貴州印江縣孟郊滑坡群成因及穩(wěn)定性評價

李應(yīng)平

(貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽 550004)

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貴州印江縣孟郊滑坡群成因及穩(wěn)定性評價

李應(yīng)平

(貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽 550004)

分析了貴州省印江縣北部杉樹鄉(xiāng)孟郊滑坡群的形成原因，主要受到地形條件、季節(jié)性沖溝的沖刷、后期人類工程活動以及大氣降水、生活污水的影響。通過極限平衡法，評估了滑坡區(qū)兩個主要滑坡HP1和HP2的穩(wěn)定性系數(shù)和剩余下滑推力。分析表明，HP1和HP2滑坡體均處于欠穩(wěn)定的狀態(tài)，為避免發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，建議盡早進行處理。根據(jù)滑坡區(qū)水文地質(zhì)情況以及滑坡體的基本特征，建議采取“抗滑樁、抗滑樁+錨桿框架梁”的治理措施。

孟郊，滑坡群，成因，穩(wěn)定性，治理措施

0 引言

貴州省位于我國西南地區(qū)，該區(qū)域內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害具有“點多面廣、類型多樣、突發(fā)性強、災(zāi)害損失大”的特點，其中以泥頁巖、頁巖為主的軟巖層和以灰?guī)r為主的硬巖層形成的軟硬互層型結(jié)構(gòu)邊坡，是貴州地區(qū)較為常見的一種典型結(jié)構(gòu)邊坡[1-2]。印江縣自然地質(zhì)條件復(fù)雜，地形起伏大，地質(zhì)環(huán)境總體較脆弱，且區(qū)內(nèi)暴雨、洪水頻繁，是地質(zhì)災(zāi)害的多發(fā)區(qū)和重災(zāi)區(qū)。孟郊滑坡位于印江縣北部杉樹鄉(xiāng)西側(cè)孟郊村所屬的斜坡地帶，整個地勢呈南低北高狀[3]。由于地形坡度大，沖溝發(fā)育、第四系覆蓋厚、構(gòu)造發(fā)育等、再加之后期人類建筑、開荒種地等影響，致使片區(qū)岸坡環(huán)境地質(zhì)條件較脆弱。在不利條件下，會誘發(fā)多處地質(zhì)災(zāi)害[4]。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上屬揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱鳳岡北北東向構(gòu)造變形區(qū)，滑坡區(qū)無活動斷裂通過，巖體層狀較平緩，巖層產(chǎn)狀為310°∠12°，無優(yōu)勢外傾結(jié)構(gòu)面。

1.2 地層巖性

1.2.1 第四系堆積層(Q)

(1)耕植土層(Qpd)

局部地段見大量植物根系，結(jié)構(gòu)松散。主要分布于HP1滑坡中上部、HP2滑坡上部耕地地段。在HP1、HP2滑坡的中部及中上部有零星分布，大數(shù)分地段由于村民修建民房等影響而缺失。

(2)殘坡積層(Qel+dl)

主要分布于滑坡體一帶，雜色，主要由粘土夾少量碎石、塊石等組成，為滑坡體的滑體物質(zhì)。

1.2.2 志留系中上統(tǒng)韓家店群(S2-3hn)

灰色、灰白色砂質(zhì)頁巖、鈣質(zhì)粉砂巖，夾薄層灰色砂質(zhì)灰?guī)r，主要出露于HP1前沿緩斜坡一帶，巖體產(chǎn)狀為310°∠12°。巖體的在垂向可分為強風(fēng)化層及中風(fēng)化層，其中強風(fēng)化層厚3.1 m～4.9 m，巖體風(fēng)化嚴重，灰白色、淺灰色，多風(fēng)化呈土狀，其下為中風(fēng)化層，巖體多呈紫色、紫色泥巖、鈣質(zhì)砂巖夾薄層砂質(zhì)，該層巖體強度較高。

1.3 氣象、水文

本區(qū)屬中亞熱帶溫暖濕潤季風(fēng)氣候。區(qū)內(nèi)多年平均降水量1 100 mm，年內(nèi)降雨量分配不均，雨季(4-8月)降水量累計738.99 mm，占年降水量的68.52 %。降水量偏集于春夏兩季，而每次暴雨滑坡均有明顯的變形活動，故降雨與滑坡的形成有密切的關(guān)系。區(qū)內(nèi)地表水系較發(fā)育，在HP2滑坡體上有泉點1處，流量約0.3 L/s， HP1滑坡體下部為季節(jié)性溪溝，最大流量為1 m3/s。

1.4 地形、地貌

本區(qū)為低山地貌，滑坡區(qū)位于斜坡地帶，其中HP1滑坡前緣為陡坎，平均坡度約60°左右；HP2滑坡前緣為陡坎與公路，其中后部緩平臺。

2 滑坡體工程地質(zhì)特征

根據(jù)滑坡體的位置，結(jié)合滑坡區(qū)的微地貌特征、滑坡的變形特征、運動趨勢等將該滑坡群分為南(HP2)、北(HP1)兩塊滑體，如圖1所示。圖中虛線代表滑坡邊界，箭頭代表滑坡體滑動方向。

圖1 孟郊滑坡群平面形態(tài)

HP1滑坡縱長310 m～ 680 m，寬約140 m～370 m，滑體最大厚度為16.8 m，平均厚度約12.3 m，滑體體積約為1.3×105m3，屬中型、淺層、推移式土質(zhì)滑坡。

HP2滑坡縱長180 m～420 m，前緣寬約315 m，滑體最大厚度為16.9 m，平均厚度11.8 m，滑體體積約為1.1×105m3，屬中型、淺層、推移式土質(zhì)滑坡。

各滑坡沿主滑方向的剖面為本次滑坡的計算剖面，因為沿主滑向的滑坡推力最大，更有效的反映滑坡的變形發(fā)展現(xiàn)狀。HP1滑坡選用2-2′剖面作為計算剖面，HP2滑坡選用8-8′剖面作為計算剖面?；碌湫凸こ痰刭|(zhì)剖面圖如圖2所示。

(a)2-2′剖面

(b)8-8′剖面

3 滑坡群成因及穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡群的成因

滑坡群成因分析如表1所示。

表1 滑坡群成因分析

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

關(guān)于滑坡的穩(wěn)定性分析，前人已經(jīng)作過很多的研究[5-8]，使用最廣泛的是基于極限平衡理論的極限平衡法。該方法建立在Mohr-Coulomb 準則基礎(chǔ)上，把影響土體或巖體抗剪強度的所有因素均納入計算。采用綜合野外與室內(nèi)分析的滑面即軟弱面來計算，滑面呈折線形，故穩(wěn)定計算采用折線型滑動面計算公式。采用《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)條文中第5.2.8條規(guī)定的折線型穩(wěn)定性公式進行計算，其計算公式如下：

(1)

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

(2)

(3)

Ri=Nitanφi+cili

(4)

Ni=Wicosθi

(5)

Ti=Wisinθi

(6)

式中：Fs為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)；ψi為滑體的剩余下滑力傳遞系數(shù)；Ri為第i計算條塊滑體抗滑力，kN/m；Ni為第i計算條塊滑體在滑動面法線上的反力，kN/m；Ti為第i計算條塊滑體下滑力，kN/m；ci—第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結(jié)強度標(biāo)準值，kPa；φi—第i計算條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準值，(°)；li—第i計算條塊滑動面長度，m；θi—第i計算條塊底面傾角，(°)，反傾時取負值。

3.3 滑體參數(shù)及穩(wěn)定性計算

第四系滑坡的滑帶土的剪切破壞是一個互相聯(lián)系、互相轉(zhuǎn)化的過程，滑面的模擬主要以鉆探巖芯樣進行鑒定分析，結(jié)合現(xiàn)場實地調(diào)查綜合分析而得?；瑤痢⒒w的計算參數(shù)的選取考慮如下條件：1)滑坡已產(chǎn)生明顯的蠕滑現(xiàn)象，其主要的滑帶土(Qal+pl)室內(nèi)反復(fù)直剪試驗峰值強度接近于現(xiàn)場滑帶土抗剪強度，因此，滑帶土計算指標(biāo)宜采用擾動最大的土的反復(fù)直剪峰值強度；2)兩滑坡的滑面均以粉質(zhì)粘土為主，且膨脹性高，有滑感，遇水易軟化，因此，計算采用值(c，φ)接近于試驗值的殘余值。由于滑坡的滑帶土附近長年處于飽水狀態(tài)，故飽水狀態(tài)與天然狀態(tài)滑面的抗剪強度相同，滑帶土、滑體的計算參數(shù)如表2所示。

表2 滑帶土計算參數(shù)

注：括號內(nèi)數(shù)值代表滑面穿越了第四系及強風(fēng)化層段的土體抗剪強度參數(shù)

根據(jù)以上公式及土體參數(shù)，計算得到滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)如表3所示。

表3 滑坡體穩(wěn)定性評價

計算結(jié)果表明，HP1、HP2滑坡在飽水狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，這與滑坡體后緣開裂、居民住房變形開裂等現(xiàn)象相吻合。

4 滑坡推力計算及治理措施

4.1 滑坡推力計算

推力計算采用《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)附錄A中A.1堆積層(包括土質(zhì))滑坡穩(wěn)定性評價和推力計算中公式A.10，按傳遞系數(shù)法計算，其計算公式如下：

Fi=Fi-1·ψi-1+Ks·Ti-Ri

(7)

式中：Fi、Fi-1—分別為第i條塊、第i-1條塊的剩余下滑力，kN/m，如果Fi-1<0，則計算Fi時式中Fi-1取0；

Ks—推力安全系數(shù)，在本算例中取1.3。

推力作用點取在滑體厚度的1/2處，作用方向取計算條塊滑動方向。

HP1滑體2-2′剖面，安全系數(shù)Ks=1.3時計算的滑坡推力F=1 572.16 kN/m為設(shè)計水平推力；HP2滑體8-8′剖面取安全系數(shù)Ks= 1.3時計算的滑坡推力F=1 359.22 kN/m為支擋部位的設(shè)計水平推力。

4.2 滑坡治理措施

根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析，HP1、HP2均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)分級治理。以飽水狀態(tài)下自重+地表荷載作為設(shè)計工況，計算滑坡剩余下滑推力，治理方案建議如下。

1)截流排水工程

利用滑坡塊體坡體地形及地表水流向等，于滑坡體后部及中部修建截排水溝，理順該區(qū)截排水系統(tǒng)，減少地表水下滲對滑坡造成不利影響；同時，達到防止坡面水流對坡體沖刷而影響坡體穩(wěn)定性。

2)抗滑支擋工程

在滑坡前緣設(shè)置抗滑支擋工程，防止該滑坡下滑直接對學(xué)校建筑及圍墻擠壓造成的威脅危害。抗滑樁布置于滑坡前緣一帶，利用深受彎構(gòu)件來實施滑坡治理，解決滑坡整體穩(wěn)定問題。采用Ⅰ型抗滑樁，抗滑樁配筋率一樣，樁型、樁間距、斷面及嵌固段一致。HP1滑坡設(shè)計水平推力1 572.16 kN/m。抗滑樁截面2.0 m×3.0 m，樁長14 m～18 m，嵌固段為5.0 m，滑坡設(shè)防寬度280 m，樁間距5.0 m，總計56根；HP2滑坡設(shè)計水平推力1 359.22 kN/m，抗滑樁截面2.0 m×3.0 m，樁長13 m～17 m，嵌固段為5.0 m，滑坡設(shè)防寬度220 m，樁間距5.0 m，總計44根。

3)削坡錨固工程

在滑坡后部采取削坡卸荷后錨固護坡工程，穩(wěn)定滑坡體，消除滑坡根源。

5 結(jié)論與建議

1)本堆積層滑坡為第四系松散滑坡，規(guī)模巨大，嚴重威脅著人民的生命財產(chǎn)安全。位于滑坡體的建筑物均遭受不同程度的開裂變形現(xiàn)象，少數(shù)房屋已成危房，應(yīng)盡早加以治理，防止不利因素誘發(fā)惡化，增加后期工程治理費用及難度。

2)水是滑坡的主要原因，第四系覆蓋厚是滑坡形成的主要物源，應(yīng)做好坡面排水措施。此外，后期人類的工程活動對滑坡也有一定影響，因此應(yīng)合理規(guī)劃各類工程。

3)計算結(jié)果表明，在飽水狀態(tài)下滑坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。為避免持續(xù)性強降水誘發(fā)滑坡，長遠來說，建議采用“抗滑支擋工程+外圍截排水溝工程”等采用永久性工程治理方案。

4)為了防止季節(jié)性沖溝及對邊坡前緣的沖刷、淘蝕作用，在滑坡前緣應(yīng)采取有效的排水措施。應(yīng)根據(jù)滑坡體工程地質(zhì)條件及環(huán)境條件，采用減、排支擋的綜合治理方案。

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Formation mechanism and stability estimation of Mengjiao Landslide Group in Yinjiang，Guizhou

LI Yingping

(GuizhouGeologyandMineralFoundationEngineeringCo.，Ltd.，Guiyang550004，China)

In this paper，we analyzed the formation mechanism of Mengjiao Landslide Group in the north of Yinjiang county，Guizhou province.The formation of the landslide group was mainly influenced by topography，seasonal gully erosion，human engineering activities，rainfalls and urban sewage.By using limit equilibrium method，we evaluated the safety factor and the residual sliding force of the two main landslides(HP1 and HP2)in the landslide area.Analytical results indicated that landslides HP1 and HP2 were both in an unstable state.In order to avoid the occurrence of geological hazards，it is recommended to deal with the landslides as early as possible.According to the hydrogeological conditions of the landslide area and the basic characteristics of the landslides，the use of anti-slide piles and anchor frame beams was recommended.

Mengjiao，landslide group，formation，stability，treatment measures

P

A

2016-09-05；

2016-09-15

李應(yīng)平(1983-)， 男，湖北荊門人，工程師， 長期從事巖土工程勘察、施工工作。