膨脹巖土具有特殊的工程性質，易造成渠道邊坡失穩，對工程的安全運行產生嚴重危害。某大型輸水渠道穿越膨脹巖土地區，根據該工程各渠段發生的滑坡情況，將之分為三種類型：膨脹巖土處理換填層滑坡，結構面作用下產生的滑坡，淺層干濕循環導致的滑坡。
1 膨脹巖土換填層滑坡處理
1. 1滑坡情況
失穩渠段位于華北平原西部邊緣與太行山東麓交接部位，屬軟巖丘陵崗地地貌單元，地勢總體呈西高東低，總干渠左側地面高程為97 ~104 m、右側地面高程為84 ~95 m.地形略有起伏。該地區降雨量大且較集中，大雨過后排查，發現存在坡腳變形現象。
1. 2滑坡原因分析
強降雨導致膨脹巖體內上層滯水水位迅速上升，超出了預測最高水位，這是自然因素；受膨脹巖成巖特點的影響，施工過程中在換填層面易形成軟弱帶，加之坡腳土體在雨季受水浸泡后強度降低，這是客觀因素。
膨脹巖受裂隙發育及巖溶影響，綜合滲透系數大于換填土體的滲透系數，造成換填層后產生水壓力，這是膨脹巖渠坡換填層失穩的主要因素。
1. 3處理措施及評價
從開挖斷面情況看，渠道換填土下部泥灰巖（基巖）未發現位移現象，塌滑主要發生在換填土中或換填土與泥灰巖接合面處，開挖時在塌滑體上部換填土與泥灰巖接合面處沿泥灰巖的裂隙有地下水逸出。
通過敏感性分析及計算，對預測地下水位或施工期地下水位高于渠底的渠段采用換填層后增設排水系統進行處理。排水設施在換填層下部設置縱、橫向集水暗管，膨脹巖（土）與換填層之間布置排水網墊，連通至縱向集水暗管，通過橫向布置的Ф150PVC波紋管連通逆止閥將地下水排至渠內，另與渠底設置的粗砂墊層連通，并通過渠底設置的逆止閥將水排至渠內。
膨脹巖土處理換填層后設置獨立的排水設施，重點排泄施工期及檢修期換填層后的地下水，以降低其對換填層穩定性的影響。
2 結構面作用下的滑坡處理
2. 1滑坡情況
某渠段第一次出現滑塌的滑塌體位于總干渠渠道左岸的渠坡上。該處渠道為黏性土換填邊坡，且開挖已達到設計邊坡的要求，總干渠設計開挖邊坡坡比在94.89 m高程以上為1∶ 1. 5、以下為1∶ 2. 0,滑塌體后緣處的施工邊坡坡比為1∶ 1. 5,滑塌體前緣處的施工邊坡坡比為1 ∶ 2\ue010 0;開挖深度一般為15. 000 ~19. 053 m.滑塌體從98. 6 m高程以下呈扇形開始滑動，拉張裂縫寬為0. 3 ~ 1. 0 m;沿總干渠走向長度為41. 0 m,順渠道邊坡傾向方向寬度為19. 0 m,相對高差約5. 4 m,滑塌體最大厚度為2. 2 m,滑動體方量約450 m3.在滑塌體上部發現一組X形剪切裂隙，將滑動體切割成幾塊。
滑動體巖性主要為黏土巖和砂質黏土巖，滑動面以下滑床體的巖性為紫紅色黏土巖。工程場區膨脹性黏土巖等軟巖巖體中地質結構面的發育程度是渠道邊坡穩定及滑塌體滑動的控制因素。
2. 2滑坡原因分析
（1）自然及地質因素。膨脹巖土結構較致密，多呈硬塑土狀，初期天然強度較高。從微觀結構上看，存在隱蔽微裂隙，裂面光滑細膩，方向不規則，隨著氣侯暴曬與降雨影響干濕交替，加上開挖卸荷、回彈等影響后，逐漸發育顯現，由閉合狀態變為微張，結構性變差，天然強度衰減。
滑塌體附近黏土巖等軟巖巖體中發育有四組節理裂隙，第二組（走向45° ~90°）較為發育，第一組（走向20° ~40°）、第三組（走向275° ~ 290°）、第四組（走向341° ~360°）次之。工程場區最發育節理裂隙和地質結構面走向與區域斷裂構造線方向基本一致。
黏土巖具超固結性、多裂隙性和脹縮性等工程特性。渠道開挖使軟巖暴露地表，濕度的變化促使黏土巖巖體中節理裂隙發育，反復脹縮作用使巖體力學強度降低，影響渠道邊坡的穩定性。
因此，在對具有中、強膨脹潛勢的黏土巖等軟巖渠段渠道邊坡開挖時，不預留保護層或預留保護層不足會加速渠道邊坡破壞和失穩。
（2）開挖后暴露時間過長。由于渠道開挖成型后未能及時換填施工，自開挖成型以來一直處于裸露狀態，使得渠坡長期處于自然干濕交替循環狀態，因此加速了膨脹性巖體的崩解破壞，導致邊坡失穩。
2. 3邊坡穩定分析
根據滑塌體滑裂面的位置對邊坡用折線法進行復核，滑裂面凝聚力為16 kPa、內摩擦角為17°.計算工況：施工及完建期，渠內無水，地下水處于穩定滲流狀態。計算得到主滑面（見圖1）安全系數k為1. 854,可知邊坡是穩定的。
由于該段已經出現了滑塌現象，因此主滑面安全系數采用凝聚力為16 kPa、內摩擦角為17°計算可能偏大。固定滑裂面的位置，邊坡穩定安全系數采用1\ue010 0,反算主滑面的凝聚力和內摩擦角。反演計算得到凝聚力為8. 5 kPa、內摩擦角為10°.反演計算滑裂面參數較小，若滑裂面上部存在潛在滑裂面，有可能產生滑塌。因此，假定該主滑面向上部延伸，推測滑裂面見圖2,再次進行邊坡穩定復核。計算得到邊坡穩定安全系數為0. 77,可見邊坡會沿著推測滑裂面產生塌滑。
該渠段開挖后換填黏性土厚度為3. 7 m,滑塌體下部紫紅色黏土巖膨脹性為中等膨脹性，凝聚力采用16 kPa、內摩擦角為17°,對換填后斷面再進行邊坡穩定計算。計算得知換填后邊坡穩定安全系數滿足設計要求。
2. 4處理措施及評價
根據邊坡穩定分析結果，將滑塌體和已經出現滑裂面的部位清除，回填至原設計斷面，能夠保證邊坡整體穩定。
渠道開挖使軟巖暴露地表，濕度的變化促使黏土巖巖體中節理裂隙發育，反復脹縮作用使巖體力學強度降低，影響渠道邊坡的穩定性。采用清除塌滑體回填黏性土至原渠道設計斷面后，邊坡穩定安全系數均滿足設計規范的要求，解決了邊坡的整體穩定問題。
膨脹巖土的節理裂隙發育受多種條件的影響，在開挖過程中很難發現，有的直到邊坡滑塌后才能發現。對于滑塌后發現有節理裂隙發育的渠坡可以采取先清除后換填的處理措施，對于未滑塌但存在節理裂隙的渠坡，需要地質和施工單位及時發現，上報處理。同時，開挖后要及時保護，盡快進入下一道工序的施工，縮短渠坡裸露的時間。
3 淺層干濕循環導致的滑坡處理
3. 1滑坡情況
該段渠道開挖成型后，歷經了2009-2011年3個雨季，其一級馬道以上邊坡發生多次、多期滑塌，范圍不斷擴大，至今共形成5處塌滑體。
3. 2滑坡原因分析
膨脹巖邊坡開挖后下部具有中膨脹性的黏土巖首先發生膨脹變形破壞，產生滑塌，然后在歷時3 a的干濕交替過程中又產生多期牽引式滑塌。究其原因，該段渠道開挖成型后未能及時換填施工，自開挖成型以來一直處于裸露狀態，導致渠坡長期處于自然干濕交替循環狀態，加速了膨脹性巖體的崩解破壞，致使邊坡失穩。
3. 3邊坡穩定分析
采用簡化畢肖普法，用中國水利水電科學研究院編制的土石壩邊坡穩定分析程序（STAB95）進行邊坡穩定分析計算。由于該段黏土巖由弱膨脹性變化為中等膨脹性，因此相應的凝聚力、內摩擦角由原來的32 kPa、20°調整為12 kPa、17°.邊坡復核結果表明，總干渠右側邊坡仍然滿足穩定要求，而左側需放緩邊坡并加寬二級及其以上馬道方能滿足穩定要求。
3. 4處理措施及評價采用減載方案將左側邊坡坡比由原來設計的1∶2.5/1∶ 2. 25/1∶ 2/1∶ 1. 75/1∶ 1. 5/1∶ 1. 5調整為1∶ 2. 5/1∶ 2. 5/1∶ 2. 5/1∶ 2/1∶ 1. 5/1∶ 1. 5,同時二、三級馬道的寬度由原來的2 m加寬至8 m,四級馬道寬度由原來的2 m加寬至5 m,邊坡整體穩定復核結果滿足設計要求。
在加寬馬道減載的過程中，將淺層滑動的滑塌體全部清除并回填黏性土，對膨脹巖土渠坡起到了保護作用，減少了膨脹巖土與外界的接觸，淺層滑動的幾率相應減小，該方案是可行的。
4 結 論
通過對不同的滑坡類型進行分析可知，在工程施工中針對不同情況采用不同的處理方案很有必要。
（1）對于膨脹巖土換填層滑坡的處理，可在膨脹巖土處理換填層后設置獨立的排水設施，重點排泄施工期及檢修期換填層后的地下水，以減少對換填層穩定性的影響。
（2）對于結構面作用下產生的滑坡，膨脹巖土的節理裂隙發育受多種條件的影響，在開挖的過程中很難發現，有的直到邊坡滑塌后才發現。對于滑塌后發現的存在節理裂隙的渠坡可以對其清除后進行換填處理；對于未滑塌但存在節理裂隙的渠坡，需要在施工過程中加強觀察，及時處理。
（3）對于淺層干濕循環導致的滑坡，將淺層滑動的滑塌體全部清除并回填黏性土，這樣對膨脹巖土渠坡可以起到保護作用，減少膨脹巖土與外界的接觸，淺層滑動的幾率相應減小。
