某工業(yè)區(qū)山體滑坡穩(wěn)定性分析及工程治理

劉海林

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司 深圳分公司，廣東深圳518032）

某工業(yè)區(qū)山體滑坡穩(wěn)定性分析及工程治理

劉海林

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司 深圳分公司，廣東深圳518032）

根據(jù)西鄉(xiāng)固戍第三工業(yè)區(qū)山體滑坡區(qū)域地質(zhì)條件和邊坡體的基本特征，分析誘發(fā)滑坡的主要原因，并對滑坡體穩(wěn)定性進行定性分析。通過反演計算，確定飽和狀態(tài)下滑動面強度參數(shù)，利用傳遞系數(shù)法對滑坡進行穩(wěn)定性評價和剩余推力計算；根據(jù)計算結(jié)果，采用削坡減載、抗滑樁、預應力錨索、錨索（桿）格構(gòu)梁等措施對邊坡進行綜合治理。監(jiān)測結(jié)果表明，在后期連續(xù)強降雨情況下，滑坡體變形穩(wěn)定，治理效果良好。

山體滑坡；穩(wěn)定性分析；地質(zhì)構(gòu)造；滑坡體；綜合治理

1 工程概況

西鄉(xiāng)固戍第三工業(yè)區(qū)山體滑坡治理工程位于深圳市寶安區(qū)西鄉(xiāng)街道鐵仔山公園內(nèi)，邊坡整體呈近直線狀，大體東西走向，傾向正北，坡頂標高188.54 m，坡底標高29.69 m，高差158.85 m，邊坡長約150 m（圖1）。20世紀80年代末期,因坡腳工業(yè)園開發(fā)及取土、采石等人為活動誘發(fā)滑坡,主滑方向為北東向21°，由碎塊石夾粘性土組成的崩滑堆積體最厚處約為15.2 m。2008年，新建的公園道路從滑坡堆積體上穿過，將滑坡體分割為上下兩部分:道路以下邊坡高度約為17～35 m，公園道路修建時已進行了初步整治，分級放坡，并設(shè)置有高度2.2～3.2 m毛石擋土墻；道路以上邊坡高度約為116.3～136.2 m,以厚層滑坡堆積體為主,坡度較緩,未采取相關(guān)支護措施，東、西兩側(cè)滑坡周界內(nèi)側(cè)因雨水沖刷，形成約1.0 m深的排水溝，水溝加劇了邊坡匯水對滑坡堆積的入滲。

圖1 滑坡范圍平面

由于公園道路修建時的填低挖高以及施工機械影響,破壞了滑坡體原有的應力平衡,2009年4月，因連續(xù)強降雨影響，滑坡堆積體出現(xiàn)較大位移，剛完工不到半年的新建公園道路瀝青路面見裂縫發(fā)育，最大寬度約為45 mm，可見深度超過1.0 m，延伸長度超過10.0 m，且有持續(xù)發(fā)展的態(tài)勢。由于坡頂為寶安區(qū)西鄉(xiāng)空管站，坡腳為人口密集的工業(yè)園區(qū)，一旦繼續(xù)滑坡，后果十分嚴重，必須對滑坡體進行及時治理，消除安全隱患，保障人民生命財產(chǎn)安全。

2 工程地質(zhì)分析

2.1 地層

現(xiàn)場勘探揭示，滑坡區(qū)域地層主要有人工填土、含碎石粉質(zhì)粘土、滑坡崩塌堆積物以及全、強、中風化混合花崗巖等?；卤浪逊e物主要由碎塊石夾粘性土組成，塊石大小不均，排列凌亂，縫隙間充填粒徑較小的塊石及粘性土等，充填程度不均，但堆填時間較長，稍膠結(jié)。厚度呈上薄下厚，兩側(cè)薄中間厚，厚度4.5～15.2 m。崩滑堆積體整體性差，但與下伏巖土體界限明顯，滑動帶較薄或不明顯，未見剪出口，滑坡床大致呈折面狀，西側(cè)稍高，東側(cè)稍低。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

黃期嶺斷裂組從邊坡北腳通過，同時在個別鉆孔發(fā)現(xiàn)破碎巖芯以及硅化巖和石英脈充填節(jié)理的痕跡，印證了此斷裂構(gòu)造的存在。此處正處于加里東期混合花崗巖與圍巖下古生界混合巖漸變地段中。此斷裂組現(xiàn)已停止活動。

從場地節(jié)理發(fā)育情況判斷，黃期嶺斷裂組產(chǎn)生于混合花崗巖形成之后，但早于楊柳崗斷裂束的形成時間，故場地形成兩組與區(qū)域構(gòu)造大體一致的優(yōu)勢節(jié)理面，且裂隙極發(fā)育。

2.3 滑坡特征

中段滑坡范圍較大，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，從整體看滑坡呈圈椅狀，各滑坡要素明顯，滑動體面積約12500m2，滑體體積超過1×105m3,植被覆蓋較好,滑動軸向為北東向21°,長約300 m,寬40～90 m，中段滑坡周界明顯，滑坡側(cè)壁陡立，邊緣裂隙發(fā)育，時見崩滑發(fā)生；滑坡后緣壁直達山頂，滑坡前緣一直延伸至公園道路以下，推測應至現(xiàn)有坡腳建筑處，部分已被挖除。

按滑面剖面形態(tài)分類應屬椅子型滑面，滑面大致與巖層風化線及優(yōu)勢構(gòu)造結(jié)構(gòu)面一致，屬順層滑坡，主要沿強風化巖與中風化巖界面及中風化巖層中的軟弱強風化夾層進行滑動，滑坡前緣主要為堆積層，較平緩。

從滑坡類型上分：滑坡堆積體厚度為4.5～15.2 m，屬中層滑坡；由于是因坡腳取土采石使下部土體變形，導致上部土體失去支撐而產(chǎn)生的變形滑動，因此從運動形式上分，屬于牽引式滑坡；按發(fā)生原因?qū)儆诠こ袒?；按發(fā)生年代屬老滑坡；按滑坡體體積(超過1×105m3)分屬中型滑坡。根據(jù)滑坡潛在經(jīng)濟損失及危害對象，本滑坡防治工程分級為Ⅰ級。

3 穩(wěn)定性分析與評價

3.1 滑坡成因分析

根據(jù)現(xiàn)場勘查成果，分析滑坡形成的原因主要有：1）地質(zhì)構(gòu)造?；聟^(qū)域巖土體受黃期嶺斷裂的影響，巖芯破碎，原巖普遍發(fā)育著順坡向原生結(jié)構(gòu)面，尤其是強風化與中風化以及中風化與中風化中軟弱夾層，構(gòu)成了順層軟弱面，是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)在基礎(chǔ)。2）人為活動。不論是20世紀80年代末期在坡腳的取土、采石，還是近期在滑坡堆積體中部修建公園道路時的低填高挖，都改變了巖土體的應力平衡狀態(tài)，開挖形成應力釋放面，造成局部坡體出現(xiàn)應力集中帶，導致土體位移。3）降雨。因現(xiàn)場無有效的截排水措施，連續(xù)強降雨時大量地表水順坡滲入邊坡土體及基巖裂隙中，由于巖石滲透性遠小于土體，下滲的雨水在土—巖界面上匯流，水流帶走了土體中的細顆粒，使土體的粘聚力和內(nèi)摩擦角急劇降低，減少了土體的抗滑力;同時，土體因降雨入滲而導致含水量升高，含水量的升高導致土體容重增加、下滑力加大，抗滑力的減少以及下滑力的增加，最終導致了滑坡的產(chǎn)生。

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡穩(wěn)定性分析應按定性與定量兩部分進行。

3.2.1 定性分析

定性分析通?？梢詮倪吰麦w地質(zhì)構(gòu)造、地貌形態(tài)及其演變、滑動因素的變化以及滑動跡象及其發(fā)展變化等方面進行。本工程滑坡體具有比較明顯的滑動跡象。2009年，新建公園道路完工不到半年就因連續(xù)強降雨誘發(fā)路面裂縫。雖然對裂縫進行了灌漿填縫處理，但經(jīng)灌漿填縫處理后的裂縫呈繼續(xù)擴大趨勢，并出現(xiàn)了多條新的、沿道路縱向的裂縫，且發(fā)展迅速。為確保安全，對新建道路進行封閉并及時疏散了坡腳工業(yè)區(qū)工人。根據(jù)滑坡體內(nèi)地表裂縫出現(xiàn)的部位、性質(zhì)以及發(fā)育的順序和程度，結(jié)合現(xiàn)行國家規(guī)范[1-2]及相關(guān)專業(yè)著作等的評價標準[3-4]，認定滑坡處于暫時穩(wěn)定～變形狀態(tài)。

3.2.2 定量分析

定量分析的關(guān)鍵是確定滑動面位置以及滑動面的強度參數(shù)，滑動面位置由現(xiàn)場調(diào)查、探槽、物探、鉆探、深層位移監(jiān)測等手段綜合確定，滑動面強度參數(shù)主要有重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角，一般通過現(xiàn)場勘察以及室內(nèi)試驗獲得。由于滑動面強度參數(shù)直接關(guān)系到邊坡模擬計算的結(jié)果，取值合理與否對穩(wěn)定評價以及邊坡治理影響至關(guān)重要，因此，在勘探成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合定性分析，通過反演計算，對其進行復核確定。勘察成果提供的滑坡體主要巖土層物理力學參數(shù)如表1所示。

表1 滑坡體主要巖土層物理力學參數(shù)

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/ T 0219-2006），滑坡處于整體暫時穩(wěn)定～變形狀態(tài)時，安全系數(shù)Ks可取1.00～1.05?，F(xiàn)假定其安全系數(shù)為Ks=1.0，按照《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006）推薦公式（1）、公式（2）對滑動面強度指標進行反演計算。

式中：Wi為第i計算條塊的重量,kN/m；αi為第i計算條塊底面傾角；L為滑面長度,m；c、φ分別為滑動面粘聚力（kPa）和內(nèi)摩擦角（°）。

由于滑動面強度參數(shù)c、φ值的反分析存在解的非唯一性[5]，本工程根據(jù)崩滑堆積體的物質(zhì)組成以及勘察提供的強度參數(shù)值，認為在雨水入滲作用下，首先受影響的將是碎塊石間充填的粘性土，在不斷增加的滲流作用下，可能造成粘性顆粒大量流失，直接降低粘聚力。因此，根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗[5-6]，對內(nèi)摩擦角只略作折減，調(diào)整為18°，以確定粘聚力的取值。

利用Geoslope以及理正巖土軟件建立邊坡模型，計算斷面選取主滑面，如圖2所示，反演計算主要公式如下：

式中：ψi為第i計算條塊剩余下滑推力向第i+1計算條塊的傳遞系數(shù)；Ri為第i計算條塊滑動面的抗滑力，kN/m；Ti為第i計算條塊滑體在滑動面切線上的反力，kN/m。

圖2 主滑面地質(zhì)剖面

通過輸入不同的參數(shù)值進行試算，選取計算得到的滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)與假定值（Ks=1.0）最為接近的作為設(shè)計計算值。根據(jù)上述原則，經(jīng)多次試算，確定滑動面強度參數(shù)如表2所示，該參數(shù)組合下，滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)i=1.01。

表2 滑動面強度指標反演計算結(jié)果（飽和狀態(tài)）

4 治理措施

滑坡治理設(shè)計時，上部115.0 m～坡頂標高范圍內(nèi)坡體已完成治理設(shè)計、施工，故本次治理范圍為115.0 m～坡腳范圍段區(qū)域。根據(jù)滑坡區(qū)域工程地質(zhì)以及滑坡體的基本特征，結(jié)合滑坡穩(wěn)定性計算成果，對滑坡進行治理設(shè)計。由于滑動面較深，滑坡堆積體較厚，最厚處達15.2 m，下滑力較大，滑坡體對坡頂空管站、坡腰新建公園道路以及坡腳工業(yè)園區(qū)威脅很大，經(jīng)多方案比選和分析論證，采用“削坡減載+抗滑樁+預應力錨索+錨桿（索）格構(gòu)梁+排水系統(tǒng)”等措施進行綜合治理。

4.1 削坡減載

主要針對公園道路以上滑坡體，亦即滑坡堆積體較厚部分，對現(xiàn)狀邊坡進行分級放坡并與上部已完工的空管站邊坡115.0 m高平臺相接，共分4級，一級坡從現(xiàn)狀漿砌塊石擋墻頂部開始至78.0 m標高，坡率約為1:3.0，二、三級坡高12.0 m，坡率約為1:1.7，四級坡高13.0 m，坡率約為1:1.25，一級平臺寬度約6.0 m，二、三級平臺寬度5.0 m，四級平臺寬度3.0 m。

4.2 抗滑樁

通過對滑動面滑坡推力的計算，來確定樁型、樁位、樁長以及樁身配筋，滑坡推力計算采用規(guī)范推薦公式：

式中：Pi、Pi-1分別為第 i、i-1塊滑坡體的剩余下滑力，kN/m；ψi為第i-1計算條塊剩余下滑推力向第i計算條塊的傳遞系數(shù)；Ks為滑坡推力計算安全系數(shù)，應根據(jù)滑坡等級以及滑坡失穩(wěn)后果等因素綜合確定，本工程取1.2；Ti、Ri意義同公式（3）。

利用反演分析參數(shù)計算所得滑坡推力結(jié)果，在新建公園道路外側(cè)高程65.5 m處以及坡腳高程44.0 m處設(shè)置兩排抗滑樁，兩處樁位剩余下滑力分別為1 178.08 kN、647.18 kN。假定樁后滑坡推力為梯形分布，并假定樁身錨固段產(chǎn)生彈性反力，樁身內(nèi)力計算采用地基系數(shù)m法，對抗滑樁進行受力分析，從而確定樁身截面尺寸、錨固深度、樁身配筋。

抗滑樁均采用方形截面，新建公園道路外側(cè)Ⅰ型抗滑樁截面尺寸為1.8 m×2.5 m，滑坡中部堆積體較厚處樁更長且更密，樁長21～25 m，間距4.0 m，滑坡兩側(cè)堆積體較薄處，樁長18～21 m，間距5.0 m，共26根，在樁身設(shè)置一道預應力錨索，錨索采用5× 7Ф5 mm鋼絞線，錨索長度24 m，錨固段14 m，設(shè)計拉力為500 kN；坡腳高程44.0 m處抗滑樁截面尺寸為1.5 m×2.0 m，由于坡腳處堆積體厚度較均勻，則樁長與間距均一致，樁長為16 m，間距5.0 m，共10根。

4.3 錨桿（索）格構(gòu)梁

公園道路以上滑坡體經(jīng)削坡減載后，坡面采用錨桿格構(gòu)梁支護，錨桿采用普通全粘結(jié)錨桿，桿筋選用32mmHRB400級螺紋鋼筋，錨桿間距3.0 m×3.0 m，長度8～15 m，錨孔孔徑不小于130 mm，錨桿傾角15°；格構(gòu)梁間距3.0 m×3.0 m，截面尺寸為400 mm× 300 mm（高×寬），采用半嵌入式，埋入坡體內(nèi)250 mm，梁身采用C25砼澆筑。

公園道路以下兩排抗滑樁之間的滑坡體未經(jīng)削坡減載，坡面修整后，采用錨索格構(gòu)梁支護，錨索采用高強度、低松弛的鋼絞線，錨索間距4.0 m×4.0 m，長度18～20 m，錨孔孔徑不小于150 mm，錨索傾角20°；格構(gòu)梁間距4.0 m×4.0 m，截面尺寸為500 mm× 400 mm（高×寬），采用半嵌入式，埋入坡體內(nèi)350 mm，梁身采用C25砼澆筑。

4.4 排水系統(tǒng)

排水系統(tǒng)設(shè)計是滑坡治理的關(guān)鍵，應做到滑坡區(qū)外雨水有效截排，滑坡區(qū)內(nèi)雨水快速引流，盡量減少雨水沖刷、入滲。設(shè)計徑流量按《公路排水設(shè)計規(guī)范》（JTJ 018-97）公式計算：

式中：Q為設(shè)計頻率地表匯水流量,m3/s；ψ為徑流系數(shù)；q為設(shè)計重現(xiàn)期和降雨歷時內(nèi)的平均降雨強度，mm/min，降雨強度按照100年一遇設(shè)計，200年一遇校核；F為匯水面積,km2，本工程約為0.03 km2。

根據(jù)滿寧公式計算排水溝內(nèi)水流的平均流速：

式中：n為排水溝壁的粗糙系數(shù)；R為水力半徑,m；I為水力坡度,可取用排水溝的底坡。

根據(jù)上述參數(shù)，本工程排水系統(tǒng)設(shè)計為：1）在平臺內(nèi)側(cè)設(shè)置平臺排水溝,溝身截面尺寸為0.6 m×0.6 m,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2）在滑坡兩側(cè)現(xiàn)狀沖溝位置設(shè)置東側(cè)、西側(cè)兩條跌水溝,將平臺排水溝內(nèi)雨水匯集引入坡腳排水系統(tǒng)，并利用滑坡東側(cè)跌水溝,與上部空管站邊坡排水系統(tǒng)順接,將上部邊坡匯水引入坡腳排水系統(tǒng)，跌水溝截面尺寸為1.0 m×1.0 m,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),溝內(nèi)采用踏步消能,兼做上下通道。3）新建公園道路內(nèi)側(cè)原排水溝斷面無法滿足過流斷面要求，對原排水溝進行擴建,擴建后溝身截面尺寸為1.0 m×1.0 m,采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),公園道路內(nèi)側(cè)排水溝及消能池設(shè)置25 cm厚混凝土蓋板。4）利用直徑1 000 mm預制混凝土涵管，將匯水通過現(xiàn)狀公園道路,涵管部位采用斷面尺寸為1.0 m×1.0 m的鋼筋混凝土跌水溝將匯水接入坡腳工業(yè)區(qū)排水系統(tǒng)。

治理措施典型剖面圖如圖3所示。

圖3 治理措施典型剖面

5 監(jiān)測

自2009年4月中旬發(fā)現(xiàn)險情后，主管部門立即對該邊坡進行了全方位的動態(tài)監(jiān)測，治理措施動工后，又重新布設(shè)了監(jiān)測點進行工后變形監(jiān)測，共設(shè)置了40個位移兼沉降觀測點、4個深層測斜點以及4個樁身內(nèi)力及滑坡推力監(jiān)測點。

治理措施主體工程于2013年3月完工，2013年3月～2014年3月,監(jiān)測報告顯示累計水平位移最大值為19.20 mm,累計沉降最大值為16.35 mm；2014年3月～2014年8月,累計水平位移最大值為3.45 mm,累計沉降最大值為2.26 mm；2014年5月11日6:30分至14:00,深圳全市普遍記錄到大暴雨,局部特大暴雨,最大降雨量達276.5 mm,邊坡位移增量為0.02 mm,沉降增量為0.01 mm,坡體變形穩(wěn)定。

6 結(jié)論

1）本文根據(jù)西鄉(xiāng)固戍第三工業(yè)區(qū)山體滑坡治理工程，經(jīng)過分析論證，得出山體產(chǎn)生滑移的主要原因，并結(jié)合滑坡體位移特征，對其穩(wěn)定性進行定性評價，確定其處于極限平衡狀態(tài)。

2）結(jié)合定性分析結(jié)果，通過反演計算，復核飽和狀態(tài)下滑動面強度參數(shù)值，利用Geoslope以及理正巖土軟件計算邊坡穩(wěn)定性以及滑坡推力，并采用“削坡減載+抗滑樁+預應力錨索+錨桿（索）格構(gòu)梁+排水系統(tǒng)”等措施對滑坡進行綜合治理。

3）根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，經(jīng)治理后，邊坡變形已基本進入穩(wěn)定階段，并在2014年5月份的特大暴雨中，變形穩(wěn)定，說明基于上述分析后采取的治理措施是合理可行的，治理效果良好，可為類似的滑坡治理工程提供參考經(jīng)驗。

[1] DZ/T 0219-2006，滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].

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

[3] 徐邦棟.滑坡分析與防治[M].北京：中國鐵道出版社，2001.

[4] 趙明階,何光春,王多垠.邊坡工程處治技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2003.

[5] 陳俊峰.降雨型堆積層滑坡抗剪強度參數(shù)反演分析[J].華中科技大學學報（城市科學版），2008，25（4）：249-252.

[6] 丘建金，文建鵬，高偉.深圳光匯油庫邊坡穩(wěn)定性分析及工程治理[J].巖石力學與工程學報，2009，28（11）：2201-2207.

Stability Analysis of Mountain Landslide and Engineering Management in a Certain Industrial Park

LIU Hailin
(Shenzhen Branch Office of China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Shenzhen,Guangdong 518032,China)

Based on regional geological condition of landslide and essential feature of slope in Xixiang Gushu No.3 industrial park,the paper analyzes main reason for triggering landslide and the stability of landslide and confirms the intensity parameter of sliding surface in saturation condition by back calculation.Transfer coefficient method is adopted to evaluate stability of landslide and residual thrust calculation;according to calculating result,cutting slope lightening,slide-resistant?pile,pre-stressed?anchor?cable, anchor lattice beam are adopted for comprehensive treatment of slope.Monitoring result shows that the continuous heavy rainfall in the later stage,the landslide deformation is stable and it can achieve good results.

mountain landslide;stability analysis;geological structure;landslide mass;comprehensive treatment

TD92

B

1004-4345(2015)02-0011-05

2014-12-11

上：江西省科技計劃項目（20141BBG70097）。

劉海林(1983—),男,工程師，主要從事巖土工程設(shè)計與研究工作。