黃土—鋁質(zhì)泥巖接觸面滑坡成因及穩(wěn)定性評價

劉 寧 寧

(山西省勘察設(shè)計研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 工程概況

擬建呂梁某合金鋁項目廠外氧化鋁輸送系統(tǒng)位于嵐漪河南側(cè)，地貌單元屬于黃土高原梁峁區(qū)，山頂呈圓峁狀，山梁呈波浪式，近南北向分布。山梁兩側(cè)為沖溝及其支溝，廠外氧化鋁輸送系統(tǒng)4號～6號轉(zhuǎn)運站段存在一古滑坡群[1]。山梁兩側(cè)形成的深切溝谷橫截面上游多呈“V”字形，個別溝谷下游呈“U”形，樹枝狀沖溝極其發(fā)育，溝谷兩側(cè)坡度為20°～60°之間，局部地段可達80°以上，地形起伏較大，總體地勢呈南高北低。溝谷最低標高為880.0 m，峁頂最高標高1 006.0 m，相對高差為126.0 m。

2 滑坡巖土構(gòu)成及巖性特征

滑坡體巖性主要由①層粉質(zhì)黏土、②層卵石、③層粉質(zhì)黏土、④層鋁質(zhì)泥巖以及⑤層粉質(zhì)黏土構(gòu)成。①層粉質(zhì)黏土、②層卵石、③層粉質(zhì)黏土主要成因是由于滑坡蠕滑過程中后緣向前推移錯落堆積形成；④層鋁質(zhì)泥巖為灰白～灰綠色，富含氧化鋁，受水浸濕后軟化。該層較連續(xù)，產(chǎn)狀為傾向270°，傾角7°～8°。

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡形態(tài)特征

根據(jù)外業(yè)調(diào)查，滑坡平面形態(tài)呈扇形，在空間上形成圈椅狀，該滑坡群是由5個多級滑坡組成?；氯褐骰较蚣s270°，最大滑距約27.0 m，主軸最長約140 m，寬度約250 m，滑坡群面積約23 495 m2，滑體厚度約2.0 m～18.0 m，滑坡總體積約21×104m3，在斷面形態(tài)上表現(xiàn)出臺階狀?；氯褐芙缑黠@，滑坡從坡面剪出，向前推移距離較遠[2]。H2，H3，H4，H5(如圖1所示)滑坡滑動面位于鋁質(zhì)泥巖層，H6滑坡滑動面位于粉質(zhì)黏土層[3,4]?；w沖溝發(fā)育，具典型的雙溝同源、溯源侵蝕特征。

3.2 滑坡體特征

根據(jù)勘探資料及野外調(diào)查，滑坡體主要由第四系全新統(tǒng)崩坡積物粉土、粉質(zhì)黏土及卵石構(gòu)成，H2滑動面上部土體較為破碎，下部土體較為完整，滑體在剖面形態(tài)上呈多級臺階狀，H3滑坡坡體上出現(xiàn)卵石反翹現(xiàn)象?？傮w來說，H2，H3，H4，H5，H6滑坡變形處于蠕變狀態(tài)。

3.3 滑動面(帶)特征

根據(jù)本次勘察結(jié)果，H2，H3，H4，H5滑坡滑動面位于第④層鋁質(zhì)泥巖層，H6滑坡滑動面位于下部1.0 m為鋁質(zhì)泥巖的③層粉質(zhì)黏土層。鋁質(zhì)泥巖層層厚12 cm～20 cm，滑面傾向總體為270°左右，滑面坡度介于6°～8°之間。

探槽揭露滑面附近土體含水量較高。TC1(H2)滑面埋深4.2 m，滑面特征為滑面位于鋁質(zhì)泥巖層中，滑面附近土體較為破碎，滑面有光澤，擦痕明顯。TC8(H6)滑面埋深7.8 m，滑面特征為滑面位于粉質(zhì)黏土層中，滑面下部1.0 m為鋁質(zhì)泥巖；滑面光滑有光澤，擦痕明顯。各探槽揭露情況見圖2，圖3。

3.4 滑床特征

滑床與滑動面相互依附，滑床為新近系上新統(tǒng)棕褐色粉質(zhì)黏土，土質(zhì)堅硬，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)構(gòu)面傾向255°～265°，傾角6°～10°，屬順向坡。該層粉質(zhì)黏土上部為12 cm～20 cm厚鋁質(zhì)泥巖，下部為半膠結(jié)卵石，滑坡體沿鋁質(zhì)泥巖層表面向下滑動。

3.5 滑坡后緣特征

滑坡后壁巖性組成主要為粉質(zhì)黏土及厚層卵石，后壁高約42 m，后壁坡向約270°，坡度約35°～52°，由于坡頂崩塌體的堆積，H2，H3滑坡后壁較緩，H4，H5，H6滑坡后壁較陡立，卵石裸露。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該滑坡為古滑坡，滑坡后壁較難找到明顯擦痕。后壁與滑體交界部位南北向裂縫被崩塌體覆蓋，整個交界部位土體向下凹陷。

3.6 滑坡前緣特征

H2，H3，H4，H5，H6滑坡前緣巖性組成是粉質(zhì)黏土，根據(jù)探槽揭露情況，從斷面形態(tài)上來看滑帶在前緣沿鋁質(zhì)泥巖產(chǎn)狀延展，地層剪出口高于滑坡前路面3 m～13 m，剪出方向具有順向的地層傾向特征，剪出口產(chǎn)狀為270°∠7°。

3.7 滑坡體裂縫分布特征

本次勘察滑坡體裂縫較為發(fā)育，裂縫主要分布于滑坡H2，H3，H4，H5，H6后壁與滑體交界部位，從現(xiàn)場勘察及地質(zhì)資料分析，該裂縫群平行且近南北向展布，屬于張拉型裂縫[5]，寬度較寬，該裂縫群表面被坡頂崩坡積物覆蓋，后緣平臺被切割成多級小臺坎。

3.8 滑坡規(guī)模及分類

根據(jù)GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規(guī)范第6.1節(jié)劃分標準，該滑坡體積約21×104m3，屬中型滑坡；滑動面埋深最大為18 m，屬中層滑坡；運動形式為推移式滑坡。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 定性分析

從滑坡地形、地貌及工程巖土性質(zhì)分析，H2，H3，H4，H5，H6滑坡后緣壁張拉裂縫較為發(fā)育，滑動面為鋁質(zhì)泥巖層，該層層厚12 cm～20 cm，滑面傾向總體為270°左右，滑面坡度介于6°～8°之間。滑動面上部土體較為破碎，下部較為完整，滑體在剖面形態(tài)上呈多級臺階狀?；才c滑動面相互依附，滑床為新近系上新統(tǒng)棕褐色粉質(zhì)黏土，土質(zhì)堅硬，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，結(jié)構(gòu)面傾向255°～265°，傾角6°～10°，屬順向坡?？辈炱陂g，探槽揭露滑面附近土體含水量較高，滑面光滑有光澤，擦痕明顯，指向滑動方向。因此，H2，H3，H4，H5，H6滑坡當前處于蠕變狀態(tài)，隨著地表水的下滲，滑面會繼續(xù)軟化[6]，仍會緩慢地發(fā)生滑動?？傮w認為，滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在人工擾動[7]等外界因素誘發(fā)作用下，滑坡復活可能性較大。

4.2 定量計算

4.2.1 計算方法

該段滑坡為黃土滑坡，滑動面主要沿下覆鋁質(zhì)泥巖、粉質(zhì)黏土展布，為折線形滑動面。根據(jù)GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范附錄A及條文說明第5.24條，對該滑坡采用傳遞系數(shù)法隱式解進行整體穩(wěn)定性定量評價和推力計算。

4.2.2 計算荷載組合與計算工況

1)荷載組合。

a.自重。自重為坡體巖土體的自重。b.地下水作用力。根據(jù)對水文地質(zhì)條件的調(diào)查，滑坡地下水類型主要為上層滯水。上層滯水分布極不均勻，以天然降水為主要補給來源，以泉水的形式排泄，出露于下部卵石層或溝底卵石沖積物中?；嬉陨衔窗l(fā)現(xiàn)地下水。穩(wěn)定性計算時不考慮水的滲流力對滑坡穩(wěn)定性的影響，對于水的因素只考慮增加滑體容重和削弱滑動帶抗剪強度[8]。

2)工況組合。

根據(jù)GB/T 38509—2020滑坡防治設(shè)計規(guī)范對該滑坡分為以下兩種工況進行分析：a.工況一：自重；b.工況二：自重+暴雨或連續(xù)降雨。

4.3 計算參數(shù)的選取

滑坡土體天然重度采用室內(nèi)試驗指標統(tǒng)計的平均值，土體飽和重度通過計算確定，計算公式：ρsat=(ds+e)/(1+e)×ρw。

滑面強度參數(shù)取值根據(jù)土工試驗值及反算綜合[9]確定。計算工況一時，取天然重度、天然內(nèi)摩擦角、天然內(nèi)聚力；計算工況二時，取飽和重度、飽和內(nèi)摩擦角、飽和內(nèi)聚力?；瑤Ц浇枯^高，本次計算過程中天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)抗剪強度指標接近。滑坡滑面c,φ值建議值表見表1。

表1 滑坡滑面c，φ值建議值表

4.4 穩(wěn)定性計算結(jié)果

選取滑坡H2—H2′，H3—H3′，H4—H4′，H5—H5′，H6—H6′剖面進行計算，評價結(jié)果為工況一條件下，H2—H2′，H3—H3′,H4—H4′,H5—H5′剖面穩(wěn)定系數(shù)1.05≤Fs<1.35，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，H6—H6′ 剖面穩(wěn)定系數(shù)Fs<1.00，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；工況二條件下，5個剖面穩(wěn)定系數(shù)Fs<1.00，均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

1)擬建呂梁某合金鋁項目廠外氧化鋁輸送系統(tǒng)滑坡滑床為新近系上新統(tǒng)鋁質(zhì)泥巖，該層表層微風化，具有遇水易泥化、不透水性的特征，其抗剪強度遇水后迅速降低，是滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。2)粉質(zhì)黏土—鋁質(zhì)泥巖是古滑坡的滑帶，滑坡形成機制為地下水滲透到基巖表面并在基巖面停滯形成一個隔水層，大大降低了接觸面土體的抗剪強度，當抗剪強度小到不至于抵抗下滑力的時候，基巖接觸面的黃土體就會沿著基巖面發(fā)生滑動，最終導致滑坡的發(fā)生。3)通過定性分析與定量評價，H2，H3，H4，H5，H6滑坡當前處于蠕變狀態(tài)，隨著地表水的下滲，滑面會繼續(xù)軟化，仍會緩慢地發(fā)生滑動。4)自重+暴雨或連續(xù)降雨工況條件下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可采取抗滑樁或錨桿格構(gòu)進行治理。