延安能源化工廠西區(qū)滑坡特征與變形原因分析＊

侯仰慶，金 鑫

（1.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100055）

1 概況

延安能源化工程西區(qū)滑坡項(xiàng)目位于延安市富縣境內(nèi)，具體位置在富縣縣城南側(cè)洛陽村、段家莊村附近。因受地形限制，洛河將廠區(qū)分為四個(gè)區(qū)域，分別為：東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)（污水處理廠）及北區(qū)（綜合行政管理區(qū)）。由于整個(gè)工廠用地分散在洛河兩岸，兩座跨河大橋?qū)⒏鱾€(gè)廠區(qū)之間聯(lián)系起來，形成一個(gè)有機(jī)的整體。其中西區(qū)位于洛陽村西側(cè)洛河西岸的山坡地上，占地面積約為782462.555m2。此次治理項(xiàng)目就位于這個(gè)區(qū)域，有北連接線滑坡及A邊坡兩處滑坡。如圖1所示。

圖1 平面示意圖

2 工程地質(zhì)與環(huán)境條件

2.1 地形地貌

滑坡位于段家莊村扶塔山、花梁山及菜子梁上。此處地形起伏較大，地勢西高東低，坡面陡坎較多，主要為黃土質(zhì)邊坡。坡面植被覆蓋相對較好，局部地段撂荒。溝谷下切較深，存在多處老滑坡。

2.2 地層巖性

地層主要分布有耕植土、黃土狀土，土質(zhì)欠均勻，可見異性土塊，局部鈣質(zhì)結(jié)核富集，含植物根，大孔發(fā)育，塊團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，硬～堅(jiān)硬。滑坡堆積物主要為粉質(zhì)粘土，結(jié)構(gòu)雜亂且局部有裂隙，含水率較高。此處黃土土質(zhì)較均勻，偶見蝸牛殼狀碎片，針狀孔隙發(fā)育。古土壤土質(zhì)不均勻，有白色鈣質(zhì)條紋及結(jié)核，呈團(tuán)塊狀結(jié)構(gòu)，并有針狀孔隙且較堅(jiān)硬。砂巖及泥巖，強(qiáng)風(fēng)化至微風(fēng)化，巖層接近水平。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

在區(qū)域大地構(gòu)造位置上，位于中朝準(zhǔn)地臺-陜甘寧臺坳-陜北臺凹。此處褶皺和斷裂較少，大部分位于陜北臺凹向斜構(gòu)造的東側(cè)，區(qū)內(nèi)巖體較穩(wěn)定。新構(gòu)造運(yùn)動在本區(qū)中生代及新生代地層中變化不明顯，褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育，屬于新構(gòu)造運(yùn)動相對穩(wěn)定區(qū)。整體呈現(xiàn)出間歇性緩慢抬升的狀態(tài)。

2.4 氣象條件

本區(qū)域?qū)倥瘻貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，具有西北內(nèi)陸黃土高原的氣候特征。本區(qū)域多年平均氣溫為9.3℃，極端最高氣溫達(dá)38.7℃，極端最低氣溫可低至-26.3℃。

2.5 水文地質(zhì)條件

1）地表水。此區(qū)域內(nèi)唯一河流為屬黃河水系的洛河，主要發(fā)源于白于山郝莊梁，由北向南橫穿富縣城區(qū)。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，自1960-2009年，近50年的平均降水量為550.8mm，最大降水量（1961年）為732.0mm，最小降水量也有499.1mm。降雨多集中于7、8、9三個(gè)月，其全年降水量占比有60%之多，且暴雨居多。

2）地下水。淺部土層中的地下水屬于暫時(shí)性上層滯水，其水位動態(tài)變化主要受地表水體、大氣降水、地面蒸發(fā)等因素的影響，并隨氣候而變化。基巖裂隙水從基巖出露的地方以下降泉的形式排出。北連接線滑坡有較為豐富的巖層裂隙水，該裂隙水日出水量約為110m3/d，該處地下水早先為長流水。

3 滑坡變形特征與原因分析

3.1 北連接線滑坡特征

本處因由道路開挖而引起老滑坡局部復(fù)活的次級滑坡。按照滑坡產(chǎn)生順序，將老滑坡定為一級滑坡，此處次級滑坡定為二級滑坡。邊坡高度約44m，滑坡長度約150m，滑坡外緣距路中最大91m，滑坡體最大厚度約17m，后緣高度20m左右，總滑移土方約7萬方。2013年6月北連接線出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，同年8月，北連接線靠近A邊坡局部發(fā)生第一次滑塌，2014年 7月 18日北連接線 NK1+900～NK2+050右側(cè)邊坡發(fā)生滑坡。

一級滑坡：周界比較清晰，屬于老滑坡?；轮芙绫容^清晰，后緣呈現(xiàn)圈椅狀。后壁傾角50°至60°，滑坡主軸傾向NE76°，滑體后部滑面位于土層內(nèi)部，中前部滑面位于泥巖層內(nèi)，滑體厚度約30m。老滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，北連接線修建時(shí)將開挖棄土均堆放至老滑坡前緣，故進(jìn)一步增大了滑坡體的抗力。老滑坡滑帶土為泥巖全風(fēng)化層，黃綠色，層厚40cm，天然狀態(tài)下為飽水狀態(tài)，風(fēng)化后粘滑細(xì)膩，鉆孔巖芯中泥巖頂面存在40cm的粘滑泥巖所形成的粘土層，由于滑體長期未活動，滑面已重新膠結(jié)，擦痕不明顯，巖芯用手拉即明顯伸長彎曲，榔頭輕敲不碎，但會引起下陷。

二級滑坡：是失穩(wěn)段，滑坡后壁呈現(xiàn)圈椅狀，裂縫明顯，滑體由于在路基開挖后經(jīng)過多次滑動，造成現(xiàn)滑體內(nèi)裂隙無處不在。前緣滑面位于土石接觸面，沿土石界面有地下水出露?；瑒訋辄S綠色泥巖形成的飽水粘土，開挖邊坡三疊系瓦窯堡組砂巖之上可見清晰滑面，滑面高度自南向北逐漸變低?；孀畲舐裆罴s15～20m，滑面后緣傾角45～50度左右，滑坡主軸走向NE76°，該滑坡滑動面（帶）呈上陡下緩的形態(tài)。經(jīng)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 A邊坡滑坡特征

2013年6月，A邊坡坡頂有裂縫產(chǎn)生，2014年9月北連接線滑坡發(fā)生的同時(shí)A邊坡發(fā)生較大變形，裂縫加大且上下貫通，根據(jù)最新的A邊坡監(jiān)測報(bào)告，A邊坡仍在以0.65mm/d的速率繼續(xù)變形。A邊坡滑坡與北連接線滑坡性質(zhì)相同，都是由于道路開挖使老滑坡局部復(fù)活而形成的次級滑坡。

A邊坡滑坡呈圈椅狀，裂縫明顯，滑體由于路基開挖發(fā)生滑動，但因坡腳護(hù)面墻施工已完成及下伏砂巖性質(zhì)較好，造成現(xiàn)滑體前部僅發(fā)生少量水平位移，后部坡體下錯，坡體裂隙發(fā)育，前緣坡腳護(hù)面墻出現(xiàn)鼓脹裂縫?；潞蟊趦A角60°～80°，滑坡主軸滑向NE48°，滑面埋深最大約20m，推測前緣滑面位于坡腳護(hù)面墻下2～5m，滑動帶為黃綠色泥巖形成的飽水粘土，滑面高度自南向北逐漸變低。經(jīng)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 滑坡變形產(chǎn)生的原因分析

各級滑體滑動面（帶）均為由侏羅系下統(tǒng)富縣組黃綠色泥巖所形成的飽水粘土，呈黃綠色，滑動帶厚度5～40cm，自上而下逐漸變薄，遇水粘滑，擦痕清晰?；庐a(chǎn)生原因主要有以下幾方面：

路塹施工后，臨空邊坡體應(yīng)力釋放，坡體產(chǎn)生裂縫，加之下伏砂巖垂直節(jié)理發(fā)育，坡面水下滲通道順暢；坡體滑動前，當(dāng)?shù)卦掷m(xù)多天降雨，持續(xù)降雨使滑坡體含水量增大，在巖石面上存在黃綠色泥巖全風(fēng)化層，此泥巖遇水極易軟化，是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)因；連續(xù)降雨后，由于坡面排水未能及時(shí)完成，土體重量增加，使坡體失穩(wěn)；由于原邊坡體較陡 （1∶0.75），并且坡面未做任何防護(hù)，加之該部位地下水出露，地下水使得泥巖軟化，也促發(fā)了滑體的失穩(wěn)。

地下水和地表水的共同作用也是滑坡變形產(chǎn)生原因之一。此處地下水豐富，年平均降雨量較大，以暴雨居多。因?yàn)辄S土的抗沖蝕能力較差，易在坡體表面形成徑流。所以該邊坡完工后，因降雨而形成的坡面徑流，對坡面的穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響。北連接線滑坡由于坡體滑動，邊坡體形成張拉裂縫，邊坡土體也為之松動，加之該區(qū)域內(nèi)大量發(fā)育落水洞和陷穴，在大氣降雨時(shí)雨水向坡體裂縫、落水洞和陷穴內(nèi)灌入，使水分賦存于坡體之內(nèi)，故為該處提供了穩(wěn)定的水源。

4 滑坡防治措施

滑坡防治措施主要有邊坡體刷坡、回填及順坡，漿砌片石擋墻，微型樁，預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁，錨索地梁及截排水溝等工程。

5 滑坡推力計(jì)算

根據(jù) 《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》的工程級別劃分，該滑坡因受災(zāi)對象、受災(zāi)程度、施工難度及工程投資等因素，將防護(hù)級別定為Ⅰ級。采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，選取計(jì)算結(jié)果較大者作為該滑坡治理工程設(shè)計(jì)時(shí)的控制滑坡推力。北連接線的控制滑坡推力約為663kN/m；A邊坡的控制滑坡推力約為512kN/m。如圖2，3所示。

圖2 北連接線滑坡斷面圖

圖3 A邊坡滑坡斷面圖

6 幾點(diǎn)體會和認(rèn)識

1）滑坡治理應(yīng)遵循盡早治理的防治原則。可以有效減少工程治理的費(fèi)用，縮短工程治理的時(shí)間。本項(xiàng)目由于發(fā)生在當(dāng)?shù)亟涤昶?，坡體遇水失穩(wěn)，沒有及時(shí)治理，導(dǎo)致坡體發(fā)生過一次滑坡，從而大大的增加了滑坡治理的難度，也導(dǎo)致治理成本及工期的增加，影響廠區(qū)整體的建設(shè)進(jìn)度。

2）中、大型復(fù)雜滑坡應(yīng)采取分批次、分時(shí)期治理的原則，尤其是對處在蠕動變形階段的或者已經(jīng)產(chǎn)生輕微變形的滑坡。其次還應(yīng)該重視并做好治理前的應(yīng)急措施，如坡體反壓、坡面臨時(shí)排水等。這些措施的實(shí)施，既能夠有效減少施工的時(shí)間，又能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場的人員及機(jī)械提供一定程度安全保障。

3）此次工程在施工期間曾多處產(chǎn)生變形甚至小規(guī)模位移，嚴(yán)重影響了工程的工期進(jìn)度和廠區(qū)的交通，無形中增大了治理的成本。因此在公路、鐵路或相關(guān)道路等設(shè)計(jì)選線時(shí)，應(yīng)進(jìn)行充分而細(xì)致的地質(zhì)調(diào)查及勘查，應(yīng)盡量避開有中、大型滑坡或多個(gè)滑坡的地段，盡量避開施工開挖后可能發(fā)生較大滑坡的地段，從源頭上減少不必要的投資。

4）預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁是治理中、大型復(fù)雜滑坡的一種效果良好的工程治理措施，以此結(jié)合防、排水等措施，可以取得非常好的治理效果。

5）經(jīng)過一年多的施工治理，現(xiàn)場治理效果基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，滑坡已被治理，坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。