升鐘二期鹽溪分干渠木梯灣滑坡影響因素及穩(wěn)定性分析

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(四川南充水利電力建筑勘察設(shè)計(jì)研究院，四川 南充，637000)

升鐘二期屬于國(guó)家重點(diǎn)水利工程，木梯灣滑坡位于升鐘二期鹽溪分干渠K8+600m～K6+400m段崩坡積沖溝堆積地帶，為渠道建設(shè)期發(fā)生的滑坡。2016年3月26日天降大雨，施工對(duì)渠系場(chǎng)地開(kāi)挖使內(nèi)側(cè)邊坡土體失穩(wěn)下滑，同年4月16日～17日及5月6日～7日受大雨影響，裂隙加劇、坡體進(jìn)一步滑動(dòng)。該滑坡導(dǎo)致渠道左岸岸坡上一民房拉裂垮塌、渠道沿線岸坡滑動(dòng)，影響渠道施工及運(yùn)營(yíng)安全，威脅附近居民生命財(cái)產(chǎn)安全。深入分析該滑坡的影響因素及其穩(wěn)定性，為滑坡整治提供可靠依據(jù)，以保證渠道正常施工、營(yíng)運(yùn)及附近居民的安全。

1 滑坡特征

1.1 滑坡平面形態(tài)及變形特征

滑坡縱向長(zhǎng)約50m，橫向?qū)捈s40m，滑體厚度0.50m～4.50m，體積約為3500m3～4500m3。滑坡體呈圈椅形，裂縫呈弧形臺(tái)階分布。裂縫寬度為3.00cm～7.00cm，裂縫可見(jiàn)深度0.30m～0.80m，在滑坡體中上部也可見(jiàn)多條羽狀裂縫，延伸長(zhǎng)度一般在5.00m～20.00m左右?；潞缶壦轿灰埔话銥?.30m～0.70m，垂直位移一般為0.50m～0.80m，最大垂直位移為1.2m，后緣傾角一般為43°～58°。

圖1 木梯灣滑坡平面示意

滑動(dòng)帶主要位于崩坡積土層與殘坡積分層界面、局部位于土層與基巖分界處，滑動(dòng)帶土芯含水量明顯增大，土體很濕-飽水。

在滑坡后緣地帶，表層雖由粘土夾塊石組成，滑坡陡壁已形成，但局部可見(jiàn)明顯的擦痕，水平、垂直位移變形較大，水平位移約為3cm～5cm，垂直位移約為0.3m～1.0m，后緣傾角約為50°。

在滑坡體上，可見(jiàn)滑動(dòng)臺(tái)階及拉張裂隙，縫寬2cm～6cm，延伸長(zhǎng)度一般5m～15m，平臺(tái)上房屋向斜坡內(nèi)側(cè)方向傾斜，在滑坡體地表中下部可見(jiàn)剪切裂隙。

在滑坡體前緣地帶，滑舌基本形成，并伴有鼓張裂隙及扇形裂隙產(chǎn)生，且有滲水溢出。因此，可推斷滑坡體前緣地帶滑動(dòng)面已基本形成。

1.2 滑坡物質(zhì)組成

該滑坡主要發(fā)生在第四系全新統(tǒng)崩坡積層(co1+dlQ4)上，滑坡體物質(zhì)組成主要為含碎石粘土及碎(塊)石，滑坡范圍內(nèi)連續(xù)分布，結(jié)構(gòu)松散，局部稍密，碎塊石成分主要為砂巖，塊徑一般10mm～200mm、最大可達(dá)500mm，滑床為侏羅系中統(tǒng)遂寧組(J2sn)砂質(zhì)泥巖，薄層狀構(gòu)造，產(chǎn)狀152°∠2°～4°?；鶐r面傾斜坡度較大，一般15°～30°。

2 滑坡影響因素

2.1 地質(zhì)條件的影響

木梯灣滑坡滑動(dòng)帶主要位于崩坡積土層與殘坡積分層界面、局部位于土層與基巖分界處。崩坡積層物質(zhì)組成主要為含碎塊石粘土及碎塊石，結(jié)構(gòu)松散、局部稍密，易于水體入滲，下層殘坡積層土性為粘土，透水性差，基巖為遂寧組砂質(zhì)泥巖，巖層上部風(fēng)化強(qiáng)烈，巖性軟弱，滲透性差，物理力學(xué)性質(zhì)差。由于上部土體入滲性強(qiáng)，下部土巖體透水性差、力學(xué)強(qiáng)度低，在集中強(qiáng)降雨的作用下，滲入土體的降水不能及時(shí)排走，導(dǎo)致土體剪脹性增大，坡體易沿軟弱結(jié)構(gòu)面變形滑動(dòng)。

1.第四系滑坡堆積層 2.第四系崩坡積層 3.第四系殘坡積層 4.侏羅系中統(tǒng)遂寧組地層 5.塊石夾粘土 6.粘土 7.砂質(zhì)泥巖 8.滑弧位置及延伸方向 9.裂縫

2.2 地形坡度的影響

根據(jù)地質(zhì)測(cè)繪顯示，場(chǎng)地斜坡坡向一般136°～147°，與巖層傾向(152°∠2°～4°)基本一致，構(gòu)成順向坡結(jié)構(gòu)，為滑坡發(fā)生提供重要地形條件。另外，場(chǎng)地地形坡度一般在18°～27°，局部達(dá)到35°，地形坡度較大，地勢(shì)較陡，基巖面傾斜度一般15°～30°，亦較陡，原始地形坡度陡及基巖面傾斜度較大也是影響該滑坡的重要因素。

2.3 降雨的影響

降水是引起斜坡變形滑動(dòng)的重要因素，主要體現(xiàn)在兩方面：一是增大斜坡土體的容重、降低土體抗剪強(qiáng)度，二是對(duì)潛在滑移面的潤(rùn)滑和軟化、降低斜坡穩(wěn)定性[1～3]。2016年4月至5月是當(dāng)?shù)乇┯昙竟?jié)，長(zhǎng)時(shí)間的集中暴雨導(dǎo)致大量雨水快速滲入坡體的松散崩坡積土層內(nèi)，而下部的粘土層及強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖透水性弱，滑坡后緣匯積了大量雨水，加之滑坡地帶排水不暢，雨水沿土體迅速滲透，土體容重增大、抗剪強(qiáng)度降低，孔隙水壓力增大，致使斜坡土體開(kāi)裂變形。雨水滲透到裂縫中，起到潤(rùn)滑軟化作用[4]，促進(jìn)了滑動(dòng)面的形成，最終導(dǎo)致木梯灣滑坡形成。

2.4 人為因素的影響

人為擾動(dòng)是誘發(fā)滑坡的直接因素[5～6]，滑坡場(chǎng)地原始地形為崩坡積體堆積形成的斜坡臺(tái)地，渠道軸線沿斜坡坡腳通過(guò)，渠道施工及施工場(chǎng)地平整對(duì)斜坡進(jìn)行開(kāi)挖，導(dǎo)致坡體臨空，而開(kāi)挖后邊坡坡度又較陡，直接導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)滑動(dòng)。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 穩(wěn)定性驗(yàn)算

根據(jù)滑面的形狀及場(chǎng)地地形地質(zhì)條件，采用瑞典條分法對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。瑞典條分法是一種簡(jiǎn)化計(jì)算方法，它的原理是沿滑弧將滑體劃分為一定寬度的豎向土條，然后按照平面進(jìn)行計(jì)算。這種方法不考慮土條之間的相互作用力。

圖3 瑞典條分法滑面邊坡計(jì)算示意

其計(jì)算公式見(jiàn)式(1)、(2)、(3)

(1)

式中： 孔隙水壓力NWi=γwhiwlicosθi，即近似等于滑潤(rùn)面以下土體的面積hiwlicosθi乘以水的容重γw；

滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力

TDi=γwhiwlisinβicos(θ-βi)

(2)

滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面分力

RDi=γwhiwlisinβisin(θi-βi)

(3)

Kf——穩(wěn)定系數(shù)；

Wi——第i條塊的重量(kN/m)；

ci——第i計(jì)算條塊滑面凝聚力(kPa)；

φi——第i計(jì)算條塊滑面內(nèi)摩擦角(°)；

θi——第i計(jì)算條塊滑面傾角(°)；滑面傾向與滑動(dòng)方向相同時(shí)取正值，滑面傾向與滑動(dòng)方向相反時(shí)取負(fù)值；

βi——第i計(jì)算條塊地下水流向(°)；

li——第i計(jì)算條塊滑面長(zhǎng)度(m)；

A——地震加速度(g)。

對(duì)滑坡主滑面3-3′斷面進(jìn)行了穩(wěn)定性驗(yàn)算，根據(jù)對(duì)滑坡土體的取樣室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鉆探土體性狀，計(jì)算指標(biāo)取值見(jiàn)表1，利用公式(1)-(3)，通過(guò)計(jì)算，得出斜坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.91，說(shuō)明滑坡處在不穩(wěn)定狀態(tài)。

表1滑坡計(jì)算參數(shù)取值

3.2 滑坡推力計(jì)算

(4)

式中：Hs——推力(kN)；

Ks——設(shè)計(jì)的安全系數(shù)；

Ti——條塊重量在滑面切線方向上的分力(kN)。

對(duì)3-3′主滑斷面進(jìn)行推力計(jì)算：

當(dāng)K=1.0時(shí)，滑體前緣推力值為71.30t/m；

當(dāng)K=1.3時(shí)，滑體前緣推力值為126.61t/m。

計(jì)算出的滑坡推力值較大，說(shuō)明滑坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不利于滑坡穩(wěn)定的情況(如暴雨、人為擾動(dòng)、震動(dòng)等)，斜坡將進(jìn)一步滑動(dòng)。

4 結(jié)論

(1)木梯灣滑坡為小型淺層土層滑坡，滑動(dòng)帶主要位于崩坡積土層與殘坡積分層界面、局部位于土層與基巖分界處。崩坡積層物質(zhì)組成主要為含碎塊石粘土及碎塊石，基巖為遂寧組砂質(zhì)泥巖；

(2)滑坡的主因是滑坡體組成物質(zhì)上部結(jié)構(gòu)松散、利于地下水下滲，而下部巖土層滲透性較差，導(dǎo)致滲入土體的降水不能及時(shí)排走，引起土體性質(zhì)變差、剪脹性增大；其次地形坡度較大、且為順向坡，也為滑坡提供了重要地形條件；最后人為因素的影響及集中強(qiáng)降雨是誘發(fā)滑坡的直接原因；

(3)利用瑞典條分法對(duì)滑坡主斷面進(jìn)行計(jì)算得出斜坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.91，說(shuō)明滑坡處在不穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)滑坡穩(wěn)定系數(shù)K=1.0時(shí)，滑體前緣推力值為71.30t/m；當(dāng)K=1.3時(shí)，滑體前緣推力值為126.61t/m。計(jì)算出的滑坡推力值較大，說(shuō)明滑坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。