体滑动面扩至线路范围内的可能性小;线路已完全避让滑坡体，自然坡体稳定性好，路基距滑坡区较远，路基开挖与填筑对右侧滑坡体无影响，因覆盖层厚度较小，如果大型滑坡再次发生滑动，对路基产生牵引影响的可能性小，线路区诱发滑坡的可能性小;路基下部基础为强～中风化泥质灰岩，层位稳定、连续，路基发生沉降开裂的可能性小。

　　6 结语

　　为避免降雨区山区公路建设过程中出现滑坡，以涟源龙塘至新化琅塘高速公路为例，对滑坡风险进行评估，得出以下结论。

　　1)降雨区山体滑坡与多种因素有关，需结合地质条件、边坡稳定性分析等对滑坡风险进行评估。

　　2)新线路路基地层岩性以薄层状泥质灰岩夹碳质灰岩为主，下部为白云质灰岩，基岩稳定、连续，场地稳定性较好，已远离大型滑坡体。

　　3)由极限平衡法分析结果可知，新线路自然坡体安全系数为1.430～2.606，已完全避让滑坡体，出现滑坡的可能性较小，满足设计要求。