石棉縣白馬集鎮(zhèn)農貿市場潛在不穩(wěn)定斜坡調查評價

張慶+謝暢

摘要：白馬集鎮(zhèn)農貿市場地處瀑布溝庫區(qū)庫尾段右岸斜坡地帶，受“4.20”地震的影響，白馬集鎮(zhèn)農貿市場不穩(wěn)定斜坡在之后出現變形開裂現象，威脅到移民生命和財產的安全，進一步查明地質災害發(fā)育的條件、工程地質條件和地質災害點特征，對于該類災害體的防治具有重要意義。

關鍵詞：不穩(wěn)定斜坡；特征；防治

前言：白馬集鎮(zhèn)農貿市場位于大渡河右岸、瀑布溝庫區(qū)庫尾段斜坡地帶，其后緣為分散的移民安置點。受“4.20”地震的影響，該斜坡出現變形開裂，目前正處于蠕滑變形階段，在暴雨和地震作用下，有可能繼續(xù)變形，威脅到包括農貿市場在內的移民安置點建筑物穩(wěn)定及7戶32人移民生命和財產的安全。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

工作區(qū)位于侵蝕構造低山地貌區(qū)，分布高程840m～1200m，，地形坡度10°～13°，場地南西側200m發(fā)育一深切的沖溝，切割深度約20～100m，兩側基巖出露，沖溝溝口與大渡河相接。

1.2 地層巖性

（1）第四系松散堆積層

人工填土層（Q4ml）：由粉質粘土及角礫、碎石構成，主要分布在場地擋土墻后側。

坡洪積層（Q4dl+pl）：由粉質粘土、粉土、角礫土、碎石土及塊石土等組成。

（2）三疊系上統白果灣組（T3bg）

泥質粉砂巖：深灰色，由粘土礦物、長石、石英及少量白云母組成，該層在場區(qū)出露厚度約100～200m。

1.3 地質構造與地震

（1）地質構造。該區(qū)位于揚子準地臺西緣的上揚子臺褶帶內，屬川滇南北向構造帶東亞帶的北段，其東側分布有金坪斷裂，西側分布有鮮水河磨西斷裂帶。場區(qū)位于兩斷裂之間，宜東向斜在其東北側，相距較遠。

（2）地震。石棉縣地震效應主要屬外圍強震活動波及區(qū)。根據《中國地震動參數區(qū)劃圖》（GB18306-2001）、GB 18306-2001《中國地震動參數區(qū)劃圖》國家標準第1號修改單及GB50011-2010《建筑抗震設計規(guī)范》，工作區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.20g。

2 水文地質條件

根據地下水賦存條件，區(qū)內地下水類型分為兩類：松散巖類孔隙水和碎屑巖類裂隙水。

3 不穩(wěn)定斜坡基本特征

3.1 不穩(wěn)定斜坡形態(tài)特征

斜坡中后部因移民工程修筑擋墻而呈現臺階狀，高1～5m，斜坡中前部主要為階梯狀農田，農貿市場至最前緣擋土墻之間為修建擋土墻后的回填區(qū)。斜坡長約140m，寬約60-90m，斜坡坡向237°，平面上呈近似矩形。場地東北高西南低，相對高差15～20m，坡度10°～13°。

3.2 堆積體特征

該不穩(wěn)定斜坡體堆積體為第四系全新統松散堆積層（Q4ml、Q4dl+pl）。其中，人工填土層主要分布在一級擋墻后至農貿市場的回填區(qū)域，該層填土夯實程度較好，但由于塊碎石含量較高，其透水性較好，降水及破壞的地下排水管網中的滲水易通過該層向下滲透，軟化下部土體；坡洪積層為坡體原始堆積形成，其物質組成以粉質粘土、粉土、角礫土、碎石土及塊石土為主，其中，粉質粘土、粉土分布于人工填土以下的淺表層，以下為粗顆粒土，包含角礫土、碎石土及塊石土，在空間分布上多為無序穿插堆積。第四系堆積物總體上分布不均，厚度2～24.7m，呈東薄西厚的堆積特征。

3.3 下伏基巖特征

不穩(wěn)定斜坡下伏基巖主要為三疊系上統白果灣組（T3bg）泥質粉砂巖地層，主要岀露于不穩(wěn)定斜坡東側緣沖溝及斜坡后緣陡坎地段，不穩(wěn)定斜坡體區(qū)內未見出露。巖層產狀為350°～0°∠10°～15°，緩傾坡內。

3.4 潛在滑動帶特征

根據現場調查及勘察資料顯示，未發(fā)現有明顯滑面，但局部深度范圍內揭露的粉質粘土含水量較高，多呈軟塑狀。該層粉質粘土遇水極易軟化變形，從目前坡體上表現出的變形特點來看，因而推測現狀變形土體為該粉質粘土層的蠕動變形，推測滑面傾角為5～30°，呈后部較厚，中前部薄的特點，剖面上呈弧形。

3.5 不穩(wěn)定斜坡變形的影響因素分析

1、邊坡開挖導致斜坡內部應力變化。斜坡由于移民工程建設，填方形成了5～10m的填方邊坡，形成了較高的臨空面，加之在擋墻后的房屋及道路車輛加載，使原有坡體內的應力發(fā)生改變；

2、4.20蘆山地震影響。地震雖然沒有對石棉縣的山地地貌、水系和森林生態(tài)等造成明顯的改變，但地震對地質環(huán)境的影響是明顯的。在地震的影響下，斜坡淺表層土體密實度降低，內部出現微小地震裂隙，并導致為后期降雨入滲提供有利通道；

3、斜坡體表面降雨入滲影響。在降雨情況下，由于擋墻后的人工填土層透水性較好，且改造后的斜坡在剖面上呈現臺階狀，有利于雨水通過地表裂縫下滲到坡體內部的軟弱層，使之進一步軟化產生變形。

4、水渠長期滲水入滲影響。現場調查發(fā)現靠強變形區(qū)水渠存在滲漏現象，長期的滲水通過人工填土層下滲，并通過原有地震后斜坡內部的微小裂隙，進一步軟化了下部粉質粘土層，導致斜坡東側變形更為強烈。

5、特定的土體結構影響。斜坡上廣泛分布有粉質粘土層，據鉆探揭露資料顯示該土體天然含水率較高，遇水易軟化，該土層為一潛在軟弱界面，斜坡易沿該層界面發(fā)生活動。

3.6 不穩(wěn)定斜坡變形破壞模式分析

斜坡原始地形相對平緩，在后期移民工程建設中，后緣填方量較大，導致斜坡剖面形態(tài)為上陡下緩的折線型，后緣高填方形成了加載的作用，破壞了自然斜坡原有應力；4.20地震使斜坡淺表層土體密實度降低，而擋墻后的人工填土層透水性較好，有利于后期降雨入滲軟化下部潛在軟弱層，在暴雨等極端工況下，粉質粘土層飽水加之后緣的加載作用使斜坡體沿該軟弱面發(fā)生蠕動變形；斜坡變形導致地下排水管網出現破裂滲水，更進一步影響坡體穩(wěn)定性。

綜上，該不穩(wěn)定斜坡的變形屬于潛在推移式活動變形，變形破壞機制為滑移-拉裂型，目前處于蠕動變形階段。

4 斜坡穩(wěn)定性評價

該斜坡由于基巖表現為緩傾坡內，不會發(fā)生沿基巖裂隙面的滑動。因此，重點進行沿基覆蓋界面和粉質粘土軟弱層滑動的穩(wěn)定性相關計算。

4.1 計算方法

運用傳遞系數法開展不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性系數及剩余下滑推力計算。

4.2 參數選取

（1）土體重度

人工填土以塊碎石土為主，天然容重值22kN/m3，飽和容重值22.5kN/m3；粉質粘土天然容重值20.9kN/m3，飽和容重值21.5kN/m3；塊碎石土天然容重值23kN/m3，飽和容重值23.2kN/m3。

（2）塊碎石土抗剪強度

（3）粉質粘土抗剪強度

當潛在滑動面為粉質粘土軟弱面時，（潛在滑動面）滑帶土抗剪強度根據地區(qū)經驗、規(guī)范取值、反演相結合的方法綜合確定。

4.3 計算模型與工況

（1）整體穩(wěn)定性檢算計算模型與工況

基覆界面作為潛在滑動面進行定量地評價不穩(wěn)定斜坡體的穩(wěn)定狀況。主要考慮以下兩種工況下的坡體穩(wěn)定性問題：

①工況Ⅰ：自重（天然）；

②工況Ⅱ：自重+暴雨；

（2）沿粉質粘土軟弱面滑動的計算模型與工況

沿粉質粘土軟弱帶向坡體前緣剪出的情況。主要考慮以下三種工況下的坡體穩(wěn)定性問題：

①工況Ⅰ：自重（天然）；

②工況Ⅱ：自重+暴雨；

③工況Ⅲ：自重+地震。

4.4 斜坡穩(wěn)定性分析與評價

按照不同工況分別對潛在滑面進行穩(wěn)定性計算。根據計算結果，對不穩(wěn)定斜坡進行穩(wěn)定性分析評價。將穩(wěn)定性劃分為四級：穩(wěn)定系數Fs>1.15為穩(wěn)定，1.15≥Fs>1.05基本穩(wěn)定，1.05≥Fs≥1.0為欠穩(wěn)定，Fs<1.0為不穩(wěn)定。

（1）整體穩(wěn)定性計算結果

在天然工況下的穩(wěn)定系數K=4.19，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下的穩(wěn)定系數K=3.62，處于穩(wěn)定狀態(tài)。計算結果顯示在斜坡在天然工況和暴雨工況下整體穩(wěn)定性均較好，即沿基覆界面發(fā)生整體滑動可能性較小。

（2）沿粉質粘土軟弱面滑動的穩(wěn)定性計算結果

按照不同工況對主滑剖面的潛在滑面（粉質粘土軟弱面）進行不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性計算。

根據計算結果，斜坡的潛在主滑方向，暴雨工況下不穩(wěn)定，隨著擋土墻后坡體自重應力和孔隙水壓力逐漸增大，將導致斜坡繼續(xù)沿粉質粘土軟弱面滑動。

綜上所述，斜坡整體沿基覆界面發(fā)生滑動可能性較小，但暴雨工況和地震工況下沿人工填土以下的粉質粘土軟弱面滑動可能性較大。

5 防治方案建議

（1）坡體上的地表裂縫進行全面填補、夯實，減少地表徑流或雨雪的入滲量。

（2）對斜坡變形導致破壞的地下排水管網系統進行及時排查，并對滲漏處及時進行修復，避免地下排水管網中的滲水繼續(xù)對坡體穩(wěn)定性造成影響。

（3）對受不穩(wěn)定斜坡變形影響的房屋基礎進行及時加固，對房屋開裂處及時修補。

（4）支擋工程：抗滑樁+封閉裂縫。

6 結語

（1）通過對白馬集鎮(zhèn)農貿市場潛在不穩(wěn)定斜坡影響因素及破壞模式分析，確定斜坡變形破壞機制。

（2）對不同工況進行穩(wěn)定性計算，斜坡整體沿基覆界面發(fā)生滑動可能性較小，但暴雨工況和地震工況下沿粉質粘土軟弱面滑動可能性較大。

（3）根據斜坡變形破壞特征，建議采用以抗滑樁+封閉裂縫為主的綜合治理方案。

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