寧鄉(xiāng)縣青山橋滑坡形成特征及穩(wěn)定性分析★

王紅云 資 鋒 葉 星

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201； 2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000)

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寧鄉(xiāng)縣青山橋滑坡形成特征及穩(wěn)定性分析★

王紅云1資 鋒1葉 星2

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201； 2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，河南 鄭州 450000)

介紹了長(zhǎng)沙山區(qū)某滑坡的形成條件，根據(jù)該滑坡的特征，分析了其穩(wěn)定性，并提出了擋土墻+錨桿格構(gòu)梁+截排水+監(jiān)測(cè)的滑坡治理方案，有效保證了該地區(qū)的安全性。

滑坡，穩(wěn)定性，地質(zhì)構(gòu)造，地形地貌，治理方案

0 引言

滑坡是坡體因多種因素耦合而發(fā)生的形變，最終被某些誘發(fā)因素激發(fā)失穩(wěn)產(chǎn)生滑動(dòng)的一種地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象[1]。湘中地區(qū)多山地，丘陵地貌，為滑坡形成預(yù)備了良好的地形條件。區(qū)域內(nèi)平原地區(qū)稀少，鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民削坡建房已成常象，加之湘中地區(qū)雨水充沛，山區(qū)滑坡受災(zāi)形勢(shì)逐年加重，更是增大滑坡孕災(zāi)的可能性。這篇文章以長(zhǎng)沙山區(qū)某滑坡為例，簡(jiǎn)單介紹其形成條件，分析形成特征，并用條塊法計(jì)算驗(yàn)證分析合理性，最后推薦治理方案，為湘中山區(qū)的滑坡勘查、治理提供一定幫助。

1 滑坡形成條件

1.1 地形地貌

本滑坡位于長(zhǎng)沙西部山區(qū)，屬中山地貌，地勢(shì)較陡，相對(duì)高差110 m，坡度25°左右，山脊脈絡(luò)較清楚，走向多為東西向，山頂山脊多呈圓滑狀。溝谷切割不甚強(qiáng)烈，谷深一般在100 m左右。切割密度為2 km/km2～2.2 km/km2。

1.2 地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及鉆孔資料揭示，區(qū)內(nèi)揭露的地層有第四系、板溪群及冷家溪群地層，主要為人工填土(Q4ml)、粉質(zhì)粘土(Qel+dl)、軟弱夾層(Pt)、全風(fēng)化板巖(Pt)、強(qiáng)風(fēng)化板巖(Pt)以及中風(fēng)化板巖(Pt)。

①人工填土及粉質(zhì)粘土：褐灰、褐黃色，可塑，夾10%～15%的板巖碎塊，干強(qiáng)度、韌性中等，無搖振反應(yīng)，稍有光澤。該層廣泛分布于場(chǎng)區(qū)，層厚0.40 m～4.00 m，層底標(biāo)高226.56 m～285.23 m。

②軟弱夾層：褐灰色，軟塑，含少量砂及角礫，土質(zhì)較松散，干強(qiáng)度、韌性中等，無搖振反應(yīng)，稍有光澤。該層分布較廣，ZK2，ZK4，ZK5，ZK6，ZK7有揭露，層厚0.70 m～2.10 m，層底標(biāo)高為230.13 m～261.75 m。

③板巖：多為褐色、灰色，變余砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，區(qū)域內(nèi)場(chǎng)地經(jīng)歷了武陵運(yùn)動(dòng)、雪峰運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、燕山及喜山運(yùn)動(dòng)等多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了北西向、東西向、北東向、北北東向、南北向五個(gè)方向的斷褶構(gòu)造，構(gòu)成了本區(qū)基本構(gòu)造骨架。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)基本上是在老的構(gòu)造體系基礎(chǔ)上發(fā)育的。山區(qū)主要表現(xiàn)為間歇性上升運(yùn)動(dòng)，丘陵、河谷地區(qū)既有間歇性上升運(yùn)動(dòng)，又有震蕩性運(yùn)動(dòng)。

1.4 水文地質(zhì)

場(chǎng)地內(nèi)地下水類型主要為基巖裂隙水，水量較貧乏。勘察期間，地下穩(wěn)定水位埋深0.30 m～17.00 m(高程231.03～278.01)。

地下水主要受大氣降水補(bǔ)給，以側(cè)向補(bǔ)給鄰區(qū)、蒸發(fā)等形式徑流、排泄。根據(jù)場(chǎng)內(nèi)所取地下水樣的分析結(jié)果，按GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009版)有關(guān)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

2 滑坡形成機(jī)制

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，綜合分析鉆孔資料，認(rèn)為該滑坡形成機(jī)制如下。

2.1 內(nèi)因

首先，構(gòu)成滑體主要物質(zhì)是第四系殘坡積松散堆積物及全風(fēng)化板巖層，受構(gòu)造活動(dòng)影響，地層相對(duì)破碎，結(jié)構(gòu)松散，淺層風(fēng)化程度高；其次，該滑坡下覆基巖較為陡峭，這又是利于表層崩坡積物下滑的一大因素；再次，在大量降水不斷下滲甚至沖刷作用下，土體物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，易于雨水入滲，降低土體抗剪強(qiáng)度，為滑坡形成奠定了基礎(chǔ)。

2.2 外因

此滑坡的形成同樣離不開外部因素，一是降雨，大量雨水滲入坡內(nèi)，一方面降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度，泥化軟化滑動(dòng)帶，導(dǎo)致滑帶土粘聚力降低[2,3]。另一方面巖土體充水飽和，增加了滑體的下滑力，在這種因素的作用下，滑體易于發(fā)生滑動(dòng)，同時(shí)，降雨不但誘發(fā)淺層滑坡,也可能會(huì)造成一些滑帶深度相對(duì)較大的滑坡滑動(dòng)；不合理的人類活動(dòng)是造成滑坡活動(dòng)的第二個(gè)外部因素，區(qū)內(nèi)的工程活動(dòng)主要為建房和修路等，原始斜坡在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史期中，逐漸形成自己固有的應(yīng)力狀態(tài)，穩(wěn)定性較好，人類不合理的工程活動(dòng)擾動(dòng)了斜坡的初始應(yīng)力平衡條件。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡體所反映的宏觀變形跡象明顯，滑坡體呈階梯狀起伏，滑坡邊界有基巖出露，且坡腳處較陡，兩側(cè)地層多有擾動(dòng)和松動(dòng)現(xiàn)象，后緣有裂縫，裂縫多數(shù)已被粉質(zhì)粘土充填。2014年汛期起，該滑坡開始變形，滑體多處出現(xiàn)裂縫，之后每遇大雨，滑坡均有小范圍變形(見圖1)。

滑動(dòng)帶是滑坡形成演化的關(guān)鍵要素[6]，滑動(dòng)帶的埋深很大程度上決定了滑坡體的規(guī)模，根據(jù)鉆孔資料揭示，劉家坳滑坡的滑帶埋深主要在13 m左右，滑動(dòng)帶的性質(zhì)對(duì)滑坡穩(wěn)定性也有一定影響，劉家坳滑坡滑帶土為土石界面處的軟弱夾層(強(qiáng)風(fēng)化巖與上覆全風(fēng)化巖接觸界面)，對(duì)滑帶內(nèi)土樣進(jìn)行了室內(nèi)土工試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 滑帶土室內(nèi)試驗(yàn)成果表

為印證暴雨對(duì)滑坡影響，下文進(jìn)行對(duì)比計(jì)算。取自然狀態(tài)和暴雨兩種工況進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，需要注意的是，地下水位埋藏較淺，大部分位于滑面以上，應(yīng)考慮靜水壓力影響。

本滑坡滑動(dòng)面為折線形，采用傳遞系數(shù)法分條塊進(jìn)行計(jì)算[4,5,7]，計(jì)算方法如圖2，式(1)所示。

(1)

其中，F(xiàn)s為穩(wěn)定系數(shù);Ri為作用于第i塊段的抗滑力，kN/m;Ti為作用于第i塊段的滑動(dòng)分力，kN/m;ψj為傳遞系數(shù)。若所得某條塊的滑坡推力為負(fù)值時(shí)，說明自該條塊以上的滑體是穩(wěn)定的，并考慮其對(duì)下一條塊的推力為0。

本次勘查在滑坡上布置1—1′，2—2′，3—3′，4—4′，5—5′，6—6′六條剖面(見圖1)，選擇有代表性的2—2′剖面和3—3′剖面進(jìn)行計(jì)算，條塊劃分如圖3，圖4所示。

計(jì)算過程不再贅述，結(jié)果如表2所示。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表

結(jié)果表明：滑坡在工況1(自重+地下水)條件下，2—2′剖面為穩(wěn)定、3—3′剖面為欠穩(wěn)定狀態(tài)；在工況2(自重+地下水+暴雨)條件下，2—2′，3—3′均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨情況確實(shí)會(huì)加速滑坡變形。

結(jié)果分析：滑動(dòng)帶主要為土石界面處的軟弱夾層，受滑帶控制明顯，滑帶土處于近飽和狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)較低，暴雨時(shí)，隨著雨水入滲，下滑力增大，抗滑力減小，滑坡穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，進(jìn)而發(fā)生滑動(dòng)，威脅居民生命財(cái)產(chǎn)。

4 建議治理方案

建議采用擋土墻工程+錨桿格構(gòu)梁工程+截排水工程+監(jiān)測(cè)工程。

1)擋土墻工程。

在滑坡體前緣部位采用漿砌片石擋土墻進(jìn)行支擋，擋土墻應(yīng)具有足夠的剛度和穩(wěn)定性。

2)錨桿格構(gòu)梁工程。

滑坡前緣坡面較陡峻，為防止發(fā)生淺層崩滑，坡面布置錨桿格構(gòu)梁。錨桿應(yīng)嵌入巖層一定距離，梁間注意綠化。

3)截、排水工程。

對(duì)滑坡后緣，修建截水溝，在滑坡兩側(cè)各修建一條排水溝，與滑坡體上滑坡后緣、兩側(cè)的環(huán)形截水溝構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體，以達(dá)到在雨季期間能充分、有效地排放滑坡區(qū)內(nèi)的地表水，以減少滑坡區(qū)內(nèi)土體的流失。

4)監(jiān)測(cè)工程。

加強(qiáng)滑坡的監(jiān)測(cè)，建立群測(cè)群防體系，做好應(yīng)急預(yù)案。

[1] 許建聰，尚岳全.強(qiáng)降雨作用下的淺層滑坡穩(wěn)定性分析[J].巖土力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005,18(24):2346-2351.

[2] 田 海,孔令偉.降雨條件下松散堆積體邊坡穩(wěn)定性離心模型試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2015,36(11):3180-3186.

[3] 潘 懋,李鐵峰.災(zāi)害地質(zhì)學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2002.

[4] DZ/T 0219—2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[5] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[6] 李 曉,梁收運(yùn).滑帶土的研究進(jìn)展[J].地球科學(xué)進(jìn)展,2010,25(5):484-491.

[7] DB 50/143—2003，地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范[S].

Analysis of characteristics and stability of Qingshanqiao landslide formation in Ningxiang★

Wang Hongyun1Zi Feng1Ye Xing2

(1.SchoolofCivilEngineering,HunanUniversityofScienceandTechnology,Xiangtan411201,China；2.HenanBureauofGeo-Exploration&MineralDevelopment,theSecondGeologicalProspectingInstitute,Zhengzhou450000,China)

The paper introduces the formation conditions for some landslide of Changsha mountainous district, analyzes its stability according to the features of the landslide, and points out the landslide treatment scheme with retaining wall + anchor lattice beam + contained drainage + supervision, so as to ensure the safety of the area.

landslide, stability, geological component, topography, treatment scheme

1009-6825(2016)20-0047-02

2016-05-07★:湖南省自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號(hào)：14JJ3106)

王紅云(1991- )，女，在讀碩士

P642.22

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