鎮(zhèn)安縣水泥廠后滑坡穩(wěn)定性評價與防治措施研究

李宏陽

(西北有色勘測工程公司，陜西西安 710054)

0 引言

滑坡是我國最嚴重的地質(zhì)災害之一，為了盡可能避免或降低滑坡地質(zhì)災害的危害，需要認識滑坡地質(zhì)類型及其變形破壞規(guī)律，同時對滑坡變形和穩(wěn)定性的發(fā)展趨勢作出可靠的預測預報［1］。滑坡穩(wěn)定性分析是研究滑坡風險、監(jiān)防工程的基礎，目前滑坡穩(wěn)定性分析主要有極限平衡法和數(shù)值計算方法兩種方法［2-4］。由于極限平衡方法具有明確的物理涵義，為工程界普遍應用于滑坡的穩(wěn)定分析中，并作為邊坡設計的主要依據(jù)［5］。

鎮(zhèn)安縣地處陜西省商洛市西南部秦嶺南麓中段，地貌單元屬中低山區(qū)，地勢整體呈北高南低，由北向南傾斜，坡體北部坡度較陡，局部近直立，坡度40°～70°。地層以泥盆系絹云母千枚巖、炭質(zhì)千枚巖夾灰?guī)r為主，上覆第四系殘坡積及人工堆積之松散堆積物，由上而下主要分為①素填土②含碎石粉質(zhì)粘土(Qel－dl)、③粉質(zhì)粘土(Qel－dl)、④斷層角礫巖、⑤炭質(zhì)千枚巖、⑥絹云母千枚巖和⑦灰?guī)r7層。鎮(zhèn)安縣屬北亞熱帶山地濕潤氣候，降水豐沛。大氣降水下滲與滑坡關系密切:一方面增加土體重量，一方面軟化軟弱結構面，降低其強度，促使坡體變形。

1 滑坡形態(tài)特征與成因分析

1．1 滑坡形態(tài)特征

鎮(zhèn)安縣水泥廠后滑坡處于蠕動變形階段，尚未形成較大距離的滑動，除坡體表面拉張裂縫發(fā)育，公路、擋墻變形及前緣民房破壞外，其他地貌形態(tài)不明顯?；缕矫嫘螒B(tài)呈長條狀(見圖1)，長約176 m，上窄下寬，寬50 m～102 m，厚約10 m，體積約143 000 m3，主滑方向20°，屬中型松散層滑坡?；w中下部地形呈階梯狀，5 m～20 m不等，坎高1m～3m，坡度5°～30°，滑體后緣至坡頂處坡度約40°～70°。坡腳地面標高約445．00 m，坡頂處地面標高約630．00 m，相對高差約185 m?；潞缶壍孛鏄烁?12．6 m，相對坡腳高差為67．6 m。

滑體土主要由第四系殘坡積物組成(Qel－dl)，成分以含碎石粉質(zhì)粘土為主，碎石含量(20%～70%)不等，土體結構松散，滲透系數(shù)達2．1 ×10－3cm/s～6．6 ×10－3cm/s，滲透性強，飽水易滑，常形成表層滑塌。滑床由粉質(zhì)粘土及全風化千枚巖、斷層角礫巖不同風化程度的片麻巖組成。

目前，滑坡體處于蠕動變形階段，尚未形成較明顯的滑面。

圖1 滑坡周界形態(tài)及剖面位置示意圖

1．2 滑坡成因分析

鎮(zhèn)安縣水泥廠后滑坡滑體范圍內(nèi)地層，上部以含碎石粉質(zhì)粘土為主，表部分布有少量以碎石、含碎石粉質(zhì)粘土及卵礫石為主的人工填土。下伏泥盆系巖層受構造及風化作用影響，巖體多呈土狀、碎石土狀，且炭質(zhì)千枚巖、絹云母千枚巖及灰黑色粉質(zhì)粘土為相對隔水層。雨季或連陰雨時下滲的大氣降水，一方面軟化上部含碎石粉質(zhì)粘土，降低其抗剪強度，一方面加重上覆土體重量，上覆飽和土體易沿千枚巖及灰黑色粉質(zhì)粘土層頂部產(chǎn)生蠕動變形。因此該區(qū)特有的地質(zhì)環(huán)境及地層結構是造成滑坡形成的內(nèi)在因素。

人類活動主要表現(xiàn)為修建公路和坡腳處修建民房，一方面局部開挖坡腳、在坡體上填方(局部加載)，破壞坡體的應力狀態(tài)，促使坡體蠕動變形;另一方面新修公路及沿公路北側(cè)修建擋墻改變自然坡體的排水系統(tǒng)，造成地表排水不暢，下滲形成地下水，從而軟化土體并加重土體重量，促使坡體變形。因此人類工程為滑體的蠕動變形提供了外在條件。

綜上所述，一方面人類活動開挖坡腳，坡體前緣蠕動變形，牽引后部土體的蠕動變形，另一方面特有的地層結構地形及匯、排水條件，促使后緣坡體上部的飽和土體沿基巖面蠕動，推動下部土體的蠕動變形，因此該滑坡屬推移牽引式松散層蠕動滑坡。

2 滑坡變形破壞特征與發(fā)展趨勢

2．1 滑坡變形破壞特征

滑坡坡體上出現(xiàn)數(shù)十條裂縫，裂縫沿坡面呈弧形分布，長數(shù)米至數(shù)十米不等，縫寬1 cm～30 cm不等，局部下錯呈0．20 m～1．2 m的陡坎;坡體表面發(fā)育兩個小滑坡(H1，H2)滑坡(見圖1)，其中H1滑坡位于滑坡后緣東側(cè)周界附近，圈椅狀形態(tài)明顯，平面形態(tài)呈長條狀，后壁坎高2 m～3 m，前部坎高1 m，長約16 m，寬約12m，滑體物質(zhì)為含碎石粉質(zhì)粘土，厚1m～2m，滑體中部有泉水滲出，沿滑體兩側(cè)可見3 mm～5 mm的拉張裂縫。H2滑坡分布于滑體前緣2—2'附近，長約6 m，寬約22 m，厚約2 m～3 m，地表形態(tài)呈簸箕狀，圈椅狀形態(tài)明顯，后緣形成高1 m～2 m的陡坎，滑體土成分為含碎石粉質(zhì)粘土，滑床為灰黑色粉質(zhì)粘土。

2．2 滑坡變形破壞發(fā)展趨勢

滑坡周界整體不太明顯，尚處于蠕動變形階段。坡體表面拉張裂縫發(fā)育，滑體后緣有泉水滲出，滑體中局部有地下水分布。在天然狀態(tài)下，滑體整體處于極限平衡狀態(tài)，遇連陰雨等會加速蠕動變形，滑體在飽和狀態(tài)下穩(wěn)定性差，有整體失穩(wěn)的可能。

3 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

滑動面抗剪強度指標即粘聚力C和內(nèi)摩擦角φ根據(jù)測試成果、反分析并結合巖土野外特征綜合確定。鎮(zhèn)安水泥廠后滑坡尚處于蠕動變形階段，尚未形成鮮明的滑動，故在計算滑坡穩(wěn)定性和滑坡推力時，采用了滑面土的快剪強度指標:

天然狀態(tài):②層粘聚力 C=17．8 kPa，內(nèi)摩擦角 φ =19．6°，③層粘聚力C=22 kPa，內(nèi)摩擦角φ=13°;

飽和狀態(tài):②層粘聚力 C=11．1 kPa，內(nèi)摩擦角 φ =12．6°，③層粘聚力C=7．3 kPa，內(nèi)摩擦角φ=12°。

滑體土重計算參數(shù):

天然狀態(tài):?、趯雍槭圪|(zhì)粘土的采用現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)18．1 kN/m3;

飽和狀態(tài):?、趯雍槭圪|(zhì)粘土重塑土飽和容重統(tǒng)計指標20．7 kN/m3。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》的規(guī)定，穩(wěn)定系數(shù)Fs＜1為不穩(wěn)定，1≤Fs≤1．05 為欠穩(wěn)定，1．05≤Fs＜1．15 為基本穩(wěn)定，F(xiàn)s≥1．15 為穩(wěn)定。

據(jù)穩(wěn)定性計算結果(見表1)，天然狀態(tài)下1—1剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，1—1'，1—2處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，2—2'，2—2處于穩(wěn)定狀態(tài)，其余剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。飽和狀態(tài)下除2—2處于欠穩(wěn)定狀態(tài)外，其余剖面均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此滑坡在天然狀態(tài)下整體處于穩(wěn)定狀態(tài)或欠穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于不穩(wěn)定狀態(tài);飽水條件下坡體整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡整體失穩(wěn)的可能性大(見圖2)。

圖2 2—2′剖面及其分剖面穩(wěn)定系數(shù)計算簡圖

表1 斜坡穩(wěn)定性驗算結果

4 滑坡防治措施

鎮(zhèn)安縣滑坡體天然狀態(tài)下整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于欠穩(wěn)定狀態(tài);飽和狀態(tài)下，坡體整體處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性差。從滑坡的發(fā)展情況來看，處于蠕動變形階段，尚未形成統(tǒng)一的滑面，以局部變形為主，其進一步發(fā)展，一旦整體失穩(wěn)，將有約14萬m3的土體下移，破壞后果極為嚴重，應盡快進行整治。

根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、滑坡成因及滑坡穩(wěn)定性，建議對滑坡采取地面截排水和抗滑樁支擋相結合的綜合治理措施。

1)排水措施:據(jù)滑坡的成因機理分析，滑體中下部是一個匯水區(qū)，修筑公路、擋墻，破壞自然坡體原有的排水系統(tǒng)，造成局部區(qū)域排水不暢，是造成坡體蠕動變形的一個主要外在因素，建議中下部設置截水溝，將地表水引出坡體以外。同時建議逐個回填坡體上的裂縫，以制止大氣降水沿裂縫下滲進入坡體。2)支擋設施:建議在滑體的下部、中部各設一排抗滑樁，樁長進入絹云千枚巖或炭質(zhì)千枚巖不小于5 m，樁徑及樁的數(shù)量應根據(jù)滑坡推力計算而定?？够瑯渡戏阶鰸{砌片石護坡，護坡坡底前做排水溝，護坡按梅花狀布置排水孔，及時排出坡體地下水。

5 結語

1)鎮(zhèn)安縣水泥廠后滑坡為一尚處于蠕動變形階段的松散層滑坡，滑面主要受基巖面及灰黑色粉質(zhì)粘土層控制，屬中型滑坡。通過計算可知，坡體在天然狀態(tài)下整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在飽水狀態(tài)下均處于不穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)。2)根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、滑坡成因及滑坡穩(wěn)定性，建議對滑坡采取地面截排水和抗滑樁支擋相結合的綜合治理措施。

［1］李 靜．滑坡穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀綜述及思考［J］．西部探礦工程，2006(8):278-280．

［2］鄭穎人，趙尚毅．邊(滑)坡工程設計中安全系數(shù)的討論［J］．巖石力學與工程學報，2006，25(9):1937-1940．

［3］趙尚毅，鄭穎人，時衛(wèi)民，等．用有限元強度折減法求邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)［J］．巖土工程學報，2002，24(3):343-346．

［4］桂 蕾，殷坤龍，翟 月．基于FLAC3D模擬和強度折減法的滑坡穩(wěn)定性計算［J］．安全與環(huán)境工程，2011，18(6):9-14．

［5］張發(fā)明，陳祖煜，彌宏亮．滑坡體穩(wěn)定性評價的三維極限平衡方法及應用［J］．地質(zhì)災害與環(huán)境保護，2002，13(2):55-58．