牛犢山西側(cè)滑坡穩(wěn)定性分析★

理繼紅 李 偉 何 偉 李 明 甘飛飛

(1.江蘇省地質(zhì)調(diào)查研究院，江蘇 南京 210018； 2.河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 211100)

1 滑坡概況

牛犢山正中假日酒店西側(cè)滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)位于宜興市張渚鎮(zhèn)主城區(qū)牛犢山山體的東側(cè)，正中假日酒店西側(cè)，牛犢山地貌單元屬于構(gòu)造剝蝕低山地貌。牛犢山山體總體地勢(shì)中間高，兩側(cè)低，因酒店建設(shè)等原因，山體東側(cè)進(jìn)行過切坡活動(dòng)，切坡后邊坡坡度可達(dá)70°～75°，形成了高陡邊坡。2016年7月2日，受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，正中假日酒店西側(cè)山體發(fā)生滑坡，滑坡總方量約3 000 m3(見圖1)。目前，滑坡堆積體尚未進(jìn)行有效的處置，僅在緊鄰酒店建筑區(qū)采取了清除滑坡堆積體、坡腳修建擋土墻等應(yīng)急措施。由于勘查區(qū)邊坡高差大，巖土體工程地質(zhì)條件差，在強(qiáng)降雨等因素的作用下，邊坡仍有進(jìn)一步發(fā)生滑坡的可能，滑坡對(duì)酒店及相關(guān)人員等構(gòu)成了威脅，需要對(duì)牛犢山正中假日酒店西側(cè)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析。

2 滑坡地質(zhì)條件

2.1 地層巖性

前第四紀(jì)地層，宜興市地層屬揚(yáng)子地層區(qū)江南地層小區(qū)，地層發(fā)育較為齊全。南部低山丘陵區(qū)基巖大多出露地表，其中，絕大部分為沉積巖地層，北部平原區(qū)大多被第四系松散層覆蓋，境內(nèi)出露的地層主要有：奧陶系下統(tǒng)(O1)、志留系上統(tǒng)(S3)、泥盆系、石炭系(C)、二疊系(P)、三疊系中下統(tǒng)(T1-2)、白堊系上統(tǒng)(K2)。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，勘查區(qū)及周邊地層主要為二疊系、三疊系、侏羅系、白堊系，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及鉆孔資料，勘查區(qū)前第四紀(jì)地層為白堊系上統(tǒng)赤山組的泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖。

第四紀(jì)地層，勘查區(qū)內(nèi)廣泛分布，大部分直接覆蓋于基巖上部，其巖性、成因、厚度變化較大，主要由含碎石粉質(zhì)粘土組成。含碎石粉質(zhì)粘土：灰黃～黃褐色，結(jié)構(gòu)松散，局部含植物根系，主要成分為粉質(zhì)粘土、碎石，粉質(zhì)粘土含量70%～80%，碎石含量20%～30%，粉質(zhì)粘土含有機(jī)質(zhì)，少量鐵錳質(zhì)浸染，碎石粒徑一般為1 cm。

2.2 水文地質(zhì)條件

勘查區(qū)及周邊地下水類型主要有松散巖類孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。

松散巖類孔隙水。松散巖類孔隙地下水主要賦存于第四系松散地層中，含水層(組)巖性為粉質(zhì)粘土夾碎石，富水性較差，單井涌水量一般小于10 m3/d，水位埋深受大氣降水和地形地貌控制，補(bǔ)給來源主要是大氣降水，排泄方式主要是蒸發(fā)和補(bǔ)給下部基巖裂隙水。

基巖裂隙水。主要賦存在赤山組(K2c)泥質(zhì)粉砂巖、砂礫巖節(jié)理、裂隙中，其富水性受巖性、構(gòu)造和降雨、匯水條件控制，含水層補(bǔ)給來源為潛水和大氣降水，地下水徑流緩慢，除向深部排泄外，還向下伏地層滲入。

2.3 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘探深度范圍內(nèi)揭露的巖土層特征，按其成因、類型、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的差異劃分為3個(gè)工程地質(zhì)層。各孔地層分布見鉆孔柱狀圖，各巖土層工程地質(zhì)特征分層描述如下：

①層含碎石粉質(zhì)粘土：灰黃～黃褐色，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，局部含植物根系，主要成分為粉質(zhì)粘土、碎石，粉質(zhì)粘土含量70%～80%，碎石含量20%～30%，粉質(zhì)粘土含有機(jī)質(zhì)，少量鐵錳質(zhì)浸染，碎石粒徑一般為1 cm。除J10鉆孔外，其余勘查孔均有揭露，厚度1.0 m～2.0 m，厚度不均。

②-1層泥質(zhì)粉砂巖(K2c)：灰白～紅褐色，夾砂礫巖透鏡體，局部含泥質(zhì)團(tuán)塊，巖芯呈短柱狀～碎塊狀，局部呈砂土狀，巖芯長(zhǎng)度2 cm～15 cm，巖體完整程度為較破碎～破碎，風(fēng)化程度為中等風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化，屬軟巖～較軟巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)～Ⅴ級(jí)?？辈閰^(qū)內(nèi)均有分布，厚度變化大，揭露厚度3.5 m～33 m。

②-2層砂礫巖(K2c)：紫紅～磚紅色，夾泥質(zhì)粉砂巖透鏡體，巖性呈短柱狀～長(zhǎng)柱狀，巖芯長(zhǎng)度2 cm～35 cm，巖體完整程度為較破碎～較完整，風(fēng)化程度為微風(fēng)化～中等風(fēng)化，錘擊聲較清脆，有回彈，較難擊碎，屬堅(jiān)硬巖～較硬巖，巖體基本質(zhì)量等級(jí)屬于Ⅱ級(jí)～Ⅲ級(jí)?？辈閰^(qū)內(nèi)分布有限，勘查孔J1，J2，J3有揭露，厚度4.3 m～13.5 m。

2.4 物理力學(xué)條件

針對(duì)①層含碎石粉質(zhì)粘土，共取試樣3組進(jìn)行常規(guī)物理指標(biāo)測(cè)試，包括重度、含水率、比重、密度、液限、塑限等(見表1)，1組試樣進(jìn)行飽和快剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表1。土體試驗(yàn)均參照GB 50021—2001巖體工程勘察規(guī)范(2009版)和GB/J 50123—1999土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(2007版)[1]進(jìn)行。針對(duì)②-1層泥質(zhì)粉砂巖，共取試樣1組進(jìn)行天然狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，共取試樣4組進(jìn)行飽和狀態(tài)單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。巖體試驗(yàn)均參照GB 50021—2001巖體工程勘察規(guī)范(2009版)、GB/T 50266—2013工程巖體試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[2]進(jìn)行，試驗(yàn)得到干燥狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度12.1 MPa，飽和狀態(tài)下單軸抗壓強(qiáng)度7.79 MPa。

表1 宜興市張渚鎮(zhèn)牛犢山正中假日酒店西側(cè)滑坡①土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

3.1 計(jì)算工況、計(jì)算參數(shù)

本次穩(wěn)定性計(jì)算選取勘查區(qū)具有代表性的1—1′,3—3′,4—4′剖面作為計(jì)算剖面。分析滑坡在自重和暴雨工況下的穩(wěn)定性。

項(xiàng)目區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害類型為淺層強(qiáng)風(fēng)化軟巖切層滑坡，滑動(dòng)面呈圓弧形，產(chǎn)生于邊坡坡體內(nèi)部。根據(jù)DZ/T 0219—2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[3]5.3條中的推薦，采用瑞典條分法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[4-6]，利用畢肖普(Bishop)法、簡(jiǎn)布(Janbu)法對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。

勘查區(qū)滑坡經(jīng)滑動(dòng)后原始地形條件已發(fā)生改變，為更好更真實(shí)的掌握滑坡體各土層的性質(zhì)，在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用參數(shù)反演的方法對(duì)代表性剖面進(jìn)行反演，從而更精確的得出滑帶土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角，反過來更加精確地反映滑坡體現(xiàn)狀穩(wěn)定性。穩(wěn)定性計(jì)算過程中以室內(nèi)土樣試驗(yàn)所得到的參數(shù)為基礎(chǔ)，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)類比法和參數(shù)反演等方法確定巖土體的穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)。計(jì)算參數(shù)如表2所示。

表2 牛犢山正中假日酒店西側(cè)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算推薦參數(shù)表

3.2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)DZ/T 0219—2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范要求，滑坡采用瑞典條分法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，采用簡(jiǎn)布法和畢肖普法進(jìn)行穩(wěn)定性校核?；路€(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表3,圖2～圖7。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，自重工況下1—1′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑動(dòng)面位于①層含碎石粉質(zhì)粘土內(nèi)部，呈圓弧形，從坡體中部土巖交界面附近剪出。

自重工況下3—3′剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑動(dòng)面呈圓弧形，穿越①層含碎石粉質(zhì)粘土、②-2層砂礫巖、②-1層泥質(zhì)粉砂巖從坡體中下部應(yīng)力集中下部位剪出。

自重工況下4—4′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡巖土體蠕滑變形持續(xù)發(fā)展到一定程度后，坡體有可能發(fā)生滑動(dòng)破壞，滑動(dòng)面呈圓弧形，穿越①層含碎石粉質(zhì)粘土、②-1層泥質(zhì)粉砂巖從坡體中下部應(yīng)力集中下部位剪出。

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果與滑坡現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查時(shí)穩(wěn)定性初步判斷結(jié)果基本吻合。

表3 牛犢山正中假日酒店西側(cè)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語

1)調(diào)查區(qū)已發(fā)生滑坡總方量約3 000 m3，滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)包括致災(zāi)區(qū)內(nèi)約4 642.7 m2的坡體和承災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)約為3 575.3 m2的酒店房屋建筑及休閑區(qū)，本次滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級(jí)為二級(jí)，對(duì)滑坡體采取包括工程措施在內(nèi)的綜合治理措施是十分必要的。

2)根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果，在自重工況下，牛犢山正中假日酒店西側(cè)邊坡坡體處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)；在自重+暴雨工況下，坡體處于基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，邊坡巖土體蠕滑變形持續(xù)發(fā)展到一定程度后，坡體有可能進(jìn)一步發(fā)生滑動(dòng)破壞。

3)鑒于邊坡已發(fā)生滑坡，坡體目前穩(wěn)定性較差，治理工程施工前建議組織專人對(duì)勘查區(qū)滑坡進(jìn)行定期巡查、監(jiān)測(cè)，定期測(cè)量記錄，一旦出現(xiàn)異常情況及時(shí)上報(bào)相關(guān)單位，在降雨期間需加大監(jiān)測(cè)力度。