鍋蓋山東側(cè)滑坡穩(wěn)定性分析與治理

毛 勇 速田勇 楊正東

1 概述

鍋蓋山位于昆明市郊北邊,周邊單位為解決職工住房問(wèn)題,擬在此山進(jìn)行經(jīng)濟(jì)適用房開(kāi)發(fā)。鍋蓋山東側(cè)滑坡體所在區(qū)域行政區(qū)劃屬昆明市五華區(qū)下馬村所轄,僅后緣滑床基巖裸露地段屬業(yè)主單位管轄。

由于前緣地形較陡、滑體厚度較大及當(dāng)?shù)卮迕裨谇熬壠履_取土,新形成的小型滑坡及變形裂縫主要集中在古滑體的前緣地段。

住宅區(qū)在規(guī)劃圖紙中對(duì)此處進(jìn)行了規(guī)避,但仍有小區(qū)道路通過(guò)此處,某棟建筑一角位于此區(qū)域邊緣。

2 地質(zhì)概況

滑坡區(qū)域地處昆明古滇池湖積盆地北緣與低山丘陵的過(guò)渡地帶,地貌上屬淺切割剝蝕低山丘陵地貌類型。

經(jīng)勘察鉆探揭露、地質(zhì)調(diào)查及原有資料表明,地層由上至下情況如下:

1)第四系人工堆積(Qml)人工填土①:褐紅、褐黃、褐色,由黏性土混碎石及角礫20%～30%組成,不均勻,結(jié)構(gòu)松散。層厚1.30 m～2.10 m,僅分布于滑坡后緣地段,為施工堆填形成。第四系植物層(Qdp)①1:主要由黏性土組成,結(jié)構(gòu)松散。層厚一般為0.50 m～0.60 m,整個(gè)場(chǎng)地均有分布。

2)第四系滑坡堆積(Qdel)。含礫粉質(zhì)黏土②:褐紅～褐黃夾灰、灰白色,局部褐色,硬塑狀態(tài),稍濕。無(wú)搖振反應(yīng),無(wú)光澤,韌性低,干強(qiáng)度中等。含角礫及碎石20%～30%,局部?jī)H含少量角礫。埋藏深度為0.00 m～2.10 m,層厚 3.60 m～15.20 m,整個(gè)場(chǎng)地均有分布。角礫③:灰白～灰黃色,局部褐色,成分主要為白云巖及砂質(zhì)頁(yè)巖,棱角形,粒徑一般為 1 cm～3 cm,大者 5 cm,結(jié)構(gòu)稍密,稍濕。充填黏性土10%～20%,局部含少量碎石。埋藏深度0.50 m～15.80 m,層厚1.50 m～5.70 m,整個(gè)場(chǎng)地均有分布,呈透鏡體狀間夾于含礫粉質(zhì)黏土②層中。

3)震旦系燈影組(Zdbl)。砂質(zhì)頁(yè)巖④:灰黃～灰綠色,局部地段呈紫紅色,砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀,中等風(fēng)化。巖芯呈短柱狀及碎塊狀,節(jié)理裂隙較發(fā)育。埋藏深度5.00 m～5.20 m,揭露厚度3.00 m,僅見(jiàn)于個(gè)別鉆孔。白云巖⑤:灰～灰白色,泥晶結(jié)構(gòu),薄～中厚層狀,中等風(fēng)化。巖芯呈柱狀及碎塊狀,節(jié)理裂隙較發(fā)育。埋藏深度0.00 m～19.70 m,揭露厚度 4.80 m～12.20 m,整個(gè)場(chǎng)地均揭露到該層。

3 滑坡基本特征及穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

3.1 滑坡形態(tài)特征

鍋蓋山東側(cè)滑坡發(fā)育于鍋蓋山東側(cè)斜坡地段,呈南東向近橢圓狀發(fā)育,滑體長(zhǎng)度225 m,寬125 m,厚度最大約18 m,整體主滑方向?yàn)槟蠔|126°?；潞缶壋嗜σ螤?大部分基巖埋藏較淺,局部滑床基巖裸露,巖層產(chǎn)狀78°～94°∠25°～30°;滑坡前緣呈鼓丘狀,坡腳段因人工切方而基巖出露,巖層產(chǎn)狀 95°～105°∠32°～47°,為順坡向巖層?；麦w中部至前緣段地表土體切割凌亂,拉張裂縫及陡坎遍布,表現(xiàn)出多次變形特征。

3.2 變形破壞分析及穩(wěn)定評(píng)價(jià)

1)地形地貌:斜坡總體北西高南東低,其兩側(cè)為小型山脊,坡度較大,形成一凹槽地形,后緣亦為坡度較陡的基巖斜坡,這類三面環(huán)山的地形有利于降雨及地下水向凹槽區(qū)匯集。坡殘積物及強(qiáng)風(fēng)化巖石碎屑由山頂向下運(yùn)移而堆積在中下部斜坡上,形成了較厚的松散堆積體。2)地層因素。斜坡基座巖石為中等風(fēng)化白云巖,其上部的松散堆積物厚度較大,含有較多的風(fēng)化巖碎石、塊石,結(jié)構(gòu)松散,透水性強(qiáng),有利于地下水的入滲。地下水入滲至中等風(fēng)化白云巖遇阻,并富集于松散堆積層中,導(dǎo)致坡體自重增加,浸泡巖土界面。3)降雨因素:下伏基巖白云巖、砂質(zhì)頁(yè)巖為相對(duì)隔水層,暴雨期或持續(xù)降雨期地表水下滲,至松散土類與基巖接觸面時(shí),由于透水性的差異,在巖土接觸帶長(zhǎng)期賦存運(yùn)移及滲流,軟化了巖土體而形成泥化軟弱(面)帶,降低巖土界面的抗剪強(qiáng)度,為堆積體滑移失穩(wěn)創(chuàng)造了有利條件。4)人為因素:由于坡腳地段長(zhǎng)期的取土采石,不僅造成前緣切方卸荷,降低斜坡前緣自身的阻滑能力,而且破壞地表植被,加速地下水的滲流作用,縮短土體干濕交替周期,從而導(dǎo)致前緣地段持續(xù)的變形破壞。

根據(jù)勘察結(jié)果,鍋蓋山東側(cè)古滑坡在其發(fā)展演變過(guò)程中曾經(jīng)產(chǎn)生多次滑動(dòng)變形,現(xiàn)狀下整體處于暫時(shí)穩(wěn)定～極限平衡狀態(tài),中部及前緣尚未停止蠕動(dòng)變形,前緣滑體松散堆積物厚度較大,且因人工取土切方存在較高的臨空面,在集中降雨、人類工程活動(dòng)及地震等不利條影響下,將會(huì)導(dǎo)致局部地段的失穩(wěn)而產(chǎn)生新的滑坡,甚至引發(fā)古滑坡的復(fù)活,造成整體的滑動(dòng)。

4 治理設(shè)計(jì)

根據(jù)總圖規(guī)劃,滑坡后緣邊界進(jìn)入紅線以內(nèi)最遠(yuǎn)20 m,寬102 m。此處紅線以內(nèi)共有四條場(chǎng)內(nèi)道路通過(guò),標(biāo)高從2020年～1995年,高差達(dá)25 m,填土最深處達(dá)14 m。緊貼紅線為場(chǎng)區(qū)1995.0標(biāo)高的道路,路上放坡綠化又形成三層道路(見(jiàn)圖1)。

4.1 穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)勘察提供的巖土力學(xué)參數(shù)和剖面滑帶,我們對(duì)滑坡進(jìn)行了工程狀態(tài)穩(wěn)定性計(jì)算分析。分為3個(gè)工況:

工況一:考慮此滑坡的整體穩(wěn)定性計(jì)算。工況二:考慮路下(紅線內(nèi))填土(整體)穩(wěn)定性。工況三:考慮路下(紅線內(nèi))填土自身穩(wěn)定性。根據(jù)勘察及現(xiàn)場(chǎng)大剪試驗(yàn)、室內(nèi)實(shí)驗(yàn),計(jì)算3種工況的穩(wěn)定性問(wèn)題,結(jié)果如表1所示。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

4.2 計(jì)算結(jié)果分析

工況一為填土界面+滑坡界面形成滑坡的模式,其下滑力與抗滑力為11 842 kN與12 543 kN。根據(jù)勘察報(bào)告及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的踏勘情況知道,該滑坡為牽引式滑坡,在這種滑坡模式中為下部滑塊帶動(dòng)上部滑塊移動(dòng)。所以此處在目前極限平衡的工程狀態(tài)下采用工況一的計(jì)算是不夠準(zhǔn)確的。若按此種計(jì)算模式其治理工程量非常巨大,投資不合理。同時(shí)在場(chǎng)外治理邊滑坡的跨區(qū)域行政交涉問(wèn)題較為復(fù)雜。

工況二為考慮紅線以內(nèi)滑坡體后緣+填土形成的可能的潛在滑坡問(wèn)題,是填土情況不好的情況下的一種極端考慮。此時(shí)的下滑力與抗滑力分別為5 504 kN及5 347 kN,充分考慮到了填土及滑坡后緣的整體穩(wěn)定性問(wèn)題。這種工況的設(shè)計(jì)思路是將填土與坡體交界面、滑體后緣共同形成一個(gè)潛在滑面。在治理時(shí)放棄了整個(gè)大的滑坡問(wèn)題,將場(chǎng)內(nèi)邊坡切割出來(lái)。

工況三為考慮在紅線處進(jìn)行治理的邊坡問(wèn)題,將整個(gè)填土分塊考慮,計(jì)算其分塊的穩(wěn)定性問(wèn)題。這種思路是進(jìn)一步對(duì)穩(wěn)定性進(jìn)行分析,不僅分析了局部的穩(wěn)定問(wèn)題,而且對(duì)整個(gè)填方形成的邊坡進(jìn)行切割治理,以減小整體治理的壓力。

4.3 治理思路

1)考慮紅線以內(nèi)的邊坡問(wèn)題,在通過(guò)治理結(jié)構(gòu)的施工后,再進(jìn)行的填土及道路建設(shè)的推力不會(huì)傳遞至滑坡體上,同時(shí)滑坡本身也不會(huì)對(duì)坡體產(chǎn)生不利影響。治理的方法需能夠截?cái)嗉t線上下坡體的聯(lián)系。同時(shí)考慮到此處道路的動(dòng)荷載問(wèn)題,采用抗滑樁比較合適。2)紅線內(nèi)部分滑體滑動(dòng)后應(yīng)予以清除,其滑動(dòng)面形成的破碎巖土體對(duì)穩(wěn)定性影響較大,清除后對(duì)坡地進(jìn)行整平,填筑場(chǎng)內(nèi)較好的土夾石或鋪設(shè)土工膜,使之成為邊坡問(wèn)題,可以減小治理的規(guī)模和費(fèi)用。3)考慮工況二的下滑力規(guī)模,其治理所需結(jié)構(gòu)太大,投資不合理。同時(shí)未考慮填方較陡的邊坡上部是否會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定邊坡問(wèn)題。結(jié)合工況三計(jì)算考慮,將坡體分成幾塊進(jìn)行分段處理更為合理經(jīng)濟(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

巖土工程治理過(guò)程中需首先對(duì)地質(zhì)情況進(jìn)行認(rèn)識(shí)和分析,并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的破壞模式予以定義,通過(guò)由整體至局部的分析,認(rèn)識(shí)災(zāi)害的問(wèn)題所在,取其要害進(jìn)行對(duì)癥治理設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中需充分考慮災(zāi)害可能發(fā)生的各種情況,避免出現(xiàn)一刀切,形成顧此失彼的局面。由此種方法進(jìn)行的治理設(shè)計(jì)無(wú)疑是思維縝密,符合實(shí)際的,也是巖土工程設(shè)計(jì)治理的方法。

[1] 龔憲偉,吳 巖.云南省第二監(jiān)獄職工經(jīng)濟(jì)適用住宅區(qū)邊坡及擋墻巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告書(shū)[R].2008.

[2] 龔憲偉,吳 巖.云南省第二監(jiān)獄鍋蓋山東側(cè)滑坡巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告書(shū)[R].2009.

[3] 鐵道部科學(xué)研究院西北研究所.滑坡的分析與防治[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,1987.