南江縣窯廠坪滑坡穩(wěn)定性分析及防治對(duì)策

張凡,易加強(qiáng),黃楊榮，翟崇

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五地質(zhì)隊(duì)，都江堰 611830；2.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081)

南江縣窯廠坪滑坡穩(wěn)定性分析及防治對(duì)策

張凡1,易加強(qiáng)1,黃楊榮2，翟崇1

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五地質(zhì)隊(duì)，都江堰 611830；2.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都 610081)

結(jié)合遙感影像，本文基于對(duì)窯廠坪滑坡物質(zhì)組成、變形破壞特征的認(rèn)識(shí)，采用室內(nèi)物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)、工程類比法對(duì)滑體、滑帶的參數(shù)進(jìn)行取值，進(jìn)而對(duì)滑坡整體、各主要變形區(qū)的穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。在查明滑坡的基本特征、成因機(jī)制及其穩(wěn)定性后，提出針對(duì)滑坡穩(wěn)定性相應(yīng)的防治對(duì)策。

滑坡;成因機(jī)制；穩(wěn)定性；防治對(duì)策

1 滑坡概況

窯廠坪滑坡位于南江縣高橋鄉(xiāng)三星村。該滑坡發(fā)生于2011年9月18晚8時(shí)至9時(shí)左右，未造成人員傷亡，但160 a一遇的強(qiáng)降雨使得滑坡體上65戶住戶約275間房屋被毀，縣級(jí)公路近600 m被阻斷，前緣明江河道被堵塞?；麻g接影響明江河上游高橋場(chǎng)鎮(zhèn)商貿(mào)街、高橋小學(xué)和電廠河街前緣斜坡出現(xiàn)嚴(yán)重拉裂變形。

滑坡區(qū)屬中切割構(gòu)造侵蝕低山地貌區(qū)，總體地勢(shì)南高北低。斜坡坡向337°～353°，平均坡度15°～20°，斜坡上部略陡，下部略緩。區(qū)內(nèi)基巖產(chǎn)狀330°～350°∠5°～16°；該滑坡平面形態(tài)呈不規(guī)則“舌狀”，東側(cè)以剪切形成的側(cè)壁為界，西側(cè)以基巖陡壁為界，后緣以拉張裂縫劃分邊界，滑坡體前緣滑覆堵塞明江河(圖1)。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查滑坡前緣橫向?qū)挾燃s580 m，縱向長(zhǎng)度650 m，總方量302.85×104m3，為大型滑坡。

(資源來源：四川省國(guó)土資源廳、四川省地質(zhì)調(diào)查院2011年

無人機(jī)航攝)

圖1 滑坡區(qū)遙感影像圖

現(xiàn)場(chǎng)踏勘滑坡前緣有滑覆堆積體，滑坡前緣、中部及后緣存在明顯的變形破壞特征[1]。滑坡在運(yùn)動(dòng)速度、破壞程度、變形破壞方式以及滑坡結(jié)構(gòu)存在一定差異，滑坡具有明顯的分區(qū)特征(圖2、表1)。

1.滑坡周界及主滑方向；2.變形分區(qū)界線；3. 白堊系城墻巖群劍門關(guān)組；4. 第四系殘坡積物；5. 第四系崩坡積物；6. 滑坡剪出口；7.地層分界線；8. 第四系滑坡/崩塌堆積物；9第四系沖洪積物；10.剖面線

圖2 滑坡分區(qū)圖

2 滑坡體結(jié)構(gòu)特征

采用鉆孔、探井等工程對(duì)滑坡體進(jìn)行勘查，查明中前部滑體多由表層松散堆積體和下部碎裂巖體等兩層組成?；w從縱向上滑坡中前部滑體厚度較大，橫向上中部略薄而兩側(cè)較厚，平均厚度為14.9 m。對(duì)滑體土7組樣品進(jìn)行試驗(yàn)，滑體土天然重度19.94 kN/m3，飽和重度20.30 kN/m3。

窯廠坪滑坡控滑結(jié)構(gòu)面主要為巖層中的軟弱夾層、土巖接觸面兩類。ZK02號(hào)鉆孔和TJ01號(hào)探井揭露的滑帶則為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖(圖3)，即為軟弱夾層；圖4為前緣滑坡堆積體中發(fā)現(xiàn)的土體中差異滑動(dòng)形成撞面和擦痕特征，即為土巖接觸面。對(duì)滑帶土進(jìn)行物理力學(xué)試驗(yàn)，滑帶土天然重度19.85 kN/m3，飽和重度20.35 kN/m3；天然狀態(tài)C值19.8 kPa，φ值16.0°；飽和狀態(tài)C值15.8 kPa，φ值14.2°。

該滑坡滑床主要為白堊系城墻巖群劍門關(guān)組(Kj)灰白色、紫紅色砂巖與泥巖互層地層組成?；矌r石結(jié)構(gòu)較完整，風(fēng)化程度較弱，前緣剪出口下方可見巖體結(jié)構(gòu)完整，無明顯滑動(dòng)痕跡(圖5～6)。

圖3 探井揭露泥巖軟弱夾層中發(fā)育的鏡面和擦痕特征

圖4 滑坡堆積體中土巖接觸面發(fā)育的鏡面和擦痕特征

圖5 滑坡前緣西段剪出口下方滑床特征

圖6 TJ05號(hào)井揭露的滑床基巖特征

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)計(jì)算

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查及訪問吳家院子居民，滑坡已發(fā)生滑動(dòng)，滑坡體上多處拉陷槽、拉裂縫、橫向裂隙，滑坡發(fā)生了強(qiáng)烈的水平位移，且前緣有多股泉水冒出，滑覆堆積體阻塞交通，皆表明滑坡穩(wěn)定性差。

斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法可概括為過程機(jī)制分析法、工程類比法和理論計(jì)算法[2]。以下采用傳遞系數(shù)法、畢肖普法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1 計(jì)算模型與工況

3.1.1 計(jì)算模型

據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021-2001)[3]、《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)[4]相關(guān)要求，及窯廠坪滑坡的基本特征，采用基于極限平衡理論的條分法和傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)和剩余下滑力。計(jì)算重點(diǎn)考慮了地下水的影響，考慮的荷載主要包括滑體重量、地震力和地下水滲透壓力等。

計(jì)算模型主要根據(jù)各剖面鉆孔、探井等工程控制，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件和滑坡變形破壞特征連出的滑面建立。

3.1.2 荷載組合及計(jì)算工況

據(jù)勘查成果，作用于滑坡體上的荷載有坡體自重、動(dòng)水壓力，且前文中提及持續(xù)降雨對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大，故重點(diǎn)考慮持續(xù)降雨及滑體飽水情況的影響，具體確定以下3種計(jì)算工況：

(1) 工況Ⅰ：坡體自重

按勘查時(shí)取得的現(xiàn)狀資料評(píng)價(jià)，滑坡區(qū)地下水較豐富，現(xiàn)狀條件下滑體處于1/3～1/2飽水狀態(tài)，故計(jì)算和評(píng)價(jià)時(shí)考慮荷載為：自重+天然狀態(tài)地下水。

(2) 工況Ⅱ：持續(xù)暴雨

地下水水位繼續(xù)升高，滑體1/2～2/3飽水的情況進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)，考慮荷載組合為：自重+暴雨?duì)顟B(tài)地下水。

(3) 工況Ⅲ：地震

考慮自重條件下發(fā)生地震，按現(xiàn)狀條件疊加地震荷載進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)，考慮荷載組合為：自重+天然狀態(tài)地下水+地震。

3.2 計(jì)算方法與參數(shù)選取

3.2.1 穩(wěn)定性計(jì)算方法

滑坡滑面形態(tài)呈折線形，采用傳遞系數(shù)法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行定量分析計(jì)算。滑坡局部破裂面尚未貫通，據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)相關(guān)規(guī)定及滑坡體變形跡象及坡體結(jié)構(gòu)特征，可將滑坡最后一條裂縫采用圓弧法搜索最危險(xiǎn)滑面，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。

(1) 傳遞系數(shù)法

Ri=[Wicosαi-AWisinαi-Pwisin(αi-βi)]tanφi+CiLiPwi=γwhwiLicosαisinβi

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1

Tn=Wisinαi+AWicosαi+Pwicos(αi-βi)

式中，Ri為第i條塊的抗滑力；Ti為第i條塊下滑力；ψi為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)。

上式中，Wi為第i條塊的重量(kN/m)；Ci為第i條塊滑面內(nèi)聚力(kPa)；φi為第i條塊滑面內(nèi)摩擦角(°)；Li為第i條塊滑面長(zhǎng)度(m)；αi為第i條塊滑面傾角(°)；Pwi為第i條塊的地下水滲透壓力(kN/m)；γw為地下水重度(kN/m3)；hwi為第i條塊地下水水位高度(m)；βi為第i條塊地下水流向傾角(°)；A為地震加速度(g)；Kf為滑坡穩(wěn)定系數(shù)。

(2) 簡(jiǎn)化畢肖普法

Kf=

3.2.2 計(jì)算剖面

滑坡變形具有明顯的分區(qū)特征，不同變形區(qū)穩(wěn)定性不盡相同，因而選取分別能表征Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)變形區(qū)的剖面1-1′、2-2′、4-4′對(duì)滑坡進(jìn)行評(píng)價(jià)，選取3-3′剖面對(duì)滑坡整體進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。各剖面特征如圖7所示，平面展布見圖2。

圖7 窯廠坪滑坡計(jì)算剖面

3.2.3 參數(shù)選取

據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果及參數(shù)反演、工程類比對(duì)滑體、滑帶參數(shù)進(jìn)行綜合取值(滑體、滑帶的物質(zhì)組成及重度見第2節(jié)，力學(xué)參數(shù)見表2)。

表2 巖土體抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值一覽表

3.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算評(píng)述

(1) 滑坡整體穩(wěn)定性

采用上述方法計(jì)算，結(jié)果(表3)表明滑坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.023～1.098，滑坡整體處于欠穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)?；略诒┯陾l件為不穩(wěn)定狀態(tài)。

(2) 斜坡上部松散堆積體穩(wěn)定性

在天然狀態(tài)下，其穩(wěn)定性系數(shù)為1.173～1.490，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。2-2′剖面(Ⅲ變形區(qū))因原基覆面產(chǎn)狀平緩且堆積體厚度較小，其穩(wěn)定性最高；在持續(xù)暴雨條件下，其穩(wěn)定性系數(shù)為0.998～1.455，除2-2′剖面則處基本穩(wěn)定狀態(tài)外，滑坡4-4′剖面(Ⅱ變形區(qū))處不穩(wěn)定狀態(tài)，1-1′剖面(Ⅰ變形區(qū))處欠穩(wěn)定狀態(tài)。

(3) 剪出口下滑坡堆積體的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

有鉆孔控制的前緣滑坡堆積體(剖面1-1′、2-2′)具有典型的代表性(據(jù)圖7)，其本身大部分為飽水狀態(tài)，故只對(duì)工況Ⅰ和工況Ⅲ等兩種工況進(jìn)行了計(jì)算。據(jù)計(jì)算結(jié)果(表3)，滑坡堆積體處于穩(wěn)或基本穩(wěn)定狀態(tài)。

4 滑坡防治對(duì)策建議

4.1 滑坡防治思路

窯廠坪滑坡穩(wěn)定性較差，在不利條件下發(fā)生滑移變形的危險(xiǎn)性較大，且滑坡縱向長(zhǎng)度大，滑面傾角較陡，其下滑力逐級(jí)向下累計(jì)，造成滑坡最終剩余下滑力均較大，滑體厚度也較大。這成為采用抗滑支擋工程治理滑坡的主要難點(diǎn)。針對(duì)以上特點(diǎn)，提出兩點(diǎn)防治思路。

(1) 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防與監(jiān)測(cè)并行，保障生命財(cái)產(chǎn)安全。

(2) 采用以控制滑坡發(fā)育的地下水活動(dòng)因素為主，結(jié)合采用滑坡加固，輔以地表排水工程的方法進(jìn)行治理。

4.2 防治對(duì)策建議

4.2.1 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防及監(jiān)測(cè)

在對(duì)該滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件及變形特征作詳細(xì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，做好地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防工作，作適時(shí)雨情、雨量監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，保證滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的居民、行人及前緣公路的通暢。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果一覽表

4.2.2 工程治理措施

(1) 地表排水工程：通過截水溝將滑坡區(qū)外圍匯水截排至滑坡區(qū)兩側(cè)的基巖沖溝，因滑坡區(qū)內(nèi)土地整理尚未確定，滑坡內(nèi)地表排水系統(tǒng)納入土地整理工作完善。

(2) 地下排水工程：采用Y型地下排水廊道系統(tǒng)，阻斷滑坡區(qū)中下段地下水徑流途徑，消除滑面下段基巖風(fēng)化裂隙水的活動(dòng)，達(dá)到增加滑坡穩(wěn)定性和減小滑坡推力的作用。

(3) 抗滑支擋工程：通過地下排水工程，滑坡推力減小，因而采用一排樁進(jìn)行抗滑支擋，保證滑坡的穩(wěn)定。

(4) 公路邊坡防護(hù)工程：對(duì)支擋部位以下不穩(wěn)定巖土體進(jìn)行清方處理，對(duì)滑坡區(qū)東段公路內(nèi)側(cè)的滑坡堆積體采用削坡輔以擋墻的方案進(jìn)行治理，避免其發(fā)生局部滑塌，危及公路交通安全。

(5) 分級(jí)支擋工程：在推力較小、滑體厚度較薄的部位設(shè)置一排抗滑樁，既可減小傳遞到滑坡前緣的剩余下滑力，也可防止后側(cè)陡斜坡區(qū)滑體的次級(jí)剪出。然后于前緣設(shè)置一排抗滑樁以達(dá)到滑坡治理的目的。

(6) 錨固工程：利用滑坡前緣地形較陡而滑面較緩的條件，采用框架錨索進(jìn)行錨固治理。既能達(dá)到治理滑坡的目的，也起到公路邊坡防護(hù)的目的。

5 結(jié)語

(1) 滑體由表層松散堆積體和下部碎裂巖體等兩層組成，滑帶為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖?；露逊e體中土巖接觸面可見明顯的滑動(dòng)特征。

(2) 滑坡整體天然條件下處于欠穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài)；在持續(xù)暴雨條件下滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(3) 滑坡體包括4處不同特征的變形區(qū)，不同變形區(qū)的變形特征與滑坡穩(wěn)定性不盡相同。Ⅲ變形區(qū)因原基覆面產(chǎn)狀平緩且堆積體厚度較小，其穩(wěn)定性最高。在持續(xù)暴雨條件下，滑坡4-4′剖面(Ⅱ變形區(qū))處于不穩(wěn)定狀態(tài)，1-1′剖面(Ⅰ變形區(qū))處欠穩(wěn)定狀態(tài)。

(4) 就滑坡體防治對(duì)策而言，需加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防、監(jiān)測(cè)，同時(shí)采取必要的地表地下排水、抗滑支擋、錨固工程等治理措施。

[1] 易加強(qiáng),黃楊榮,張凡.窯廠坪滑坡變形破壞特征及其形成機(jī)制分析[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù), 2016,27(1):3-7.

[2] 黃潤(rùn)秋,許強(qiáng),陶連金，等.工程地質(zhì)分析原理[M].中國(guó)地質(zhì)出版社, 2008.317-324.

[3] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021-2001)[S].2001.

[4] 中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T 0218-2006)[S].2006.

STABILITY ANALYSIS AND PREVENTION MEASURES OF YAOCHANGPING LANDSLIDE, NANJIANG COUNTY

ZHANG Fan1, YI Jia-qiang1, HUANG Yang-rong2,ZHAI Chong1

(1.Sichuan Geology and Mineral Exploration and Development Bureau of 405 geological team,Dujiangyan 611830,China; 2.Sichuan Huadi construction engineering co., LTD.,Chengdu 610081,China)

Combined with remote sensing image, the landslide material composition, deformation and failure characteristics of Yaochangping landslide have been researched to a certain extent. Based on Laboratory physical mechanics experiment, engineering analogy method and those understanding, the parameters of the slip zone were determined. Then the stability of landslide body and every deformation zone of it can be evaluated. Considering the basic characteristics, genetic mechanism and stability of it, the corresponding prevention measures was put forward finally.

landslide; genetic mechanism; stability; prevention measures

1006-4362(2017)02-0001-05

2017-01-06 改回日期： 2017-02-17

四川省國(guó)土資源廳項(xiàng)目“南江縣高橋鄉(xiāng)三星村窯廠坪滑坡應(yīng)急勘查”資助，任務(wù)書編號(hào)：川國(guó)土資函[2011]1630號(hào)

P642.22

A

張凡(1990- )，男，助理工程師，主要從事水工環(huán)方面的科研及生產(chǎn)工作。E-mail：1025980347@qq.com