緩傾巖層斜坡穩(wěn)定性研究與防治對策

高磊

【摘 要】近些年我國南方地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，尤其緩傾巖層斜坡塌方事件時有發(fā)生，所以加強緩傾巖層斜坡穩(wěn)定性研究并提出防治對策是十分必要的，本文針對2004年因降雨引起的滑坡事件為案例，進行分析并提出緩傾巖的穩(wěn)定性研究和防治對策。

【關(guān)鍵詞】研究性；成因；防治方法

引言

降雨是滑坡形成的主要原因之一，近年來我國南方地區(qū)暴雨頻繁，多處山體產(chǎn)生滑坡，其中2004年9月的重慶市天臺鄉(xiāng)特大滑坡就屬于暴雨引發(fā)的滑坡典型事例。2004年9月5日天臺鄉(xiāng)區(qū)域在特大暴雨的誘發(fā)下，發(fā)生了長1200 m、寬1600 m、平均厚度23 m、體積約25X106m3的特大巖體滑坡。該滑坡的摧毀了112km2區(qū)域內(nèi)所有的建筑物，同時又使大部分山體傾入河內(nèi)，使其堵塞河道，并形成了寬1.5公里和高20米的天然水庫。并造成了上游五寶鎮(zhèn)兩岸居民5770戶民居、農(nóng)田4930畝被淹沒。災(zāi)害發(fā)生后當(dāng)?shù)卣皶r組織搶險救災(zāi)，并對滑坡山體采取了綜合治理工程。下面我就結(jié)合重慶市天臺鄉(xiāng)山體滑坡的成因進行分析，并對其穩(wěn)定性和防治決策進行研究。

一、天臺山滑坡成因

暴雨是引發(fā)重慶市天臺鄉(xiāng)山體滑坡的主要原因，其地質(zhì)構(gòu)造為地處五寶山背斜東南側(cè)。地層為砂巖互層、侏羅系遂寧組泥巖。坡體的淺表層為5米厚的殘土基層和植被土，下面為20米厚的泥沙巖，泥沙層下為堅硬的厚巖巖，在砂層周邊為兩組裂縫，將整個地層切割成多個小塊。巖體的走向和岸破走向近乎平行，屬于典型緩傾巖質(zhì)斜坡。根據(jù)以往研究理論，如果沒有特殊外在原因的干擾下，不可能出現(xiàn)大規(guī)模滑坡。通過事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，引起該事故的主要原因是由于大范圍降雨誘發(fā)的滑坡發(fā)生。經(jīng)過調(diào)查事故殺生時降雨為257毫米。在加上在山體上發(fā)現(xiàn)余家河溝、麻柳樹溝、涼水井溝、大河溝等四條沖刷河溝，在暴雨期間由于沖刷溝局部出現(xiàn)堵塞，造成地表水不能及時排出，使其在排水溝內(nèi)形成了流狀覆蓋坡面，在加上水塘內(nèi)的充水迅速外溢，形成滑坡。降水對滑坡體的作用是一個動態(tài)過程，隨著降水強度的變化和降雨歷時增長?；麦w的變形性也在不斷發(fā)生變化。所以根據(jù)降雨的主要特點及對滑坡的影響，分為三個階段：

1.降雨的滲入可以導(dǎo)致坡體的表面殘土堆積層迅速得到飽和。在降雨的的初期，雨量較大，再加上排水不慎就會使滑坡區(qū)內(nèi)的地表水通過下滲并形成飽和。

2.雨水在滲入后形成泥巖構(gòu)造裂縫階段。坡體淺表面出現(xiàn)殘土堆積層飽水后，在降雨的下滲作用下，地下水通過泥巖層對構(gòu)造裂縫向坡體內(nèi)部流動。但是同時泥巖巖塊透水性較差，滲入中的地下水會通過裂縫進行下滲，最后形成裂縫充水，促使裂縫周圍的巖體強度被降低，進而形成軟化。

滑坡分塊滑動。當(dāng)泥巖層充水后就會產(chǎn)生裂縫并切割巖塊，裂縫充水后不僅對滑體部位產(chǎn)生靜水壓力。同時也根據(jù)滑體厚度的不同變換著壓力程度。裂縫在充水后會將裂縫通過靜水荷載進行切割，而且對每一塊都切割后土體都施加靜水壓力。最后滑塊會受到水平的靜水壓力。在加上滑塊具有良好的臨空條件，在后側(cè)裂隙靜水壓力和底部揚壓力的共同作用下，滑塊將被推出最后形成整體滑坡。

二、緩傾巖體斜體的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和特征

緩傾滑坡是由大量的山體物質(zhì)在重力作用下，沿著其內(nèi)部的一個或幾個滑動面，整體緩慢向下滑動的現(xiàn)象

1.基本特征

（1）斜坡坡度 斜坡坡度20°～35 °為滑坡形成的最佳坡度

（2）斜坡高度 相對高度10m以下一般不會發(fā)生滑坡；

10～50m小型滑坡；

50 ～100m中型滑坡；

100m以上大型滑坡；

（3）斜坡形態(tài) 1）斜坡橫向形態(tài)；凸型坡；凹形坡；順直坡

2）斜坡縱向形態(tài) ；線狀陡坡形；階梯狀陡坡形；緩坡-陡坡形 ；陡坡-緩坡形

2.緩傾斜坡的常見結(jié)構(gòu)

（1）第四紀(jì)的各類堆積物、沉積物；

（2）砂巖、頁巖和泥巖互層，煤系地層；

（3）石灰?guī)r、白云巖與頁巖、泥巖互層；

（4）泥質(zhì)巖的變質(zhì)巖系，如千枚巖、板巖、云母片巖、綠泥石片巖、滑石片巖；

（5）軟質(zhì)或易風(fēng)化的凝灰?guī)r

三、緩傾斜坡巖土體穩(wěn)定性分析

1.緩傾斜坡穩(wěn)定性的評價和預(yù)測，為設(shè)計合理的人工防止手段制定有效的治理措施，并提供依據(jù)。需要研究斜坡是否具有產(chǎn)生危害性變形與破壞的因素。斜坡變形與破壞和建立斜坡巖土體的應(yīng)力分布有關(guān)。

2.斜坡形成過程中，臨空面周圍巖體發(fā)生卸荷回彈，引起應(yīng)力分布和應(yīng)力集中的效應(yīng)。主要特征為由于應(yīng)力分布，斜坡周圍。越靠近臨空面，最大主應(yīng)力越平行于臨空面，最小主應(yīng)力則與之接近正交。其次由于應(yīng)力分異，在臨空面附近造成，最大主應(yīng)力顯著增高，最小主應(yīng)力顯著降低，斜坡中應(yīng)力差或最大剪應(yīng)力最高的部位，也是最易發(fā)生變形和破壞的部位。坡面由于徑向應(yīng)力接近于零，實際處于單向應(yīng)力狀態(tài)，向內(nèi)漸變?yōu)閮上蚧蛉驊?yīng)力狀態(tài)。

3.原始應(yīng)力狀態(tài)的影響：對坡腳應(yīng)力集中和坡緣張力帶的影響最大。分析表明，當(dāng)斜坡巖體中存在較高的原始側(cè)向水平應(yīng)力時，斜坡更容易遭受變形與破壞。

4.坡形的影響對應(yīng)力分布影響顯著，坡角越陡，坡面張力帶范圍越大且增強。坡腳應(yīng)力集中帶最大剪應(yīng)力值也越大。對坡腳應(yīng)力狀態(tài)影響也顯著，坡寬坡高比較小的峽谷區(qū)，坡腳和谷底可形成極強應(yīng)力集中帶。

5.斜坡變形實際上在其形成的過程中已經(jīng)發(fā)生，表現(xiàn)為卸荷回彈和蠕變兩種方式。

1）卸荷回彈是斜坡中彈性應(yīng)變能釋放而產(chǎn)生的。斜坡中經(jīng)過卸荷回彈而松動、并含有與之相關(guān)的表生結(jié)構(gòu)面，稱為卸荷帶。卸荷帶相當(dāng)于應(yīng)力降低帶，其后是應(yīng)力增高帶。卸荷帶越深、應(yīng)力增高帶也分布得越深。

2）斜坡蠕變坡體在自重應(yīng)力長期作用下會發(fā)生一種緩慢而持續(xù)的變形，它包含某些局部破裂并產(chǎn)生新裂縫，導(dǎo)致坡體不斷松弛。

6.拉裂分類

1）蠕變拉裂。這類變形的演變過程可分為四個階段：

（1）表層蠕滑巖層向坡下彎曲，后緣產(chǎn)生拉應(yīng)力；

（2）后緣拉裂形成反坡臺階；

（3）潛在滑移面的剪切擾動—中部剪切面擾動擴容、下部隆起；

（4）滑坡形成變形體轉(zhuǎn)動，潛在滑移面貫通。此類滑坡的啟動條件可用圓弧法確定，潛在滑移面處的巖土被擾動程度和貫通率決定滑坡是否能形成。

2）滑移拉裂。這類變形主要發(fā)育在緩?fù)鈨A斜坡及塊狀斜坡體中。斜坡巖體沿下伏軟弱面向坡前臨空方向滑移，并使滑移體拉裂解體。受已有軟弱面控制的這類變形，其進程取決于作為滑移面的軟弱面的產(chǎn)狀與特性。當(dāng)滑移面向臨空方向的傾角已足以使上覆巖體的下滑力超過該面的實際抗剪阻力時，則在成坡過程中一旦該滑移面被剝蝕揭露臨空，且后緣拉裂面貫通，隨即發(fā)生快速滑落，蠕變過程極其短暫。

四、緩傾巖體斜坡的防治方法。

1.排水法

排水法分為兩種，一種為地表排水，這種方法適用滑坡變形與降雨密切相關(guān)的地區(qū)。將排水溝設(shè)置于斜坡坡度由陡變緩處、坡體滲透性變化的地層交界處、地下水出露點下方、利用天然溝谷予以改造，不使地表水入滲。另一種為地下排水法。這種排水法適用地下排水滑坡變形和久雨與地下水活動密切相關(guān)的崎嶇。并要考慮滑體含水層的性質(zhì)、分布、地下水的補給、排泄及運移富集情況，能迅速降低滑體內(nèi)地下水水位，盡量疏干滑帶。

2.抗滑樁法

主要適用于淺層、中厚層巖質(zhì)滑坡，中厚層土質(zhì)滑坡，以及埋藏有數(shù)層軟弱夾層的巖質(zhì)及土質(zhì)滑坡?？够瑯兑话悴贾迷诨w厚度相對較小、下滑力集中部位、滑體后緣段或前緣阻滑段，且嵌固段地基良好。分段阻滑時每段以單排布置為主，分排設(shè)置時應(yīng)考慮群樁效應(yīng)和變形協(xié)調(diào)條件。一般阻滑段內(nèi)宜用懸臂式抗滑樁，前緣段宜用帶擋板的錨拉樁，主滑段根據(jù)實際情況選擇懸臂或者錨拉。

五、加大對緩傾巖層斜坡穩(wěn)定性工程的管理

1.在項目規(guī)劃選址前，涉及高邊坡項目應(yīng)進行建設(shè)場地地質(zhì)災(zāi)害危險性評估。

2.主體建設(shè)工程規(guī)劃方案設(shè)計確定后，其高邊坡項目必須一并進行工程地質(zhì)詳細勘察，作為邊坡支護方案設(shè)計、施工圖設(shè)計的依據(jù)。

3.高邊坡項目設(shè)計按邊坡支護方案設(shè)計、施工圖設(shè)計兩個階段進行，并應(yīng)分別在主體建設(shè)工程初步設(shè)計、施工圖設(shè)計之前開展。

4.高邊坡項目支護方案設(shè)計完成后，須提交施工圖審查機構(gòu)進行可行性評估，其可行性評估報告作為主體建設(shè)工程初步設(shè)計審批的主要依據(jù)之一。

5.下列高邊坡項目的邊坡支護方案設(shè)計完成后，建設(shè)單位應(yīng)先組織專家現(xiàn)場踏勘，再進行支護方案設(shè)計安全專項論證。專家應(yīng)具有10年以上的高邊坡項目設(shè)計經(jīng)歷并具有注冊土木工程師（巖土）或一級注冊結(jié)構(gòu)工程師資格，總?cè)藬?shù)為單數(shù)且不少于5名。安全專項論證意見做為高邊坡項目支護方案設(shè)計可行性評估、施工圖設(shè)計審查的重要依據(jù)。

六、結(jié)論

本文通過對滑坡的治理和穩(wěn)定性進行研究，并調(diào)查了滑坡形成的原因和規(guī)模以及基本特征。并根據(jù)滑坡的穩(wěn)定性進行研究，結(jié)合實際調(diào)查情況提出了經(jīng)濟可行的治理方案。并通過治理取得了對滑坡的控制效果，使其達到穩(wěn)定的目的。我們因此總結(jié)了以下的經(jīng)驗：

1.在土建工程中如果出現(xiàn)滑坡，就必須先對地質(zhì)進行勘察設(shè)計，在進行施工。要進行治理后再進行巖層的開挖，并且做好排水工作，要做到防患于未然。

2.對已經(jīng)發(fā)生的滑坡，要先了解地質(zhì)滑坡的規(guī)模和特征，取得必要的滑坡實際數(shù)據(jù)再進行分析，以確保得到的滑坡規(guī)模和特征。在進行科學(xué)的分析最終得到合理的治理方案。

3.在針對緩傾角巖層的開挖工作要選擇在旱季進行，要減少雨季對邊坡穩(wěn)定的影響。

4.在緩傾角巖層進行施工時要保證先進行錨固體的處理，這對于提高巖體的抗滑能力是十分必要的。

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