南水北調(diào)中線一期工程臨城段某滑坡原因分析

翟新典，閻傳寶，張慶彬

南水北調(diào)中線一期工程臨城段某滑坡原因分析

翟新典，閻傳寶，張慶彬

(河北省水利水電第二勘測設計研究院，河北石家莊050021)

本文從地層條件、構造條件、渠道臨空、降雨及地下水影響、巖層裸露風化等多個方面，對南水北調(diào)中線一期工程臨城段某滑坡產(chǎn)生的原因進行了深入、細致的分析和研究，認為降水影響是最為關鍵的因素之一，針對諸多原因采取相應措施，為滑坡治理和工程設計提供了地質(zhì)依據(jù)，對今后類似災害防治工作具有參考意義。

南水北調(diào)；滑坡；原因分析；降水

滑坡通?？煞譃槎喾N類型，按照引起滑動的力學性質(zhì)分為推移式滑坡、牽引式滑坡；按照滑動體厚度分為淺層滑坡、中層滑坡、深層滑坡；按照滑動通過地層的情況分為同類土滑坡、順層滑坡、切層滑坡；按照滑坡體積分為小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、巨型滑坡［1］?；聦こ探ㄔO及人民生命財產(chǎn)安全極具危害性。因此，對不同性質(zhì)、不同類型、不同規(guī)模的滑坡應區(qū)別對待，詳細勘察，切實查清滑坡產(chǎn)生的具體原因，以便有針對性地排除危險體或采取有效的防護加固處理措施。南水北調(diào)中線一期工程臨城段左岸在施工期間發(fā)生了局部滑坡，其基本情況和滑坡原因分析如下。

1 滑坡基本情況

該滑坡發(fā)生于2011年6月，滑坡范圍處于左岸一級馬道與三級馬道之間。之后滑坡又進一步向后發(fā)展，逐漸垮塌直至坡頂，后壁近于直立。該滑坡下端沿渠軸線長度約150m，沿坡面軸線長度約76m，呈上窄下寬的梨形。坡面橫縫和拉張裂縫發(fā)育，滑坡體前緣底部位于一級馬道以下2.4～6.6m，后緣基本至坡頂，后壁最大深度約12m?；瑒用娈a(chǎn)狀約21°～65°∠18°～30°。滑動面基本沿巖層面附近發(fā)展，局部切層，總體為順層滑動。該滑坡屬小型、淺層、牽引式、順層滑坡。

2 與滑坡有關的因素分析

2.1 不利的地層條件

該渠段為風化剝蝕丘陵地貌，地形由西南向東北傾斜，起伏較大，且北臨河谷，渠道最大挖深約34m。渠段上部為第四系上更新統(tǒng)坡洪積黃土狀壤土，厚度約9.0～11.0m；下部為石炭系太原組全風化-弱風化泥巖、砂巖、灰?guī)r等，鉆孔揭露厚度約35.5m。下部巖體風化程度強烈，節(jié)理裂隙和層理發(fā)育。

在渠道斷面范圍內(nèi)，地層總體為上部黃土狀壤土、下部全～弱風化砂巖或泥巖的雙層地質(zhì)結構。巖層產(chǎn)狀約150°∠21°。渠道開挖后，左、右岸坡巖層傾向是相反的，右側則是傾向坡內(nèi)，穩(wěn)定性相對較好，而左側坡巖層傾向渠道內(nèi)側，滑坡體主要控制面為層面構造面［2］。

渠道挖深較大，左岸渠坡巖體傾向與坡向相近，且傾角較緩，結構面的組合形態(tài)不利于渠坡巖體的穩(wěn)定。由于順層邊坡的特殊性，使得順層滑坡的形成尤為容易，從而對人民生命財產(chǎn)造成危害，因此要對該類邊坡巖土體給予高度重視并加大對其治理力度［3］。

2.2 構造條件影響

在本渠段南、北兩側分布有2個斷層構造，為C3t泥巖、砂巖與奧陶系中統(tǒng)馬家溝組(O2m)灰?guī)r的接觸帶斷層。南側斷層產(chǎn)狀313°∠72°，北側斷層產(chǎn)狀135°∠80°，均屬正斷層?；露翁幱?個斷層之間，受斷層不利影響，該區(qū)域地質(zhì)條件復雜，斷層附近巖石多有不同程度的變形現(xiàn)象。

這些斷裂容易造成斷裂帶及鄰近地區(qū)的巖石擠壓破碎(產(chǎn)生軟弱結構面)，節(jié)理裂隙發(fā)育，并經(jīng)風化剝蝕和河谷侵蝕下切(形成高陡臨空面)，破壞了坡體的應力平衡條件，坡體易處于失穩(wěn)狀態(tài)而發(fā)生滑坡［4］。

2.3 渠道臨空

工程施工過程中，開鑿的凌空面，是滑坡等地質(zhì)災害發(fā)生的直接誘因，因此，在工程設計、施工過程中應對區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境進行詳細研究［5］。由于渠道開挖卸荷，使巖體的原有應力狀態(tài)發(fā)生改變，渠內(nèi)臨空，導致部分巖體破碎和開裂程度加劇，并為滑坡體的移動提供了足夠空間。

2.4 降雨及地下水影響

該渠段在施工期間經(jīng)過多次降雨，降水集中匯聚于滑坡渠段，沿巖石的節(jié)理、裂隙、層理面等不斷下滲，使巖體浸水，在渠坡上有多處地下水出溢點，在渠底匯集形成明水。渠坡地下水對渠坡穩(wěn)定有不利影響。

水對斜坡的影響主要包括以下幾個方面：水的軟化作用、沖刷作用、靜水壓力、動水壓力和浮托力［6］。

水是順層邊坡巖土體失穩(wěn)形成滑坡的最重要因素之一，它以地下水為主要形式影響邊坡穩(wěn)定性。水通過與巖土體之間的物理、化學、力學作用來改變邊坡巖土體的性質(zhì)，降低坡體強度，破壞邊坡的受力平衡狀態(tài)等，從而影響邊坡的穩(wěn)定性，導致其失穩(wěn)破壞［3］。

2.5 巖層裸露風化

由于渠坡長時間裸露，使巖石風化程度加劇，巖體的整體強度降低。

3 滑坡原因綜合分析

滑坡處地層組合為上部黃土狀壤土，下部全風化-弱風化巖泥巖、砂巖的雙層結構。巖體節(jié)理裂隙和層理發(fā)育，巖層傾向于渠內(nèi)。受構造運動影響，巖層產(chǎn)狀變化較大，對渠坡穩(wěn)定影響不同，渠道右邊坡基本穩(wěn)定，左邊坡穩(wěn)定性較差［7］。

該段地形南高北低，呈階梯狀或斜坡狀傾向北側河谷，西側受棄渣場阻擋，降水時受現(xiàn)狀地形控制在滑坡段形成聚水，巖體受地下水入滲影響，導致局部軟化強度降低。

滑坡段巖體內(nèi)存在節(jié)理、層理、裂隙等結構面，部分節(jié)理內(nèi)充填泥質(zhì)薄膜或薄層?；轮饕軆山M節(jié)理和降雨后形成的飽水軟弱面控制。傾向東南的一組節(jié)理(145°∠79°)形成滑坡的兩側邊界，傾向西南的一組節(jié)理(232°∠90°)形成滑坡的橫縫和后壁，飽水的軟弱層面和泥巖裂隙面形成了不規(guī)則滑動面，為滑坡的產(chǎn)生提供了不利地質(zhì)條件。

滑坡孕育是一個多因素耦合作用下的復雜過程［8］，渠道以爆破方式開挖，開挖卸荷及長時間暴露，導致強風化下部和部分弱風化巖體破碎程度加劇，巖體內(nèi)裂隙的連通性增強，在連續(xù)降水集中入滲形成的地下水的影響下，導致邊坡失穩(wěn)，沿軟弱面產(chǎn)生滑動。

現(xiàn)場對該滑坡及時進行了清除和加固處理，對截流溝和坡面排水設施進行了合理調(diào)整和完善。該滑坡經(jīng)加固處理后，通水運行以來未出現(xiàn)渠坡失穩(wěn)現(xiàn)象。

4 結語

該滑坡是在不利的地層條件、構造條件、渠道臨空、降雨及地下水影響、巖層裸露風化等多種因素共同作用下產(chǎn)生的，其中降水是最重要的影響因素之一，起著關鍵作用。通過對降水等因素進行預防和控制，采取截流、排水、防護、加固等多種措施，有效排除了工程隱患，收到了良好效果，目前工程運行安全。

滑坡是在多因素耦合作用下的復雜過程，產(chǎn)生的原因往往多種多樣，因此，對滑坡的防治應抓住關鍵因素，采取綜合處理措施，以收到顯著的整治效果。

［1］《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊(第四版)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［2］郝紅英.南水北調(diào)京石應急供水工程易縣石渠段滑坡治理［J］.水科學與工程技術，2010(04)：56-58.

［3］張楠.水與順層滑坡的關系及防治［J］.河南水利與南水北調(diào)，2014(04)：29-30.

［4］徐邦棟.滑坡分析與防治［M］.北京：中國鐵道出版社，2001.

［5］何顯祥.白堊世火山巖地區(qū)正斷層對滑坡的影響［J］.工程與建設，2008，22(04)：526-527.

［6］陳有亮，徐梁.水與巖體的耦合作用及其對高邊坡穩(wěn)定性的影響［J］.上海大學學報(自然科學版)，2002，8(03)：273-277.

［7］李增平.南水北調(diào)中線工程京石段s48標渠道邊坡滑坡機理及處理措施［J］.水科學與工程技術，2011(02)：52-54.

［8］徐則民，黃潤秋，范柱國.滑坡災害孕育-激發(fā)過程中的水-巖相互作用［J］.自然災害學報，2005，14(01)：1-9.

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1672-2469(2017)03-0042-02

DO I：10.3969/j.issn.1672-2469.2017.03.017

2017-01-17

翟新典(1965年—)，男，教授級高級工程師。