淺析四川汶川索橋滑坡穩(wěn)定性及治理措施

陽建新，李發(fā)菊，陳田華

(1.海南水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，海口 571100；2.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610000）

淺析四川汶川索橋滑坡穩(wěn)定性及治理措施

陽建新1，李發(fā)菊1，陳田華2

(1.海南水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，?？?571100；2.四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，成都 610000）

根據(jù)工程地質(zhì)測繪及勘探成果資料，在對四川汶川縣索橋滑坡產(chǎn)生的成因機(jī)理和破壞模式進(jìn)行分析判斷的基礎(chǔ)上，對兩個潛在滑移面在不同的工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評價，確定巖土交界面為最危險滑面。在此前提下對邊坡發(fā)展趨勢及激發(fā)誘因進(jìn)行科學(xué)預(yù)測，認(rèn)為在暴雨或余震等誘發(fā)下邊坡極有可能失穩(wěn)，并有針對性的制定了應(yīng)急防治與永久根治的綜合治理方案。

滑坡;成因機(jī)制;破壞模式;潛在滑移面;穩(wěn)定性;發(fā)展趨勢;治理措施

索橋滑坡是四川省汶川縣雁門鄉(xiāng)索橋村滑坡群中的一個，位于G213第K862段附近，受5.12大地震影響，出現(xiàn)斜坡變形跡象，斜坡后緣和中部出現(xiàn)拉張裂縫。后期受降雨及人為因素影響，張拉裂縫寬度逐漸加寬,滑坡變形加劇。如不及時整治加固，滑坡隨時可能進(jìn)一步發(fā)展，將極大地威脅滑坡體前部213國道安全暢通及周邊居民生命財產(chǎn)安全。

1 滑坡區(qū)自然地理及地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

滑坡體位于岷江左側(cè)凹岸，屬于中山峽谷地貌，地勢總體趨勢呈東高西低，前緣靠近岷江左岸一帶，前緣近河岸一帶高程在1450～1430m，后緣高程在1525～1530m；自然斜坡坡度一般為20～40°，坡向260°,向岷江傾向；坡體上主要為菜園地，植被較少，坡面多呈階梯狀，每階高1.0～3.2m不等；滑坡體后緣以陡坎及張拉裂縫為界，后緣長約175m；滑坡右側(cè)以沖溝為界，沖溝切割深度約16m，溝底有基巖出露；滑坡左側(cè)以小山脊為界，有基巖出露；前緣以岷江為界，前緣邊坡臨空，高度約26m?；麦w平均寬約200m，長220～250m，面積約為3.88×104。

1.2 滑坡的巖土體組成

災(zāi)情發(fā)生后，地質(zhì)人員在對滑坡及周邊區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)查測繪的基礎(chǔ)上，布置了少量的鉆探及槽探工作?？碧匠晒@示滑坡區(qū)的地層分布如圖1所示,自上而下大致可分為兩大層：

（1）表層為殘坡積碎石土（滑坡堆積體）：厚度約19.3～31.1m，黃色，可塑，碎石含量在10%～30%不等，局部達(dá)40%～50%，上部含量少，下部含量高，一般粒徑10～50mm，偶見50 cm的塊石，碎石多為棱角－次棱角狀，干燥，稍密，主要以粉質(zhì)粘土充填，碎石母巖為千枚巖與灰?guī)r碎塊；該層中部夾粉質(zhì)粘土薄層，厚0.9～1.8m，黃色，可塑，土質(zhì)均勻、連續(xù)。

（2）鈣質(zhì)千枚巖：灰色，強(qiáng)風(fēng)化－中風(fēng)化，千枚狀構(gòu)造，鈣泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，主要礦物成分為絹云母及少量石英塊等，產(chǎn)狀303°∠54°，巖芯多呈餅狀。

1.3 構(gòu)造特征

滑坡區(qū)屬龍門山后山斷裂帶，位于汶川－茂汶斷裂北東段上盤[1-2]，該分支斷層走向約北東40°，傾向315～330°，傾角70～80°。受地震影響，河谷縱向侵蝕和老構(gòu)造不同程度的復(fù)活。

1.4 地下水

滑坡區(qū)位于岷江左岸，場地地下水類型主要有第四系孔隙水和基巖裂隙水，土層、強(qiáng)風(fēng)化千枚巖為含水層。第四系孔隙水賦存于殘坡積土，但殘坡積土富水性差；基巖風(fēng)化裂隙水含水性弱。地下水補(bǔ)給主要來源為高山上冰雪融水，冰雪融化后經(jīng)短暫徑流后部分滲入地下轉(zhuǎn)為地下水[3]。場地內(nèi)及周邊多為斜坡地帶，地表水徑流、排泄條件較好，沿岷江邊緣一帶發(fā)現(xiàn)較多下降泉出露。

圖1 滑坡體縱剖面Fig.1 The longitudina lp ro ofile o of the landslide

2 滑坡穩(wěn)定性分析評價

2.1 滑坡成因分析

（1）地形地貌：滑坡區(qū)地面自然坡度20～40°，在新構(gòu)造運動和河流侵蝕作用下，滑坡前緣形成陡坡地貌。隨著坡體內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)的變化，在坡體內(nèi)出現(xiàn)一系列與坡面平行的裂隙，向斜坡的臨空面方向張開，為深層變形的形成提供了條件。

（2）地層巖性：千枚巖，為軟質(zhì)親水巖，抗風(fēng)化能力弱，也極易被水軟化，在滲流、風(fēng)化、重力等作用下，巖土分界面易成為軟弱面，為滑坡形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

（3）降雨及地下水：在降水影響及地表水滲透浸蝕作用下，增大了土體重度，同時也降低了土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；大量的地表水沿著結(jié)構(gòu)面下滲，由于滑坡土體的透水性總體較差,地下水多沿千枚巖頂面的強(qiáng)風(fēng)化界面一帶徑流[4-5]，軟化滑帶物質(zhì),形成軟弱泥化面(帶)，為滑坡的形成提供了滑動介質(zhì)。

（4）地震：由于地震因素，坡體受到震動影響，使該滑坡的土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，使邊坡巖土體松散化。

（5）其他：滑坡體附近岷江河下游新修電站蓄水，提高了河流水位，這是滑坡體的變形失穩(wěn)的又一促進(jìn)因素。

2.2 滑坡破壞模式分析

分析滑坡巖土體結(jié)構(gòu)特征、可能的剪出口情況，判斷其變形破壞模式有兩種[6-7]：第一種蠕滑－拉裂：在重力作用下沿軟弱夾層內(nèi)部發(fā)生蠕動，形成折線型滑動面，在降雨或地震等外力作用下發(fā)生淺層坡體拉裂破壞。第二種滑移－壓致拉裂：上覆松散體沿巖土分界面產(chǎn)生的折線型深層滑動。

2.3 穩(wěn)定性計算及評價

（1）滑坡計算參數(shù)取值

由于該邊坡局部有拉張裂縫但沒有貫通更沒有滑動過，所以本次計算沒有采用殘余強(qiáng)度指標(biāo)，但取值過程中利用殘余強(qiáng)度指標(biāo)對計算指標(biāo)進(jìn)行了修正。按照相應(yīng)的規(guī)范要求對滑坡體在正常水位(1429m)、設(shè)計洪水位(1431m)和校核設(shè)計水位(1431.5m)等情況下進(jìn)行三種工況分析評價：

工況(一)：自重+地面荷載，取天然重度、天然抗剪指標(biāo)。

工況(二)：自重＋地面荷載＋暴雨，取飽和重度和飽和抗剪指標(biāo)。

工況(三)：自重＋地面荷載＋地震，取飽和重度和飽和抗剪指標(biāo)、并考慮地震力作用。

在分析不同試驗條件下剪切試驗成果的基礎(chǔ)上，綜合考慮土的顆粒成分、邊坡地層結(jié)構(gòu)及土石空間分布、滑坡體水文地質(zhì)條件及空間差異、不同工況條件及經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，綜合確定邊坡巖土體C、φ值見表1。

（2）滑坡穩(wěn)定性評價

采用基于極限平衡理論的傳遞系數(shù)法進(jìn)行滑坡的穩(wěn)定性計算[8-11]，穩(wěn)定系數(shù)見表2。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》第9.4.6條的規(guī)定，斜坡穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)根據(jù)其穩(wěn)定系數(shù)按表3確定。

由表2計算結(jié)果并結(jié)合表3可看出：當(dāng)沿軟弱土界面滑動時，在各水位狀態(tài)下無論是在天然工況條件下還是在暴雨飽和工況及地震工況下Fs=1.226～1.349，該滑坡是穩(wěn)定的，也不存在局部潛在滑動模式；當(dāng)沿巖土分界面滑動時，在天然狀態(tài)Fs=1.1645～1.189，滑坡體是穩(wěn)定的；在暴雨飽和工況和地震工況下FS=1.016～1.038，滑坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)以上分析，沿滑坡體沿巖土分界面滑動穩(wěn)定系數(shù)最小，該面為潛在最不穩(wěn)定滑面。

表1 滑坡計算C、φ的取值情況Table 1 The va lue o of C、φofor the landslide

表2 滑坡穩(wěn)定系數(shù)計算成果Table 2 The ca lcu lation resu lts o of the landslide stability ofactor

表3 斜坡穩(wěn)定狀態(tài)分級表Table 3 G rading tab le o of the landslide stability

3 滑坡變形發(fā)展趨勢

根據(jù)穩(wěn)定性計算，該滑坡滑動面穩(wěn)定性系數(shù)在天然工況條件下是穩(wěn)定的，但是地震或飽和工況條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，即在未來持續(xù)暴雨或地震情況下邊坡欠穩(wěn)定，極有可能出現(xiàn)局部變形加劇和失穩(wěn)，危及G213線和居民安置點的安全，綜合考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地質(zhì)條件因素，對該滑坡及其他相類似的其他邊坡采取工程措施進(jìn)行治理是必要和緊迫的。

4 滑坡治理措施

為保障滑坡區(qū)內(nèi)公路交通及周邊居民生命財產(chǎn)安全，滑坡治理考慮分為應(yīng)急搶險與永久根治兩個階段進(jìn)行。先按照搶險工程進(jìn)行臨時處置之后采取一定的工程措施進(jìn)行永久性治理。應(yīng)急搶險建議主要考慮以下措施：

（1）對滑坡體后沿及四周的拉張裂縫進(jìn)行全面填補(bǔ)、夯實，減少地表徑流或雨雪的入滲量，提高滑坡體的穩(wěn)定性；

（2）嚴(yán)禁在滑坡及其周邊區(qū)域（尤其是滑坡前緣）進(jìn)行各種不利于滑坡體穩(wěn)定的取土、耕作、開挖等活動；

（3）在雨季和雨雪集中季節(jié)，加強(qiáng)對滑坡的監(jiān)測，派專人加強(qiáng)對滑坡前緣、陡坎、后壁、裂縫、地下水出露等情況的巡查，發(fā)現(xiàn)異常及時通知當(dāng)?shù)鼐用瘛⑿腥司o急避險；

（4）嚴(yán)禁開展對滑坡體加載的活動，如在滑坡上種植增大滑體風(fēng)荷載的高大樹種，限制在滑坡上布設(shè)增加滑體風(fēng)荷載的物品；對滑坡體上的建筑活動應(yīng)嚴(yán)格限制。

為了提高整個滑坡體的安全性，建議在滑坡的前緣采取一定的工程措施。治理方案主要采用以下方案[11]：

（1）加固措施：在滑坡體前緣至坡體中部一定位置設(shè)置4排預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，加強(qiáng)坡體抗滑穩(wěn)定性；對于局部巖土體整體性差，尤其是出現(xiàn)較大裂縫且可灌性好的地段可采取水泥漿充填加固。

（2）排水措施：在滑坡體以及坡體周界設(shè)置縱橫排（截）水溝以減少地表水入滲，必要時在滑坡后部修建截水盲洞等地下排水系統(tǒng)以降低斜坡地下水位；進(jìn)一步夯填坡體上的拉張裂縫，減少坡面水入滲；坡面裸露地段尤其是原來產(chǎn)生了裂縫的地段進(jìn)行客土植草綠化，以加強(qiáng)坡面沖刷防護(hù)能力。

5 結(jié)論

（1）受汶川5.12大地震的影響，國道213汶川－茂縣段大量斜坡產(chǎn)生了許多災(zāi)害，本滑坡是眾多滑坡中的一個。

（2）對本滑坡進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)查與測繪的基礎(chǔ)上，投入探槽、鉆探等多種野外勘查工作和相關(guān)室內(nèi)試驗，基本查清該滑坡的地層分布，獲得了邊坡穩(wěn)定性評價計算必須的物理力學(xué)指標(biāo)。

（3）通過對邊坡的破壞模式和潛在滑移面的分析判斷，通過對兩個潛在滑移面分別進(jìn)行不同工況下的穩(wěn)定性分析，確定最危險滑移面為巖土交界面。通過對穩(wěn)定性計算結(jié)果分析表明，滑坡后沿雖然出現(xiàn)拉張裂縫，但在自然條件下仍處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨或暴雨+地震條件下，滑坡的穩(wěn)定性均較大幅度降低，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）通過計算和分析可以預(yù)測在降雨或地震作用下滑坡隨時可能失穩(wěn)破壞?？紤]到當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境地質(zhì)條件，對該邊坡及其他相似的邊坡進(jìn)行治理是必要和緊迫的；并有針對性提出應(yīng)急搶險與永久根治兩個階段的綜合治理措施。

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Abstract:According to the engineering geologicalmapping,exploration results,and the analysisabout the geneticmechanism and ofailuremode oof the Suoqiao landslide inWenchuan County,Sichuan,the authors study the stability oof the two potential sliding planes in diofoferentengineering states,and determ ine the plane between the rock and earth is themost dangerous slide oface.On this basement,the slope sliding trend and stimulating incentives are predicted.The heavy rain or aoftershocksmake the slope loss stability.And the comprehensivemanagement measuresoof emergency prevention and permanentcuremethod are proposed.

Keywords:slidingmass;geneticmechanism;ofailuremode;potentialslip oface;controlmeasure

Analysis the Stability and ControlM easuresoof the Suoqiao Sliding M ass in Wenchuan,Sichuan Province

YANG Jian-xin1,LIFa-ju1,CHEN Tian-hua2
（1.Hainan Investigation Institute oof Hydrogelogy and Engineering Geology,Haikou 571100,China; 2.SiChuan Institute oof NuclearGeology,Chengdu 610000,China）

P694

A

1672－4135（2012）03－0210-04

2012-03-14

四川省災(zāi)后重建項目:汶川地震災(zāi)區(qū)公路專項搶修保通工程項目

陽建新（1982-），男，本科，注冊巖土工程師（中級），2006年畢業(yè)于東華理工大學(xué)（原華東地質(zhì)學(xué)院）水文與水資源工程專業(yè)，現(xiàn)從事工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害勘查設(shè)計及評估等工作，Email:hky517@163.com。