元壩某井場進場道路1號滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施

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【摘 要】本文基于元壩某井場進場道路1號滑坡的現場調查及勘察工作，運用Geo-Studio軟件中的SLOPE/W模塊分析該滑坡在天然、暴雨兩種工況下的穩(wěn)定性，結果表明滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)?；诨碌膶嶋H情況及穩(wěn)定性分析結果，提出設置截排水溝與抗滑擋土墻的綜合防治措施。

【關鍵詞】滑坡；變形破壞特征；成因機制；穩(wěn)定性分析；防治措施

0 前言

21世紀以來，社會飛速發(fā)展，各類工程活動正不斷改變著人類的生活環(huán)境，同時，地質環(huán)境也產生著巨大的改變，由此衍生出諸多的工程災害，滑坡作為主要的災害形式之一，出現于各類工程中，成為影響工程活動進度及安全的重要因素。

根據以往的案例分析發(fā)現，工程中滑坡產生的誘因主要為降雨、邊坡開挖、隨意堆載等，其中邊坡開挖最為常見。謝朝貴[1]對該類滑坡成因機制進行深入分析，從施工角度評價對滑坡的影響，提出了類似工程施工借鑒方法；唐東旗[2]根據開挖速度的快慢和影響因素將由坡腳開挖所引起的黃土滑坡劃分為快速開挖-拉剪滑移模式黃土滑坡、開挖與降雨耦合模式的黃土滑坡和開挖與凍融耦合模式的黃土滑坡，并對每種類型滑坡發(fā)生機制和滑坡特征進行了分析。眾多學者在分析滑坡的成因機制、變形破壞特征及模式的同時提出多種治理措施，常見的為抗滑樁、擋土墻、排水、坡體錨固等[3-4]；羅麗娟等[5]總結國內外滑坡支護研究現狀，從安全、經濟、性能三方面分析滑坡防治對策。為了提出科學合理的防治措施，應準確認識滑坡形成條件、成因機制、變形破壞特征、穩(wěn)定性等[6]。

對于元壩某井場進場道路1號滑坡，筆者深入闡明了該滑坡的成因機制，同時采用數值軟件定量分析其穩(wěn)定性，并提出了有效的防治措施。

1 滑坡區(qū)概況

研究區(qū)地處川中盆地北緣，地勢北西高，南東低，屬于低山地貌?；聟^(qū)位于雙河場背斜北西側，未見斷層發(fā)育，受雙河場背斜和鴨兒寨向斜影響，地層產狀平緩，區(qū)內地震活動性較弱。

滑坡位于四川省閬中市龍泉鎮(zhèn)溝溪鄉(xiāng)，平面形態(tài)呈“扇形”（詳見圖1），主滑方向212°，后緣以最后一級裂縫為界，前緣以南西側房屋～坡體下部臺坎陡緩交界處一線為界，西側以坡體西側道路～居民房屋一線為界，東側以坡體東側道路至坡體前緣一線為界。滑坡縱向長約35m，橫向寬約45～60m，滑體厚度約0.7～2.2m，后緣高程428m，前緣高程420m，相對高差8m，展布面積約1520m2，總體積約2280m3。滑坡區(qū)受井場開發(fā)影響，在修建進場道路過程中對自然坡進行開挖放坡、人工堆填碎石土，對坡體產生負荷加載作用，由此可知，該滑坡屬小型推移式淺層土質滑坡。滑坡區(qū)大部分為旱地，由高至低呈階梯狀，總體坡度約13°?；w為含碎石、夾沙粉質粘土，滑床由殘坡積層和泥巖組成，巖層產狀為330°∠3°。

滑坡區(qū)地層主要由第四系全新統(tǒng)（Q4）覆蓋層和白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1c）基巖組成（詳見圖2）。第四系覆蓋層主要為殘坡積粉質粘土、人工填土，下覆基巖為紫紅色泥巖、灰～灰白色砂巖。

2 變形破壞特征及成因機制分析

2.1 變形破壞特征

2014年5月道路建成以來，未經過雨季，至7、8月閬中地區(qū)普降雨，坡體從2014年9月14日開始發(fā)生變形，具體表現為坡體西側土質陡坎下錯，北側拉裂，南西側前推。2014年10月8日至9日對現場進行調查，發(fā)現坡體變形加劇，已形成滑坡，滑坡后緣拉裂縫寬約2～10cm，西側坡體上樹木和電桿向后緣傾斜，南西側居民宅院內水泥地板鼓脹隆起，南西側陡坎下錯約0.4～0.8m，坡體上可見明顯裂縫7處，詳見表1。

2.2 影響因素分析[7-10]

2.2.1 地形地貌

滑坡為緩傾反向坡，巖層傾角與坡角存在一定夾角，地形特征為上陡下緩，平均坡度約13°，整體坡度較緩，前緣為陡坎，為滑坡提供了較好的臨空條件。

2.2.2 地層巖性

滑坡區(qū)出露的地層主要為第四系全新統(tǒng)（Q4）覆蓋層和白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1c）的泥巖，巖層反向緩傾坡內，不利于地下水排泄，致使雨水易于匯集坡內；滑體土為含碎石粉質粘土，土體結構松散，利于雨水下滲，并在坡體后緣碎石人工填土與殘坡積物界面處富集，利于地表水下滲軟化土體，形成滑帶。

2.2.3 降雨

降雨，尤其是長期降雨，將對滑坡的穩(wěn)定性造成顯著影響。短期內的集中降雨，后緣排水溝可以在較短時間內將其排泄出去，長期降雨易于雨水匯集，下滲坡體提高地下水位，后緣水頭增高，從而改變滑坡原有的應力狀態(tài)，即孔隙水應力迅速升高，而有效應力迅速降低，這就造成坡體抗剪強度降低，從而使滑坡的穩(wěn)定性條件迅速惡化，產生變形。另一方面，長期降雨滲入到坡體和滑面，增加土體自重應力，增大了下滑力，同時土體產生物理化學效應，軟化滑面，而產生局部應力集中現象，這對滑坡的穩(wěn)定性也是不利的。該地區(qū)降雨豐富，多年平均降水量998.5mm。在一年中的各月之間，各季度之間差異很明顯，出現長期降雨的可能性很大，滑坡后緣修建有排水溝，溝底巖土體發(fā)育多組陡深裂縫，地表水易滲入滑坡體，一方面飽和加載，另一方面軟化坡體巖土體。由此可見，降雨是影響該滑坡穩(wěn)定性的重要因素。

2.2.4 地震

研究區(qū)受地震活動影響較弱，據“中國地震資料年表”統(tǒng)計，本區(qū)地震活動低頻，對滑坡穩(wěn)定性影響較小。

2.2.5 人類工程活動

滑坡后部堆積厚度約4m的碎石填土，以堆填土作為道路路基，加大了坡體的荷載，同時每天行車反復加載，對滑坡的穩(wěn)定性影響較大。道路右側修建有排水溝，據調查發(fā)現后緣排水溝溝底水泥抹面效果較差，地表水對坡體后緣沖涮侵蝕，雨季易匯水下滲到坡體內，對滑坡的穩(wěn)定性影響較大。

2.3 成因機制分析

滑坡變形受多種因素互相影響。該滑坡總體地形上陡下緩，由于堆填近4m厚的碎石土，改變了原有地貌，坡體后部坡度約35°，坡體前部坡度約13°，為反向坡，且?guī)r層傾角與坡角有較小夾角，不利于地下水排泄出坡體外，易于儲水，利于滑坡的形成，

坡體巖土結構為松散粉質粘土覆蓋于泥巖之上，泥巖為相對隔水層。據現場調查，地下水水位約為1.2m，局部低于1m。坡體后緣建有道路和排水溝，道路為坡體后緣提供了外在反復加載作用，水溝為后緣匯水和地表水下滲提供了良好的匯水和水動力通道條件。

近段時間以來閬中普降暴雨，地表水通過后緣溝道和滑體下滲至基覆界面，在該處富集運移，后緣水頭增高，形成了較大的靜水壓力，并增大巖土體容重，同時軟化了巖土體，降低了抗剪強度?；虑熬墳槎缚玻邆渑R空條件，土體滑動后牽引后緣較厚土體隨之向前產生多級滑移。

該滑坡體在未修筑進場道路之前是處于穩(wěn)定狀態(tài)的，道路的修筑導致坡體之上荷載顯著增加。自2014年5月道路建成以來，該區(qū)經歷了7-8月的雨季，滑坡后緣土體在降雨后，雨水匯集并下滲至坡體，軟化了基覆界面，由于是反向坡，地下水不易于排泄，土體物理性質差，結構松散，土體易下滲地表水匯集于坡體內，長期浸潤軟化巖土體。在后緣荷載增加的情況下，前緣逐漸出現鼓脹現象，充分體現出了推移式滑坡的特點。

3 穩(wěn)定性分析

3.1 滑體土物理力學特征

本次共取樣4件，試樣YP1-1、YP1-2取樣位置位于滑體中部臺地的探槽1（TC1），YP1-3取樣位置位于滑坡前緣，YP1-4取樣位置位于滑體中部臺地的探槽2（TC2），通過室內土工試驗獲得土體物理力學參數，詳見表2。

表2 土工試驗成果表

3.2 穩(wěn)定性計算及分析

3.2.1 計算模型及參數選取

基于現場調查結果及本文2.3節(jié)滑坡成因機制分析，計算模型選取縱剖面1-1，、2-2，作為計算剖面，采用Geo-Studio軟件中的SLOPE/W模塊計算滑坡在天然、暴雨兩種工況下的穩(wěn)定性。

巖土物理力學參數選取的合理與否是滑坡穩(wěn)定性計算與分析的關鍵所在，本次計算參數由室內土工試驗、工程類比及參數反演綜合確定。

經對室內土工試驗結果的分析及對滑坡具代表性剖面的反演分析，綜合確定滑體土天然重度為19.4kN/m3，飽和重度為20.1kN/m3。本次選取2-2′剖面進行反演，由于滑坡地下水位埋深1.2m，地表水匯集于滑坡表面且排泄不通暢，故滑面長期處于飽水狀態(tài)，則天然、暴雨狀態(tài)采用值相同。按2-2′剖面處于極限平衡狀態(tài)即k=1.00進行參數反演，得出飽和殘剪值c=10.2kPa，？準=9.5？觷，此時2-2′剖面的穩(wěn)定性系數為1.01，然后將所得出的參數代入到1-1′剖面進行驗算，得到1-1′剖面穩(wěn)定性系數為1.12，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，與野外實際調查的結果相一致，故取滑帶土飽和殘余值c=10.2kPa，？準=9.5？觷，詳見表3。

表3 滑帶土抗剪強度參數綜合取值表

3.2.2 穩(wěn)定性計算及評價

根據坡體變形破壞特征、滑體結構及成因機制分析，計算主滑面1-1、2-2在兩種工況下的穩(wěn)定性。由于滑坡后緣堆筑有碎石土路堤，坡體中下部有多個陡坎，在后緣填筑路堤荷載的作用下，滑坡極有可能沿坡體中下部某處剪出，因此，有必要對滑坡可能存在的次級滑面進行穩(wěn)定性評價，本次對次級滑面1-1、2-2僅做暴雨工況下的穩(wěn)定性計算，計算結果詳見表4。

表4 滑坡穩(wěn)定性計算結果

穩(wěn)定性計算結果表明：主滑面坡體在天然工況下處于欠穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，降水沿已有裂縫入滲，軟化、泥化坡體，促使滑坡進一步變形，發(fā)生整體滑動的可能性較大。

次級滑面暴雨狀態(tài)下穩(wěn)定性系數大于1.10，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生整體失穩(wěn)的可能性較小。

4 防治措施

根據野外調查及室內計算分析，滑坡基覆界面長期浸泡于地下水位以下，該地區(qū)降雨后土體一般處于飽和狀態(tài)，地表水排泄困難，這些水富集于基覆界面，容易軟化土體，并形成水頭壓力，推擠滑坡變形。為了盡快消除地質災害隱患，保證滑坡區(qū)居民生命財產安全及進場道路的安全運行，基于滑坡的基本特征、變形破壞機制及影響因素，防治方案建議采用抗滑擋土墻+截排水工程。

抗滑擋土墻工程：滑坡前緣設置抗滑擋土墻，同時應設泄水孔，并在墻體右側設排水溝，墻體左側設排水盲溝，既保護了坡體上的居民，又保護了耕地。

截排水工程：綜合采取地上、地下排水工程，在坡體后緣設截水溝，同時修整原有排水溝。

5 結論及建議

基于現場調查、測繪、井探及室內試驗成果，全面、系統(tǒng)地查明了進場道路1號滑坡的基本特征及環(huán)境地質條件，采用地質分析和穩(wěn)定性計算的方法，得出了如下結論：

1）滑坡屬于小型推移式淺層土質滑坡，主要受地下水影響使其整體滑動。

2）滑坡變形主要是地下水未及時排泄，富集于巖土體，軟化土體，形成水頭壓力，推擠前面土體滑移，加劇前緣鼓脹，使滑坡滑動。此外，坡體后緣由碎石土堆填而成的道路對滑坡的穩(wěn)定性具一定影響。

3）穩(wěn)定性計算表明：滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，野外調查與計算結果吻合。

4）擬對滑坡綜合采取地上、地下排水措施，設截排水溝及排水盲溝，在滑坡前緣整體設置抗滑擋土墻支護滑坡。

5）建議在治理前做好監(jiān)測工作，尤其是雨季，應完善防災預案，做好應急防治措施。

6）建議加強地質災害區(qū)地質生態(tài)環(huán)境保護，避免土體開挖；在滑坡治理工程完成后仍需加強區(qū)內人類工程活動的管理，避免人為誘發(fā)加劇地質災害。

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[責任編輯：田吉捷]