黃有華
深圳市勘察研究院有限公司
摘要:滑坡是在一定的內(nèi)因、外因等地質(zhì)環(huán)境條件和其他因素綜合作用下產(chǎn)生的,影響因素包括:地質(zhì)條件、地形地貌、人類活動、氣候及徑流條件以及其他因素。本文結(jié)合工程實際,對其軟土基坑滑坡分析及治理措施進(jìn)行探討。
關(guān)鍵詞:滑坡;軟土基坑;影響因素;措施
以某基坑為例,基坑開挖深度約 12m,基坑西南側(cè)為堆土區(qū),堆土高度約 6 m?;硬捎梅牌率介_挖,在無任何圍護(hù)措施的情況下,基坑側(cè)壁軟土失穩(wěn)形成滑坡,導(dǎo)致基坑南側(cè)小區(qū)圍墻倒塌,路面出現(xiàn)裂縫,裂縫寬度 2~5cm,小區(qū)緊鄰基坑的2幢樓房傾斜,墻面出現(xiàn)裂縫,住戶全部遷出。
1 工程地質(zhì)概況
場區(qū)地貌類型屬于海積平原地貌,地面標(biāo)高約4.40 m?;娱_挖深度內(nèi)土層主要為雜填土、淤泥質(zhì)黏土、淤泥及黏土,基坑側(cè)壁以軟土為主,下伏前震旦系片麻巖(圖 1)。① 層雜填土,雜色,潮濕,松散,平均厚度 2.26 m。②1層淤泥質(zhì)黏土,灰色-灰黃色,流塑,平均厚度 3.09 m。② 層淤泥,灰色,流塑,平均厚度6.09 m。③ 層黏土,灰黃色-黃色,可塑-硬塑,平均厚度 10.34 m。④ 層殘積土,棕黃色,硬塑-堅硬,平均厚度 2.42 m。⑤ 層全風(fēng)化片麻巖,灰白色,堅硬,平均厚度 0.77 m。
圖 1 研究區(qū)工程地質(zhì)剖面圖
場區(qū)地下水類型主要為第四系松散巖類孔隙潛水,主要賦存于上部①層雜填土中,潛水水位埋深0.89 m,標(biāo)高 3.57 m。
2 滑坡產(chǎn)生的原因
滑坡是斜坡巖土體沿著貫通的剪切破壞面所發(fā)生的滑移地質(zhì)現(xiàn)象?;碌臋C(jī)制是某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強(qiáng)度所致,產(chǎn)生滑坡的基本條件是斜坡體前有滑動空間,兩側(cè)有切割面[1]。
該工程產(chǎn)生滑坡的條件主要分為:地質(zhì)條件,內(nèi)外營力(動力) 和人為作用的影響。
(1) 地質(zhì)條件:基坑側(cè)壁以軟土為主,濱海地區(qū)軟土由于其成因、物質(zhì)成分及結(jié)構(gòu)的特殊性,具有天然含水率高、天然孔隙比大、壓縮性高、抗剪強(qiáng)度低、靈敏度高、擾動性大及流變性等特點,是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[6]。場區(qū)地下水位偏高,基坑開挖時正值雨季,地下水作用主要為軟化土體、降低土體的強(qiáng)度、產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力、潛蝕土體及增大土體重度等。尤其是對滑帶的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最為突出,在滑坡形成中起著主要作用(表 1)。
表 1 土層部分物理力學(xué)指標(biāo)
(2) 內(nèi)外營力(動力) 和人為作用:基坑采用放坡式開挖,形成具有一定坡度的斜坡。開挖坡腳,使坡體下部失去支撐而發(fā)生下滑。基坑西側(cè)堆土,地面超載增大,加速了滑坡體下滑。由此可見,基坑采用放坡式開挖,側(cè)壁土體抗剪強(qiáng)度低、地下水活動及坑外堆土是滑坡產(chǎn)生的根本原因。
3 滑動帶位置及滑坡體形態(tài)的確定
3.1 滑動帶位置的確定
滑動帶為滑坡體與滑床之間具有一定厚度的剪切帶。軟土邊坡在失穩(wěn)破壞前,一般都存在較大的塑形變形,往往形成塑形的局部滑動帶。通過深層水平位移監(jiān)測(測斜)、鉆探取芯觀測及室內(nèi)土工試驗等多種手段,綜合確定滑動帶位置[8]。
(1) 深層水平位移監(jiān)測法(測斜法):垂直基坑方向預(yù)埋 5 根測斜管,測斜管安裝在穿過不穩(wěn)定土層至下部穩(wěn)定地層的垂直鉆孔內(nèi)。通過便攜式數(shù)字測斜儀監(jiān)測滑坡區(qū)的側(cè)向位移。第一次觀測可以建立起測斜管位移的初始斷面,其后的觀測會顯示當(dāng)?shù)孛姘l(fā)生運動時斷面位移的變化。探頭從測斜管底部向頂部移動,測量間距為 0.50 m。對比當(dāng)前與初始的觀測數(shù)據(jù),可以確定側(cè)向偏移的變化量,顯示出地層所發(fā)生的運動位移。繪制偏移的變化量可以得到 1 幅高分辨率的位移斷面圖[2]。此斷面圖有助于確定地面運動位移的大小,深度,方向和速率。通過曲線上位移變化量及速率最大點確定所對應(yīng)的滑動面深度(圖 2)。
圖 2 測斜管深度-位移曲線圖
(2) 鉆探取芯觀測法:鉆探采取全斷面取芯,在預(yù)估的滑動帶以上 5 m 或發(fā)現(xiàn)滑動帶跡象時,進(jìn)行干鉆,回次進(jìn)尺不大于 0.30 m,并及時檢查巖芯,確定滑動面位置。通過觀測,滑動帶土體明顯擾動,含水量偏高,強(qiáng)度降低,具有滑動形成的揉皺及擦痕。將巖芯晾干,用錘輕敲或用刀沿滑面剖開,測出滑面傾角和沿擦痕方向的視傾角,用以確定滑動面。
(3) 室內(nèi)試驗法:鉆探過程中自上而下采用薄壁取土器連續(xù)取樣,通過室內(nèi)試驗,取得物理力學(xué)指標(biāo)。將物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行橫向及縱向?qū)Ρ?,橫向為滑動前后指標(biāo)對比,縱向為單層自上而下指標(biāo)對比。發(fā)現(xiàn)滑動帶處土樣含水量明顯偏高,抗剪強(qiáng)度降低,靈敏度降低。
3.2滑坡體形態(tài)的確定
通過滑坡體的形態(tài),可以確定滑坡體厚度,進(jìn)行滑坡推力計算,為滑坡整治提供依據(jù)。根據(jù)測斜成果、取芯觀測及室內(nèi)試驗法綜合確定各測斜孔滑動帶的位置。并根據(jù)滑坡前緣剪出口的位置及滑坡后緣裂縫位置及產(chǎn)狀[1],綜合推斷出滑坡體的基本形態(tài)(圖 3)。
圖 3 滑坡體形態(tài)示意圖
滑坡推力的計算(GB 50007—2011),是滑坡治理成敗以及是否經(jīng)濟(jì)合理的重要依據(jù),也是對滑坡的定量評價。
(1)
式(1) 中:Fn、Fn-1為第 n 塊、n-1 塊滑體的剩余下滑力(kN/m);ψ為傳遞系數(shù);γt為滑坡推力安全系數(shù),取 1.20;Gn為第 n 塊滑體自重(kN/m)(表1); 為第 n 塊滑體滑動面的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°)(表1);cn為第 n 塊滑體滑動面的黏聚力標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m)(表 1);ln為第 n 塊滑體滑動面的長度(m);βn、βn-1為滑動面與水平面的夾角(°)。經(jīng)計算,每米抗滑擋土墻所提供的抗滑力不應(yīng)小于 238.58 kN(表 2)。
表 2 滑坡推力計算表
4 滑坡整治措施及效果