某滑坡工程勘察與穩(wěn)定性分析*

舒 莉

(婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南婁底417000)

某滑坡工程勘察與穩(wěn)定性分析*

舒 莉

(婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南婁底417000)

某滑坡因工程開挖已發(fā)育成型并將公路破壞。為了給該滑坡治理設(shè)計和施工提供詳細的地質(zhì)資料，并為全過程建設(shè)提供各種技術(shù)服務(wù)，對該滑坡進行了詳細的勘察和穩(wěn)定分析評價，得出的結(jié)論可供同類工程參考。

公路邊坡;開挖;滑坡;勘察;穩(wěn)定分析

某國道擴改為城市道路，在路基修建和場地平整過程中，經(jīng)人工開挖形成了高切陡坡，坡長約100.0m，坡腳至坡頂高差約17.0m左右，其坡頂為一學(xué)校。2009年9月14日對道路排水管道施工，在坡底開挖埋設(shè)溝時，坡體逐漸開始失穩(wěn)滑移，滑動方量約12600m3，形成高低不等滑臺，頂部形成一長約70m，寬5－30cm的主裂縫，其最近處距學(xué)校的辦公樓(3層)約5.0m，在管道埋設(shè)完封閉后，滑坡亦發(fā)育成型。在降水等自然或人因素影響下，該邊坡在已滑動邊坡后側(cè)形成一個更大的潛在滑坡危險區(qū)，存在較大的安全隱患。

為了給該邊坡治理設(shè)計和施工提供詳細的地質(zhì)資料，并為全過程建設(shè)提供各種技術(shù)服務(wù)，必須對該邊坡進行詳細的勘察和穩(wěn)定分析評價。

一、邊坡工程地質(zhì)條件

(一)自然地理條件

本區(qū)為湘江中下游，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，據(jù)氣象臺資料，全年最冷為冬季(12月－次年2月)，主要風向為NNW風，最熱為夏季(6月－9月)主要風向為SSE風，全年風向頻率最大(19%)為 NNW 風，年平均風速2.4m/s，最大可達20m/s。年平均降雨量集中在3－7月，降雨量在1309mm/年左右，梅雨季節(jié)為4－6月，年平均氣溫17.3℃。

(二)地形﹑地貌

場地位原始地貌屬丘陵底山，場地目前高程為40.77－57.34m。

(三)地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)《湖南省區(qū)域地質(zhì)志》(1/20萬)等區(qū)域地質(zhì)資料分析，擬建場地的西北側(cè)，距離約500m的湘江東岸有一條三角坪～竹埠港斷裂帶(F46)沿湘江東岸延伸。經(jīng)鉆探揭露，巖石中局部泥質(zhì)成分較高，裂隙發(fā)育，呈閉合狀，在勘察范圍和深度內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯斷裂構(gòu)造跡象，該斷裂構(gòu)造對擬建場地無明顯影響。

(四)地層巖性

勘察范圍及勘探深度內(nèi)，組成場地地層自上而下依次為:雜填土、素填土、含礫粉質(zhì)粘土、次生紅粘土及下伏基巖泥灰?guī)r等，其各層主要特征依次描述如下:

1.雜填土①1(Q4ml):褐灰色，以粘性土為主，含大量碎石、塊石及建筑垃圾等，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，層厚1.10～3.80m，層底高程37.38 ～55.71m。

2.素填土①2(Q4ml):紅褐色，以粘性土為主，含少量碎石等，填積時間較長，已完成自重固結(jié)，稍濕，層厚1.40～3.20m，層底高程44.60 ～54.14m。

3.含礫粉質(zhì)粘土②(Q3al):褐紅－褐黃色，不均勻的含有石英、硅質(zhì)巖碎屑粗顆粒，呈棱角至次棱角狀，部份風化呈土狀，局部見較大塊石，無搖振反應(yīng)，稍有光澤，韌性中等，干強度中等，硬塑，中密，稍濕。層厚 1.20～8.90m，埋深1.10～3.40m，層底高程37.17 ～47.78m。

4.次生紅粘土③(Q3dl)褐黃色，下下伏基巖殘積而成，含少量團塊狀灰白色高嶺土及黑色鐵錳氧化物，局部見未完全風化硬塊，裂隙發(fā)育，搖振無反應(yīng)。有光澤，韌性高，干強度高，硬塑，稍濕。埋深2.60 ～12.10m，層厚1.60 ～5.80m，層底高程34.88 ～43.31m。

5.強風化泥灰?guī)r③(D2):灰至深灰色、灰黑色，粉晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，以碳酸鹽類礦物為主，泥質(zhì)成分較重，含少量白云石、炭質(zhì)物等成分。巖石風化嚴重，裂隙十分發(fā)育，頂部風化呈土狀，巖石破碎，多呈碎塊狀，性脆，遇水易軟化，堅硬，稍濕。埋深5.20 ～16.50m，層厚0.90 ～3.40m，層底高程 33.48～41.71m。

6.中等風化泥灰?guī)r(D2);灰至深灰色、局部呈灰黑色。粉晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，以碳酸鹽類礦物為主，泥質(zhì)成分為次，含少量炭質(zhì)物、白云石、方解石等礦物。巖石風化中等，節(jié)理較發(fā)育，多被方解石脈充填。巖芯多為較完整，呈短柱狀至長柱狀，少量塊狀。致密，堅硬，稍濕。埋深6.90～17.40m，控制層厚1.50～6.30m，控制高程27.37～40.21m。

(五)巖土物理力學(xué)指標

為客觀評價巖、土層的物理力學(xué)性質(zhì)，本次勘察共取得原狀土樣27件，擾動樣2件，做了土的物理力學(xué)性質(zhì)試驗及顆粒分析，取巖石試樣6組，做了物理指標和抗壓強度試驗，野外進行標準貫入(N)試驗16次，重型動探(N63.5)試驗2.4m。其結(jié)果經(jīng)數(shù)理統(tǒng)計后，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗建議設(shè)計時按表1值采用。

(六)水文地質(zhì)條件

勘察期間，通過鉆孔簡易水文觀測，勘察范圍及勘探深度內(nèi)，場地主要見上層滯水及少量裂隙水。上層滯水主要分布在坡底，賦存于雜填土①1中，受大氣降水及地表水的補給，季節(jié)性變化明顯，本次測得上層滯水初見水位1.30～1.70m，相應(yīng)高程39.47～39.74m;裂隙水水量不大，測得其初見水位3.90 ～7.30m，相應(yīng)高程 40.07 ～48.67m;測得靜止水位 1.60～6.50m，相應(yīng)高程38.68 ～48.53m。

表1 各巖土層設(shè)計參數(shù)值

本次勘察在二個鉆孔中各取水樣1件，做了簡易水質(zhì)分析，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021～2001)及住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于《巖土工程勘察規(guī)范》局部修訂的公告的有關(guān)標準判定:根據(jù)環(huán)境類型評價，場地環(huán)境類型為Ⅲ類，對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。按地層滲透性評價，的地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋均具微腐蝕性。按《巖土工程勘察規(guī)范》有關(guān)標準綜合評定:場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性。

二、邊坡結(jié)構(gòu)特征及破壞模式

(一)結(jié)構(gòu)特征

該邊坡頂為學(xué)校，坡下為芙蓉大道。邊坡重要性為一級，為永久性邊坡。據(jù)勘察資料揭示，邊坡的土層結(jié)構(gòu)為:上部為人工填土，中部為含礫粉質(zhì)粘土、次生紅粘土，下部為強風化及中等風化泥灰?guī)r，邊坡為土質(zhì)邊坡。邊坡頂部的人工填土易受地表水、天然降水的影響而產(chǎn)生的崩塌滑移，次生紅粘土③也易受自身重力與水的作用等綜合因素影響而產(chǎn)生滑動，而本次勘察表明，此次土體的滑動面表主要分布在該層中。

(二)滑動模式

根據(jù)對滑坡滑動的過程進行調(diào)查，結(jié)合本次勘察鉆探，該邊坡滑動主要是由于工程活動對坡腳土挖取過度，從而造成上部土層失去支撐失穩(wěn)滑移，其滑動形態(tài)為牽引式滑坡。

三、邊坡穩(wěn)定性分析

(一)計算方法

根據(jù)滑坡整治范圍內(nèi)巖土工程地質(zhì)條件及滑坡邊界條件對整個滑坡選取四個典型計算剖面;穩(wěn)定計算采用不平衡法(即傳遞系數(shù)法)，同時采用摩根斯坦－普賴斯法(M－P法)進行對比計算，其中傳遞系數(shù)法是《巖土工程勘察規(guī)范》推薦方法，M－P法適用于任意形狀滑面，滿足所有平衡條件，允許條間力方向是變化的，是邊坡穩(wěn)定分析中國內(nèi)外經(jīng)常采用的方法。

(二)計算參數(shù)及剖面的選取

由于該邊坡已出現(xiàn)多處拉裂、變形較大，滑帶巖土主要為粉質(zhì)粘土、強風化泥巖及其碎屑填充物，故c、φ值不宜過大，取5～30kPa為宜，摩擦角φ取9～22°為宜。根據(jù)滑坡體周邊條件及滑床性質(zhì)、結(jié)合室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)，按K=1.0時，對滑動面(帶)的c、φ值用最小二乘法反進行反演分析，以克服采樣室內(nèi)試驗的局限性和單個滑坡剖面c、φ值反算的不確定性，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗進行工程類比，從而最終確定該滑坡體滑動面(帶)的巖土力學(xué)參數(shù)取值為:φ=25kN/m3，綜合內(nèi)聚力Cm=25.6kPa，綜合內(nèi)摩擦角 φm=12.3°?？紤]實際情況、滑動體密度濕重度及各剖面滑動面C、φ值(標準值)按表3所示。計算采用靜力極限平衡法，不考慮巖土的蠕變的影響。

圖1 滑坡剖面穩(wěn)定分析簡圖

(三)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果與分析

計算時取滑體單位寬度1米，通過對c、值進行的敏感性反分析表明:內(nèi)摩擦角的取值對邊坡穩(wěn)定性影響較大，設(shè)計時應(yīng)謹慎選取。滑體穩(wěn)定系數(shù)計算見表2。

表2 各剖面滑動面C、φ值選取及其穩(wěn)定安全系數(shù)

滑坡1－1、2－2、3－3剖面穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果顯示:當滑坡處于飽水狀態(tài)時(不利條件下)，各類計算方法所得的穩(wěn)定系數(shù)FS均未達到穩(wěn)定要求，說明邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，必須立即進行治理。

(四)滑坡發(fā)展趨勢

滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，本滑坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，如果得不到盡快治理，在不利環(huán)境條件下(如大暴雨等)將使滑坡體整體向下移動，并由此可能誘發(fā)上級山體滑坡。

四、結(jié)論與建議

1.該邊坡風化巖成分復(fù)雜，風化程度不一，工程地質(zhì)條件屬中等—復(fù)雜類型，該邊坡滑動主要是由于工程活動對坡腳土挖取過度，從而造成上部土層失去支撐失穩(wěn)滑移，其滑動形態(tài)為牽引式滑坡。

2.坡穩(wěn)定性分析表明:邊坡處于非穩(wěn)定狀態(tài)，必須立即進行治理。通過對巖土參數(shù)c、值進行的敏感性反分析表明:內(nèi)摩擦角的取值對邊坡穩(wěn)定性影響較大，設(shè)計時應(yīng)謹慎選取。

3.場地在現(xiàn)有地面高程下，滑坡處理方式建議對上部松散土體刷方后采用抗滑樁結(jié)合錨索的支護方式。排樁樁型建議選用以螺旋灌注樁為宜。

4.由于含礫粉質(zhì)粘土局部粘性土含量較少、膠結(jié)較差，抗滑樁及錨索施工時應(yīng)采取相應(yīng)措施，保證工程質(zhì)量。同時由于場地條件較差，施工時應(yīng)采取安全措施工，確保施工安全。

5.建議成立專門的監(jiān)測小組，加強邊坡整治前后的邊坡的監(jiān)測工作，包括位移、地應(yīng)力、地下水和支護結(jié)構(gòu)內(nèi)力的長期監(jiān)測工作。并應(yīng)在施工前作好應(yīng)急方案。邊坡應(yīng)設(shè)置截水、排水溝，在任何情況下不允許在坡腳及坡面上積水。

［1］巖土工程勘察規(guī)范(GB50021－2001)［S］.

［2］水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范(GB50287－99)［S］.

［3］土工試驗規(guī)程(SL/T188－96)［S］.

［4］鐵道部第一勘測設(shè)計院主編.鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊(路基)［M］.北京:中國鐵道出版社，1982.

［5］中交第二公路勘察設(shè)計研究院主編.公路路基設(shè)計規(guī)范(JTG D30－2004)［M］.北京:人民交通出版社，2004.

2012－01－09

舒莉(1966－)，女，湖南婁底人，講師。