0 引言

本次研究滑坡位于北京市黄峪口村北，形成于 2006 年，随着采矿对坡脚持续的开挖，前缘临空面的增加，致使边坡底部荷载急剧降低，坡面发生位移，后缘产生裂缝。2021年7月，滑坡体前部在雨后发生一次临空碎石的滑落。对太安山自然保护区、黄峪口沟、沟道西侧黑艾路、森林防火站及过往行人车辆产生严重影响。经现场勘查，滑坡浅部存在滑动面，整体已经出现明显的下移，并且滑坡深部仍存在一个潜在的软弱面，从结构上有滑移的可能。地质灾害滑坡结构类型多为单一滑面的滑坡结构，滑体岩性土质居多，整体性岩质的较少，此种双层潜在滑面且滑体为极破碎岩体的滑坡情况极少（成永刚，2009；李东，2010）。针对此类复杂结构滑坡，目前治理方式仍欠缺，本文对该种类型滑坡提供一种治理措施。

1 研究背景

黄峪口村北废弃矿山为主体灭失矿山，开采矿种为白云岩，场区边坡在2008年北京奥运会前为一采石场，采石过程中对原始的地形地貌破坏严重，形成了有前端卸荷的山体状态。2008 年后该采石场关闭并废弃，历经十余年的坡面侵蚀及降雨入渗导致边坡进一步发生蠕滑变形。目前滑坡体后缘共存在 13条裂缝，其中 2条主裂缝使得整个坡体下错为 3 级：上部为原状坡面，基本未产生扰动；中间坡面下错，但覆盖层未发生滑落；下部边坡表面覆盖层大部分滑落，成为陡坡。滑坡体坡底及周围区域随处可见滑塌的碎石（图1，河北华勘地质勘查有限公司，2022^①）。

1—残坡积物；2—页岩；3—白云岩；4—冲洪积物；5—强风化层；6—地表植被；7—潜在滑面；8—地裂缝编号；9—坡体滑动方向

滑坡体出露岩性主要为白云岩及页岩，其破碎程度高、整体性差、均一性差，如果采用单一的锚索格构梁的锚固方式虽然从力学计算结果中满足抗滑能力，但是结合实际情况，深层滑面的深度已超过锚索的有效长度，且无法保证深层滑面剪出口位置保持稳定状态。2021 年 7 月，坡体前端出现过局部滑塌的现象，证明了本滑坡岩层整体性差。虽然本次勘查中深层滑面处于稳定状态，但是破碎程度极高的双层软弱带滑面极少见，缺少经验和理论支撑，因此笔者对滑坡进行优化设计，在下部剪出口进行桩板墙加固，墙内回填碎石和土，桩上设两排锚索，提高初始抗位移能力。

在前人治理滑坡的成果中，滑坡类型多为土质、岩质或单一滑面的小型滑坡，而此类同时存在双层潜在滑面且规模为中型的破碎岩质滑坡情况极少，治理经验少。本文针对这种特殊情况的滑坡类型提供一套设计方案和验证方法，对锚索、格构梁、桩板墙及配筋提供设计参数。

2 研究区概况

研究区位于北京市延庆区旧县镇北部山区，主要地貌单元为河谷冲沟地貌及山前平原地貌。坡顶最高高程 775 m，坡底最低高程 630 m，边坡高差最大处 145 m，斜坡整体坡度 30°～45°，临空面坡度 42°～45°（图2）。

2.1 岩性特征

滑坡区域主要岩性自上至下依次为第四系风坡积碎石土层、中风化块状白云岩、强风化片状页岩。碎石土层：厚度 20 cm 左右，由岩层风化形成。白云岩层：为较软—较坚硬岩，浅灰色—灰褐色，中 —强风化，块状构造，节理裂隙发育。岩芯柱状或块状，锤击难碎。页岩层：为较软岩，深灰—灰褐色，强风化，片状结构，块状构造，节理裂隙较发育。岩芯碎块状，锤击易碎。

2.2 产状及特点分析

研究区内岩层走向 220°~230°，岩层倾角 25°~28°。根据收集的钻孔资料，结合现场调查情况和剖面特征，主剖面的地层可划分为 2 层。浅表层为第四系堆积层和强风化层，主要是地表覆盖的第四系坡积物及风化破碎严重的基岩，以碎石为主。该层波速值基本小于600 m/s，底界面埋深10~17 m，坡顶后缘和沟道处较厚、陡坡和坡脚处较薄。下部的地层为风化程度中等的白云岩、页岩互层，局部岩层节理裂隙发育，含水性较强。薄弱层界面编号为 T1，结构不稳定，易受外力影响形成破坏。

在主滑方向布设物探线，利用WGMD-9高密度电阻率法测量，收集数据并处理及反演对整个山坡体进行探测，同时利用瞬态面波法收集震动波形，数据处理结果见图3。

根据钻孔揭露情况以及滑坡的现状情况，本次滑坡隐患的运行机制为顺向坡，滑坡坡体地层叠置顺序为：上部约 2/3 坡体为白云岩，下部约 1/3 坡体为页岩，白云岩及页岩接触面存在软弱结构面。滑坡隐患前缘开挖形成的临空面，在暴雨时，岩土体孔隙水达到饱和，坡体重量增大同时，水沿边坡岩体节理裂隙下渗，遇页岩地层容易形成软弱带，可致使坡体沿软弱带发生滑动（王正波等，2017；袁奇和王润，2019）。

2.3 地震

本研究区内位于河北平原地震带西北部的北京地堑内，又位于张家口—北京—渤海北西地震带上，属于中强地震活动区。滑坡区域位于Ⅷ度带，抗震设防烈度为Ⅷ度。

2.4 水文条件

研究区内地下水类型为第四系孔隙水、构造裂隙水和岩溶—裂隙水3种类型。构造裂隙水和岩溶裂隙水水位低，对滑坡影响小，且第四系孔隙水受地形、地貌影响，滑坡体内补给形式主要来自于大气降水和河流的侧向补给，而河流侧向补给受高程、地形坡度、地层岩性和裂隙发育程度影响，对本滑坡滑带影响极小，主要影响本次滑坡稳定性计算的水文参数为降雨量（图4）。

a—瞬态面波解译图；b—高密度电阻率法测量；c—潜在滑面解译

3 锚索和桩板墙设计

3.1 滑带和剪出口的确定

根据物探、钻探的成果以及实际勘查报告表明，该滑坡的滑带位置处于强风化、裂隙发育的软硬程度不一致的岩石接触薄弱带。在主剖面的位置上，滑带深度为 10~17 m，主剖两侧深度为 5~15 m，厚度为 1~2m。滑带岩性为白云岩和页岩互层，有滑带土充填，且页岩为泥质结构，层状构造。页岩遇水后泥质页岩软化，并在滑带土的作用下抗剪能力急剧下降，为滑坡的滑移创造有利条件。剪出口的岩性也正为页岩和白云岩的互层，节理裂隙发育，风化程度中等。

综上，滑带土的深度和剪切口的位置的确定后，便可对本滑坡针对性布设治理工程。坡面清方后，采用锚索和桩板墙相结合的方式对滑坡进行治理（图5，余坪和余渊，1996；韦世卓，2003；张宏博等，2004；田义斌和厚行霞，2007）。

3.2 滑坡推力计算

本次稳定性计算考虑天然、暴雨（50 年一遇）、暴雨+地震3种工况条件，选取主剖面计算。根据现场工程地质条件确定工程计算参数。抗震设防烈度为 VIII 度，地震加速度值为 0.2 g，水平地震影响系数 0.255。滑体的岩性为白云岩，据室内试验结果，白云岩天然重度值为25.5~28.78 kN/m³，饱和重度为 26.43~29.8 kN/m³；内摩擦角为 26°，结合经验地震暴雨情况内摩擦角取 25°；根据动力触探结果计算碎石土层地基承载力为 200～240 kPa，建议值为 200 kPa；岩石抗压强度实验数据为 67.3~200. 0 MPa，因白云岩风化程度较严重，取最低值 67.3 MPa；页岩岩体抗压强度的参考值为 9.8~98. 0 MPa，同样取最低值 9.8 MPa；滑面基地摩擦系数 µ 取值为 0.53；根据经验值，岩土层与锚固体极限粘结强度标准值f_rbk取1000 kPa（图6，韩军等，2005；周宗红等，2015；国家铁路局，2019；夏辉等，2021）。

1 —道路；2—浆砌石挡墙；3—排水渠；4—滑坡边界线；5—地裂缝及编号；6—滑坡方向；7—剖面线；8—钻孔及深度

1—白云岩；2—页岩；3—碎石土；4—人工回填碎石土；5—冲洪积物；6—全风化；7—强风化；8—中风化；9—浆砌石挡墙；10—排水渠；11—潜在滑移面；12—钻孔及编号；13—主动防护网；14—桩板式挡墙；15—锚索；16—坡面绿化

滑坡岩体破碎程度高，整体性差，跨度大，超过 150 m，应划分 3 条剖面分别对滑坡进行分析，本次论文只对一个主剖面进行计算分析。根据传递系数法计算 3 种工况条件下剩余推力（胡修文等， 2005；陶志平等，2006；张景奎和王慧，2007），计算结果见表1。

3.3 锚索设计

3.3.1 锚索锚固力计算

轴向拉力标准值：

通过预设锚索的规格参数，利用公式 1 计算单排锚索的锚固力。

（1）若设锚索采用锚固长度为 5. 0 m，锚杆锚固段钻孔直径为 0.13 m，则根据锚索锚固体与地层的粘结强度计算得出单排锚索的锚固力为：

（2）根据锚杆锚筋与锚固砂浆间的粘结强度计算得出单排锚索的锚固力为：

（3）根据杆体强度计算得出单排锚索的锚固力为：

式（1）中：N_ak—相应于作用的标准组合时锚杆所受轴向拉力（kN）；H_tk—锚杆水平拉力标准值 （kN）；α—锚杆倾角（°），本次取 35°；式（2）中 D—锚杆锚固段钻孔直径（m）；f_rbk—岩土层与锚固体极限粘结强度标准值（kPa）；l_a—锚杆的锚固段长度（m）； K—锚杆锚固体抗拔安全系数；式（4）中 f_py—预应力钢绞线抗拉强度设计值（kPa）；K_b—锚杆杆体抗拉安全系数。

计算单排锚索的锚固力取 P_t3=588. 00 kN。主剖面处经计算坡脚处剩余推力为 1356.21 kN/m，坡脚处滑面与水平向夹角为 10°，锚索水平间距设置为 3. 0 m。滑坡整体需要的总锚固力为：P_1t = 4891.42 kN。则滑坡整体需要锚索排数为 n₁≈8.3 排，取锚索9排。

理论计算需要同实际联系，结合现场情况，锚索的布置满足规范要求且具备实际操作性，满足条件。

3.3.2 梁计算

（1）主剖面计算方法。以竖梁单梁作为受力梁进行设计计算；采用 Winkler 弹性地基梁模型进行计算（夏雄和周德培，2005；赵宝生等，2005；陈燕宾和王凡俊，2013；李潇等，2015），梁嵌入地表以下，不考虑沿着坡面方向的框架和坡面之间的摩擦力的作用。

（2）主剖面计算参数选取。梁截面：0.6 m×0.6m；基床系数：30000 kN/m³；混凝土强度：C25；混凝土弹性模量：28000 MPa。受力情况见图7。

截面最大弯矩为 487.1 kN·m，最小弯矩 0 kN· m；截面最大剪力：431. 0 kN。设配筋调整系数为 1. 0。计算得出配筋率，再按《混凝土结构设计规范》要求，可得出集中荷载作用下抗剪截面满足要求。同时也验证了锚索布置的合理性及理论上的可行性。

3.4 桩板墙设计

前人在滑坡治理方面利用桩板墙解决破碎岩质滑坡的实例少，对桩板墙的设计及稳定性验算内容少。结合前人的研究成果（陈玉新等，2023），认为桩板墙的设计主要为桩基承载力的计算和抗剪能力的验算，利用理正软件对本次桩板墙稳定性能力进行验算（佴磊等，2002；刘小丽等，2002；郑磊等，2005；郑颖人等，2005；咸玉建等，2020；吴红， 2022；陈玉新等，2023；付方华等，2023）。

3.4.1 桩板设计参数

地面上下长度分别为 6 m；桩宽：1.5 m；桩厚： 2. 0 m；桩上布设两排锚索，距桩顶分别为 1 m 和 4 m。设置拉力 400 kN。直板规格：长 4 m，宽 3.5 m，厚 0.3 m。混凝土强度等级：C30；桩纵筋合力点到外皮距离：0.1 m；桩板纵筋级别：HRB400，箍筋级别：HRB335，板选钢筋直径：14 mm。

3.4.2 桩的抗滑动验算

本文参照抗滑桩的抗滑动计算，检验桩板墙在不同工况情况下的抗滑能力。

（1）滑坡推力（一般情况）。剩余下滑力-269.802 kN；剩余下滑力角度 10. 004°；剩余下滑力水平分力-265.7 kN；剩余下滑力竖直分力-46.87 kN。第 1嵌固段地层计算方法：m法。最大弯矩为1568.442 kN·m，最大剪力为826. 086 kN；距离桩顶11.8 m；最大位移为27 mm。计算结果：桩底竖向合力为1191.18 kN，桩底面积A为3. 0 m²，桩底所在土层承载力为600 kPa，故桩的竖向地基承载力满足。

（2）库仑土压力（一般情况）。按实际墙背计算得到第 1 破裂角：34.608°。计算结果：面侧最大弯矩为 1576.426 kN·m，距离桩顶 8.4 m；最大剪力为 755 kN，距离桩顶11.8 m；最大位移为20 mm。计算结果：桩底竖向合力为 1206.50 kN，故桩的竖向地基承载力满足。

（3）滑坡推力（地震情况）。剩余下滑力为-195.372 kN，剩余下滑力角度为 10. 004°，剩余下滑力水平分力为-192.402 kN，剩余下滑力竖直分力为-33.94 kN。计算结果：面侧最大弯矩为 1568.442 kN·m，距离桩顶 8.6 m；最大剪力为 826. 086 kN，距离桩顶 11.8 m；最大位移为 27 mm，计算结果：桩底竖向合力为 1191.18 kN，故桩的竖向地基承载力满足。

（4）库仑土压力（地震情况）。按实际墙背计算得到：第 1 破裂角：36.784°，计算结果：面侧最大弯矩 1572.271 kN·m，距离桩顶 8.40 m；最大剪力为 738.91 kN，距离桩顶 11.8 m，最大位移为 19 mm。计算结果：桩底竖向合力为 1209.1 5 kN，故桩的竖向地基承载力满足。

通过 4 种情况的计算最终结果可知，竖向地基承载力满足条件。经配筋计算，面侧纵筋最大为 9000 mm²，背侧纵筋最大为 9000 mm²，抗剪箍筋最大为 2145 mm² /m。桩身的配筋参数也在实际情况的合理之内，桩的抗滑动能力理论上满足要求。

3.4.3 桩间板的验算

（1）滑坡推力（一般情况）。剩余下滑力为-269.802 kN；剩余下滑力角度为 10. 004°；剩余下滑力水平分力为-265.70 kN；剩余下滑力竖直分力为-46.870 kN。板的计算长度 l 为 1.50 m；板下缘距顶距离：6. 00 m；板厚：b 为 300 mm。板作用综合分项系数：k_s为 1. 0；V<为 0.7 f_tbh₀为 165.165 kN，混凝土抗剪满足要求。

（2）土压力（一般情况）。按实际墙背计算得到第 1 破裂角为 34.608°，经计算，板的内力计算结果最大弯矩7.820 kN·m；最大剪力为20.854 kN；支座反力为 20.854 kN；混凝土剪力设计 V<0.7 f_tbh₀为 165.165 kN。完全满足要求。

（3）滑坡推力（地震情况）。剩余下滑力为-195.372 kN；剩余下滑力角度为 10. 004°；剩余下滑力水平分力为-192.402 kN；剩余下滑力竖直分力为-33.94 kN。经计算，板的内力计算结果混凝土剪力设计 V<0.7 f_tbh₀ 为 165.165 kN。完全满足要求。

（4）土压力（地震情况）。按实际墙背计算得到第1破裂角：36.784°，经计算，板的内力计算结果最大弯矩9. 014 kN·m；最大剪力为24. 037 kN；支座反力为 24. 037 kN；混凝土剪力设计 V<0.7 f_tbh₀ 为 165.165 kN。完全满足要求（图8）。

通过以上计算结果可知：桩的竖向地基承载力满足条件；桩、板混凝土的抗剪满足要求，能对深层滑面起一定巩固作用，且在桩上锚索轴向拉力的作用下不会对桩、板结构造成破坏。因此本次治理潜在双层滑面的破碎岩质滑坡的方案可达到治理效果。

4 结论

（1）目前此种双层滑面的破碎岩质滑坡情况极少，相关的治理方式欠缺。锚索格构梁和桩板墙两者相结合的治理方式，对破碎性的岩质双滑面滑坡的治理效果较好，既能对已发生位移的滑坡体进行有效巩固，还能有效提高滑床在滑坡体初始运行阶段的抵抗能力，巩固潜在的深层滑面。

（2）相对于同类桩板墙设计仍存在局限性，因为岩质滑坡破碎程度高，本设计受外界多种因素影响，无法完全对整个中型滑坡布置工程。在目前实际情况中剩余下滑力的计算中是按照软弱页层为滑动面计算，只对现有滑面剪出位置布设工程，提高抗剪力。而工程治理过后，最深层滑面以上的破碎滑坡体仍未形成一个完整的受力整体，还是有可能会在局部坡面位置产生新的小型结构滑面和剪出口。在极端降雨和地震情况下，仍有滑塌可能。因此今后在此类滑坡设计中要注意对滑坡坡面完整结构进行计算和设计。

（3）本次滑坡的治理设计中，在一定程度上有效解决双层滑面破碎岩质滑坡问题，在今后治理此类滑坡时，本文提供的参数、设计和计算方式可为人提供设计依据，供人参考。

注释

① 河北华勘地质勘查有限公司.2022. 延庆区旧县镇黄峪口村地质灾害治理项目勘查报告[R]. 廊坊：华北地质勘查局综合普查大队，7-91.

参考文献