仁壽縣社會(huì)福利院滑坡特征及防治對(duì)策

王興宇

(中冶成都勘察研究總院有限公司，四川成都610023)

仁壽縣社會(huì)福利院滑坡位于仁壽縣文林鎮(zhèn)衛(wèi)星村十一社，106省道南側(cè)。其地處于川西臺(tái)陷龍泉褶皺帶，位于尖山背斜西翼，場(chǎng)地出露巖土層主要為第四系和侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組(J2s)。受區(qū)域構(gòu)造影響，滑坡區(qū)內(nèi)巖層裂隙極為發(fā)育，形成了上覆松散堆積物下覆堅(jiān)硬－半堅(jiān)硬巖層的邊坡結(jié)構(gòu)，極易形成滑坡。由于暴雨及洪水災(zāi)害，該滑坡已發(fā)生多次失穩(wěn)滑動(dòng)，造成坡腳5棟新建建筑不同程度損壞，直接經(jīng)濟(jì)損失超過1 000萬元，坡腳新建房屋變形嚴(yán)重，裂隙明顯，一旦滑坡變形加劇，將給坡腳新建的仁壽縣社會(huì)福利院等公共建筑帶來巨大損失，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度，同時(shí)將導(dǎo)致坡腳其他建筑無法繼續(xù)施工。因此，對(duì)該滑坡進(jìn)行工程治理是十分必要也是十分緊迫的。

1 滑坡的基本特征

1.1 形態(tài)特征

仁壽縣社會(huì)福利院滑坡體平面形態(tài)近似呈不規(guī)則的圈椅狀(如圖1)，后緣高程為458～460 m，前緣高程為428～430 m，高差約32 m，縱向斜長(zhǎng)約200 m，主滑方向54°，橫寬約220～240 m，平面面積約4.8×104m2?；娑辔挥谀鄮r與泥質(zhì)砂巖接觸帶，滑體平均厚度9 m，滑坡體積約4.0×105m3，屬于中型滑坡。滑坡坡體上形成有3～5級(jí)階梯狀平臺(tái)，總體地形坡度15°～30°，滑坡體后緣為高10～15 m的斜坡，大體呈20°～30°。

1.2 變形特征

滑坡區(qū)邊界清晰，周界裂縫明顯。其中，后緣為拉張裂縫，呈不規(guī)則的“S”形，長(zhǎng)度3.8～210 m，縫寬10～150 cm，由滑坡滑移拉張而成，縫內(nèi)多為后期充填的耕植土、黏土及少量碎石?；掠覀?cè)以貫通剪切裂縫為界，滑坡左側(cè)可見不連續(xù)的剪切裂縫，走向?yàn)?00°～110°，長(zhǎng)度為16.5～200 m，縫寬5～20 cm。

2011年5月，因暴雨誘發(fā)滑坡，坡體后緣形成滑壁(錯(cuò)落陡坎)，最大高度1.5 m，坡體中上部陡坎變形較嚴(yán)重，有多條縱向剪切裂縫(或羽狀裂縫)。

1.3 滑坡的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

圖1 仁壽縣社會(huì)福利院滑坡工程地質(zhì)圖

1.3.1 滑坡體特征

滑坡體厚度介于0.5～18.7 m，組成物質(zhì)以棕紅、紅褐色為主的黏性土和紫紅色的強(qiáng)風(fēng)化及中風(fēng)化泥巖(見圖2)。其中，黏性土分布在整個(gè)滑坡體中，含有5% ～10%的碎塊石，該層厚度為0.5 m～4.0 m，局部達(dá)到8 m。根據(jù)野外鑒別，碎塊石巖性為泥質(zhì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，粒徑為1～5 cm，最大塊石粒徑達(dá)10 cm，棱角狀或次棱狀。鉆孔揭示泥巖層極其破碎，其天然抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為3.65 MPa，屬極軟巖類，抗風(fēng)化能力極差，遇水易軟化、泥化，工程地質(zhì)性狀較差。滑坡體透水性中等，但土體滑動(dòng)破壞后所產(chǎn)生的裂縫增強(qiáng)了滑 體的透水性，土體呈軟塑～可塑狀態(tài)。

圖2 仁壽縣社會(huì)福利院滑坡2－2’剖面圖

1.3.2 滑床特征

滑床為侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)泥巖、泥質(zhì)砂巖，滑床面坡角上陡下緩，上段滑床面平均坡度25°，下段平均坡度15°，巖層產(chǎn)狀255°∠12°，為反坡向傾斜?；矁?nèi)地下水發(fā)育，在滑床頂部形成滯水構(gòu)造，這對(duì)坡體的穩(wěn)定極為不利。厚層狀砂巖夾有強(qiáng)風(fēng)化泥巖，強(qiáng)風(fēng)化帶厚度約0.5 m，巖芯多呈碎塊狀，裂隙發(fā)育，完整性差，偶見泥化夾層。中風(fēng)化帶強(qiáng)度、抗風(fēng)化能力相對(duì)較好，巖芯采取率較高，完整性較好。

從縱剖面可看出，后緣較陡，中部和前緣的滑面傾角較平緩，前緣滑面坡角4°～12°，滑坡滑床總體起伏均勻，無大的起伏。

1.3.3 滑帶特征

鉆孔及探槽勘察顯示，滑動(dòng)帶土為強(qiáng)風(fēng)化極破碎泥巖層，夾少量粉質(zhì)黏土，厚度為0.20～0.30 m不等?；瑤辆哂袛D壓或揉皺層理，呈濕～很濕狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)室鑒定結(jié)果表明，滑帶土為含粉質(zhì)黏土的角礫［1，2］。

2 滑坡的成因及破壞機(jī)制分析

2.1 滑坡的成因

2.1.1 外因

(1)人類工程活動(dòng):由于坡體前緣修建建筑，坡腳處進(jìn)行了大開挖施工，對(duì)邊坡造成了擾動(dòng);同時(shí)，坡頂灌溉渠春季澆灌，使得大量地表水下滲，破壞了原斜坡形態(tài)，使原本平衡的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生改變，加速了滑坡的活動(dòng)。

(2)降雨:2011年5月20日的暴雨致使坡頂灌溉渠失穩(wěn)垮塌，形成凹槽，渠內(nèi)水體通過凹槽灌入坡體，灌溉渠滲流水與地表雨水的不斷滲入，使得滑坡體自重增加，下滑力增大，并促使坡體物質(zhì)軟化，降低了基巖交界面巖體抗剪強(qiáng)度，形成軟弱帶。同時(shí)，由于地下水不能及時(shí)排出，滑坡體底部的揚(yáng)壓力不斷增加，滑體法向壓力減小，摩阻力也隨之降低，使得滑體臨近極限平衡狀態(tài)。

2.1.2 內(nèi)因

(1)地形地貌:滑坡及蠕動(dòng)變形區(qū)所處位置原為自然斜坡，東高西低，坡度20°～30°，該地形地貌特征為滑坡體變形破壞提供了原始的自然條件。

(2)物質(zhì)組成:滑體土主要由殘坡積層黏性土及破碎泥巖層構(gòu)成。殘坡積土層結(jié)構(gòu)松散，孔隙度較大，使得強(qiáng)降雨時(shí)雨水易通過孔隙滲入坡體。結(jié)構(gòu)極為破碎的下覆基巖層遇水時(shí)極易軟化，強(qiáng)度降低。同時(shí)，其透水性差，使得滲入坡體內(nèi)的水無法及時(shí)排除，促進(jìn)了坡體的失穩(wěn)。

2.2 滑坡破壞機(jī)制分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘，滑坡體中，后緣坡面坡度較大，雨水及灌溉渠內(nèi)的水滲入殘坡積土層沿覆蓋層排泄，降低了坡體的抗剪強(qiáng)度。中、后緣坡體土向前緣滑移，從而推移坡體前緣土體失穩(wěn)，表現(xiàn)為推移式滑坡，滑坡的破壞模式為基巖接觸面的折線型滑坡。

該滑坡為以第四系松散體和破碎泥巖為主的邊坡，近期變形表現(xiàn)為滑坡體蠕滑擠壓，地表出現(xiàn)大量拉裂縫及剪切裂縫，坡腳基巖臨空面未滑動(dòng)，滑體從陡坎底地面以下剪出。目前，該滑坡穩(wěn)定性較差，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示其變形仍然在繼續(xù)，在降雨、蓄水和人類工程活動(dòng)的影響下滑坡穩(wěn)定性必然會(huì)明顯降低，變形大大加劇，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重危害。

3 滑體的穩(wěn)定性分析

3.1 計(jì)算方法

據(jù)滑坡地質(zhì)特征及《滑坡防治工程勘察規(guī)范》(DZ/T0218－2006)［3］，該滑坡的穩(wěn)定性分析采用不平衡推力傳遞系數(shù)法，如圖3所示。安全系數(shù)見下式:

圖3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算模型

式中:

Ψi為第i塊段的剩余下滑力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i);A 為地震加速度;Ψi=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tgi+1;Wi為第i條塊的重量(kN/m);C為第i條塊內(nèi)聚力(kPa);i為第i條塊內(nèi)摩擦角(o);Li為第i條塊滑面長(zhǎng)度(m);αi為第i條塊滑面傾角(o);Kf為穩(wěn)定系數(shù)。

3.2 參數(shù)選取

野外鉆探和定性調(diào)查結(jié)果表明，該滑坡在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在天然和地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。通過參考土樣室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果及反演成果進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)類比及反算，該滑坡穩(wěn)定性計(jì)算主要參數(shù)建議取值如表1。

3.3 計(jì)算結(jié)果及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

滑坡推力及穩(wěn)定性計(jì)算分析工況設(shè)計(jì)為三種，即天然工況(自重+地表荷載)、暴雨工況(自重+地表荷載+暴雨)、地震工況(自重+地表荷載+地震)。由于滑坡體內(nèi)地下水位很高，而且常年受到坡體后緣灌溉渠雨水滲入的影響，故在計(jì)算中要考慮地下水的動(dòng)水壓力影響。采用1－1’、2－2’、3－3’、4－4’、5－5’五條實(shí)測(cè)縱剖面，分別計(jì)算滑坡的穩(wěn)定性，如表2所示。

由表2可知，該滑坡在天然工況下處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況條件下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況條件下則處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與現(xiàn)場(chǎng)勘察查明的滑坡特征一致，與其在每年5～9月雨季產(chǎn)生拉裂變形的現(xiàn)象相符合。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算主要參數(shù)建議值

表2 縱剖面滑坡穩(wěn)定系數(shù)

續(xù)表2

4 應(yīng)急治理方案及效果評(píng)價(jià)

4.1 應(yīng)急治理方案

社會(huì)福利院滑坡近期出現(xiàn)眾多的變形破壞形跡，如地面隆起、地面裂縫、房屋墻體拉裂、柱與基礎(chǔ)錯(cuò)位、柱與梁錯(cuò)位、墻與梁分離、擋墻開裂及樹木傾斜等現(xiàn)象，目前仍處于蠕滑階段，一旦再次遭遇暴雨，邊坡滑動(dòng)將進(jìn)一步加劇。根據(jù)滑坡的成因及破壞機(jī)制分析，對(duì)該滑坡采用樁板式擋墻+截排水溝+裂縫填埋+局部削坡的綜合治理方案。

4.1.1 樁板式擋墻

為防止滑坡發(fā)生進(jìn)一步變形，在其前緣剪出口位置設(shè)置一排抗滑樁板墻，考慮為建筑物消防通道預(yù)留空間，抗滑樁位置應(yīng)從坡腳向坡體內(nèi)退10 m以上。由于該滑坡為推移式滑坡，且中后部滑體厚度及滑坡推力很大，因此還應(yīng)在坡體中部滑體厚度較薄處設(shè)置一排抗滑樁來有效降低坡體累計(jì)的剩余下滑力。

4.1.2 截排水溝

以50年一遇暴雨(100 mm/h)作為設(shè)計(jì)暴雨，100年一遇暴雨(120 mm/h)作為校核暴雨。首先考慮在坡腳抗滑樁前緣設(shè)置一道排水溝，用于排除坡體通過樁間擋土板泄水孔流出的水，在排水溝與抗滑樁之間留2 m間距設(shè)置散水(用200 mm厚的混凝土封閉)，保證坡腳抗滑樁所在位置無積水?？紤]到坡體中無有效截排水系統(tǒng)，在暴雨工況下，積水無法有效排除，并滯留坡體，最終滲入滑動(dòng)面，因此，可在滑坡體中部積水最多的位置設(shè)置一道截水溝，并通過邊溝將水分流到坡腳處的地表排水系統(tǒng)予以排除。

截水溝斷面尺寸設(shè)計(jì)成等腰梯形，排水溝斷面尺寸設(shè)計(jì)成U字型。根據(jù)最佳水力斷面條件高寬比的要求，設(shè)計(jì)截水溝溝底寬0.5 m，上口寬1.0 m，深0.5 m，溝邊坡坡率為1∶0.5，過水?dāng)嗝婷娣e為0.375 m2，側(cè)壁厚度為0.3 m，溝底厚度為0.4 m。設(shè)計(jì)排水溝溝底寬0.4 m，上口寬1.0 m，深0.4 m，過水?dāng)嗝婷娣e為0.16 m2，側(cè)壁厚度為0.3 m，溝底厚度為0.3 m?？紤]防淤要求，溝底均采用5%的坡率，截排水溝布置總長(zhǎng)為650 m。

4.1.3 裂縫填埋

對(duì)滑坡體裂縫進(jìn)行檢查，采用黏性土對(duì)其進(jìn)行回填并夯實(shí)，防止雨水輕易滲入坡體。

4.1.4 局部削坡

設(shè)計(jì)的抗滑樁板墻離坡腳有一定距離，為使坡腳建筑物有足夠的消防通道空間，同時(shí)保證樁前滑體不產(chǎn)生次生滑動(dòng)，威脅坡腳建筑，在抗滑樁施工完成后，應(yīng)對(duì)樁前滑體進(jìn)行削除。另外，局部有一些土體松動(dòng)，威脅坡腳建筑，也應(yīng)進(jìn)行削坡清除［4］～［6］。

4.2 效果評(píng)價(jià)

4.2.1 社會(huì)效益

若對(duì)滑坡進(jìn)行有效的綜合治理，將為仁壽縣社會(huì)福利院及坡腳處的其它建筑消除災(zāi)害隱患，為居民創(chuàng)造安全的居住環(huán)境，產(chǎn)生可觀的社會(huì)效益。

4.2.2 經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)該滑坡進(jìn)行有效治理具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，主要表現(xiàn)在:

(1)確保滑坡體坡腳建筑群的安全修復(fù)和未來居住;(2)確保周邊居住人員和住房的安全;(3)確保周圍其他市政建筑的順利施工。

4.2.3 環(huán)境效益

該滑坡得到有效治理后，保存的坡體耕地可繼續(xù)使用，節(jié)約了土地，同時(shí)保障了坡腳建筑物的重建，減少對(duì)周邊環(huán)境的占用和破壞，具有良好的環(huán)境效益。

5 結(jié)論

仁壽縣社會(huì)福利院滑坡屬于推移式中型滑坡，對(duì)其進(jìn)行了滑坡特征、形成原因、破壞機(jī)制及穩(wěn)定性分析，結(jié)果表明，滑坡在正常情況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨情況下則可能失穩(wěn)滑動(dòng)。

根據(jù)滑坡的成因、破壞機(jī)制及地形地貌特征，對(duì)該滑坡提出了樁板式擋墻+截排水溝+裂縫填埋+局部削坡的綜合治理方案建議，可有效降低滑坡的剩余推力，增強(qiáng)滑體的整體穩(wěn)定性，防止滑坡的進(jìn)一步變形，并取得良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境效益。

［1］ GB 50330－2002建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范［S］

［2］ GB 50021－2001巖土工程勘查規(guī)范［S］

［3］ DZ/T0218—2006滑坡防治工程勘察規(guī)范［S］

［4］ 中冶成都勘察總院有限公司．四川省仁壽縣民政局社會(huì)福利院滑坡應(yīng)急治理工程施工圖設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.成都:2011

［5］ DZ/T0219—2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］

［6］ GB 50003－2001砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［S］