陳倉(cāng)區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及建議

王 博 聞

(寶雞西北有色七一七總隊(duì)有限公司，陜西 寶雞 721000)

滑坡是我國(guó)地質(zhì)災(zāi)害的主要種類之一。它具有分布廣泛、規(guī)模巨大、分布不均、危害嚴(yán)重四個(gè)方面的特點(diǎn)。近年來(lái)，一些處于特殊地質(zhì)地貌環(huán)境的地區(qū)，在人類工程的影響下，頻繁出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災(zāi)害，逐年呈上升趨勢(shì)，嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐幼…h(huán)境及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，威脅人員生命財(cái)產(chǎn)安全。為了盡可能的避免或降低這方面危害，應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合、綜合防治”的原則，即不但要求對(duì)滑坡進(jìn)行有效的治理，同時(shí)更需要認(rèn)識(shí)滑坡的地質(zhì)特征和變形破壞規(guī)律，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性做出正確評(píng)價(jià)，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)做出可靠的預(yù)測(cè)[1]。

滑坡的穩(wěn)定性分析是滑坡災(zāi)害防治的基礎(chǔ)與前提，現(xiàn)階段，分析滑坡穩(wěn)定性有多種理論與方法，但應(yīng)用最為廣泛的主要有極限平衡法和數(shù)值分析法兩種[2]。由于極限平衡法具有明確的物理涵義，工程界普遍應(yīng)用于滑坡的穩(wěn)定性分析中，并作為邊坡設(shè)計(jì)的主要依據(jù)[3]。

1 滑坡特征與成因分析

1.1 滑坡基本特征

1.1.1 地貌地質(zhì)特征

陳倉(cāng)區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡地處陜西省寶雞市北部的黃土梁峁溝壑區(qū)內(nèi)，由南北兩個(gè)古滑坡組成(為方便描述，此后下文將一北一南兩個(gè)滑坡分別定名為1號(hào)、2號(hào)滑坡，見(jiàn)圖1)，地勢(shì)總體北西高而南東低，地面標(biāo)高介于780 m～895 m之間，相對(duì)高差約115 m；縱向可見(jiàn)坡向介于115°～142°之間，坡度總體約10°，坡體上緩下陡。

1.1.2 滑坡形態(tài)特征

1號(hào)滑坡：平面呈矩形，剖面呈上緩下陡的階梯狀。滑坡圈椅構(gòu)造明顯，剪出口、滑覆體存在，但后期改造均明顯。圈椅構(gòu)造的后緣及周界呈陡坎狀，形成后壁及兩側(cè)壁，高2 m～15 m不等，其間呈低洼地形；剪出口處基巖出露相對(duì)較淺，故前期修建了擋墻和微型抗滑樁；滑覆體形成了新的次級(jí)滑坡。后壁頂部標(biāo)高895 m，前緣坡腳水泥廠擋墻邊部標(biāo)高803 m，相對(duì)高差93 m，總體坡度12.5°，長(zhǎng)約420 m，最寬處約280 m，總面積約110 000 m2，平均厚度約18 m，上厚下薄，體積約199.63×104m3，滑向115°(見(jiàn)圖2)，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡，運(yùn)動(dòng)方式為牽引式。

次級(jí)滑坡發(fā)育于1號(hào)滑坡剪出口以下，平面呈半圓形，后緣位于1號(hào)滑坡中部已建擋墻和微型抗滑樁中部及南側(cè)滑體上，次級(jí)滑坡的滑體為1號(hào)滑坡的滑覆體，下滑后導(dǎo)致其上的微型抗滑樁裸露形成后壁，高1 m～6 m，次級(jí)滑坡體寬約為160 m，長(zhǎng)約為140 m，面積約為23 000 m2，平均厚度約13 m，體積約29.41×104m3，滑向90°(如圖3所示)，屬中型堆積層(土質(zhì))滑坡，運(yùn)動(dòng)方式為推移式。

2號(hào)滑坡：位于滑坡區(qū)西南部，屬古滑坡，平面呈舌形，剖面呈階梯狀，上部為梯田，中部北側(cè)經(jīng)人工開(kāi)挖鑿平，現(xiàn)為一石灰廠，下部為人工削坡形成的“臺(tái)階”?；氯σ螛?gòu)造明顯，后緣及周界呈陡坎狀，形成后壁及兩側(cè)壁，高1 m～16 m不等，其間呈低洼地形。后壁頂部標(biāo)高904 m，前緣坡腳水泥廠擋墻邊部標(biāo)高800 m，相對(duì)高差104 m，總體坡度12°，長(zhǎng)約490 m，后窄前寬，最寬處約340 m，面積約121 000 m2，平均厚度約25 m，上厚下薄，體積約302.5×104m3，滑向142°(見(jiàn)圖4)，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡，運(yùn)動(dòng)方式為牽引式。

1.2 滑坡變形破壞特征

1號(hào)滑坡滑體中部施工了的擋墻及微型抗滑樁拉裂破壞，向前位移達(dá)0.5 m～2 m，下部的次級(jí)滑坡下滑導(dǎo)致工程基礎(chǔ)前部下沉脫空，形成次級(jí)滑坡的后壁，高度1 m～6 m，整體下沉，最大可達(dá)1.5 m(見(jiàn)圖2)。次級(jí)滑坡的滑體上逐級(jí)出現(xiàn)不同程度的南北向的橫向拉張裂縫，南側(cè)壁附近出現(xiàn)北西—東西向的縱向拉張裂縫，規(guī)模較大的裂縫可見(jiàn)6條(見(jiàn)圖1)?；虑熬壱?jiàn)多處泉眼，水泥廠房、擋墻、水泥路面可見(jiàn)多處變形開(kāi)裂。

2號(hào)滑坡前緣由水泥廠施工了部分抗滑樁，變形破壞不甚發(fā)育，僅在沒(méi)有施工抗滑樁的滑體上北側(cè)的路面見(jiàn)開(kāi)裂形成拉張裂縫，寬約5 cm～10 cm，長(zhǎng)約30 m，走向約30°。沒(méi)有施工抗滑樁的滑體前緣見(jiàn)多處泉眼。

1.3 滑坡成因分析

1.3.1 滑坡形成的地質(zhì)條件(內(nèi)因)

陳倉(cāng)區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡體范圍內(nèi)，表層分布少量碎石、磚塊、水泥塊及砂等人工雜填土，上部為粉質(zhì)黏土、含砂礫粉質(zhì)黏土及含鈣質(zhì)結(jié)核粉質(zhì)黏土為主的坡積層，垂直裂隙發(fā)育，質(zhì)地疏松，是地表降水良好的下滲通道。下伏白堊系砂礫巖、砂巖地層，地層頂部見(jiàn)厚約0 m～5 m的強(qiáng)風(fēng)化帶，呈碎石土狀，頂部以下風(fēng)化強(qiáng)度逐漸減弱，為相對(duì)隔水層。雨季或連續(xù)降雨情況下，上部的坡積層與強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖飽和后重度增大，抗剪強(qiáng)度下降，易沿其與下伏的穩(wěn)定基巖接觸面產(chǎn)生蠕動(dòng)變形。

1.3.2 滑坡形成的動(dòng)力因素(外因)

1號(hào)、2號(hào)古滑坡在縣功新水泥廠施工前基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是在修建水泥廠時(shí)，為了擴(kuò)展廠區(qū)空間，滑坡前緣部分古滑坡的滑覆體被清除，降低了坡腳處的被動(dòng)土壓力，打破了原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)，從而使坡體產(chǎn)生蠕動(dòng)變形，導(dǎo)致兩個(gè)古滑坡復(fù)活。

1號(hào)、2號(hào)滑坡后壁以上的北東向梁頂原有縣功—千陽(yáng)老省道，道路設(shè)有排水渠、道路以下埋設(shè)有排水涵管，公路養(yǎng)護(hù)段定期維護(hù)，后S212省道建成通車后該道路荒廢，排水渠堵塞，涵管被徹底掩埋，而1號(hào)、2號(hào)古滑坡頂又恰為北東向梁頂?shù)摹鞍安俊?，有利于降水匯集，1號(hào)、2號(hào)古滑坡體地表地形為凹槽，有利于匯集降水向古滑坡下滲，長(zhǎng)期下滲作用下重度增大，土體抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致復(fù)活的古滑坡由蠕變向加速變形階段發(fā)展。

2 滑坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

使用極限平衡法分析滑坡的穩(wěn)定性，需要計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)。所使用的計(jì)算參數(shù)主要有滑體的重度(γ)、滑帶土的粘聚力(c)及內(nèi)摩擦角(φ)，其中滑帶土力學(xué)指標(biāo)的取值是滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的非常重要的部分，也是關(guān)鍵部分，取值的正確與否直接影響到計(jì)算結(jié)果[4]。滑體重度根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果取其統(tǒng)計(jì)結(jié)果的平均值，而滑動(dòng)帶的粘聚力及內(nèi)摩擦角通過(guò)試驗(yàn)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定(如表1所示)。

表1 滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)綜合取值

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》第12.4.6條之規(guī)定，穩(wěn)定系數(shù)Fs<1為不穩(wěn)定，1≤Fs<1.05為欠穩(wěn)定，1.05≤Fs<1.15為基本穩(wěn)定，F(xiàn)s≥1.15為穩(wěn)定。

根據(jù)GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規(guī)范的相關(guān)要求，結(jié)合該滑坡的特點(diǎn)，計(jì)算采用“傳遞系數(shù)法”分別對(duì)水泥廠北1號(hào)滑坡、1號(hào)滑坡次級(jí)滑坡、2號(hào)滑坡穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果(見(jiàn)表2，圖5～圖11)，天然狀況及飽和狀況下1—1′,4—4′,6—6′,7—7′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，2—2′,3—3′,8—8′處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此1號(hào)滑坡上部主體在天然狀況及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，1號(hào)滑坡前緣次級(jí)滑坡在天然狀況及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)；2號(hào)滑坡中部及南部在天然及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，北部在天然及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

3 滑坡發(fā)展趨勢(shì)

在天然狀態(tài)下1號(hào)滑坡上部主體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，即在極端天氣下地表水順地形匯集、下滲軟化土體，降低坡體的抗剪強(qiáng)度，斜坡失穩(wěn)，但其滑動(dòng)面平緩，勢(shì)能較小，且破壞形式為推移式破壞，因此斜坡失穩(wěn)時(shí)滑體滑動(dòng)速度不會(huì)太快，主要表現(xiàn)為對(duì)剪出口已建擋墻和微型抗滑樁的破壞，對(duì)其下的掩埋。

1號(hào)滑坡前部的次級(jí)滑坡在天然和飽和狀態(tài)下均為不穩(wěn)定狀態(tài)，天然狀態(tài)下上部坡體的地下水匯集到該次級(jí)滑坡滑面以上，使其長(zhǎng)期處于蠕動(dòng)變形階段，故地表逐級(jí)形成不同程度的南北向的橫向拉張裂縫，南側(cè)壁附近出現(xiàn)北西—東西向的縱向拉張裂縫；在飽和狀態(tài)下，降水同地下水雙重作用，滑體飽和，可導(dǎo)致其斜坡發(fā)生瞬間失穩(wěn)，對(duì)坡腳的水泥廠建筑物造成沖擊、掩埋。

2號(hào)滑坡前緣施工了22個(gè)矩形(2 m×3 m)、深度18 m～30 m抗滑樁，綜合穩(wěn)定性定量計(jì)算結(jié)果，判斷其在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。飽和狀態(tài)下沒(méi)有判斷其處于穩(wěn)定狀態(tài)而是基本穩(wěn)定狀態(tài)的原因是：抗滑樁沒(méi)有完全橫穿滑坡，僅在其前緣中南部施工了部分抗滑樁，而前緣北部?jī)H采用了削坡卸載的方式進(jìn)行了簡(jiǎn)單治理，削坡后出現(xiàn)了兩處泉眼，形成大面積濕地，如遇極端飽和天氣，前緣沒(méi)有施工抗滑樁的坡體將會(huì)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，斜坡失穩(wěn)后，威脅滑坡北側(cè)周界陡坎下的一戶當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩?，同時(shí)威脅坡腳水泥廠廠房的安全。

4 滑坡防治措施建議

根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果及發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，該滑坡總體已處于蠕變向破壞過(guò)渡的階段，局部已達(dá)到破壞階段，一旦整體失穩(wěn)，將對(duì)坡腳下水泥廠廠房、工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重威脅，潛在經(jīng)濟(jì)損失也較大，應(yīng)盡快進(jìn)行治理。

根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及滑坡成因、穩(wěn)定性，結(jié)合場(chǎng)地條件、威脅對(duì)象及以往防治工程效果，對(duì)縣功新水泥廠1號(hào)、2號(hào)滑坡提出“抗滑樁+截排水”的綜合治理方案建議。

1號(hào)滑坡建議抗滑樁施工需貫穿滑坡前緣，2號(hào)滑坡抗滑樁布設(shè)于前緣削坡卸載處上方，樁長(zhǎng)進(jìn)入穩(wěn)定砂礫巖不小于5m，抗滑樁的數(shù)量、規(guī)格參數(shù)應(yīng)根據(jù)滑坡推力計(jì)算而定?？够瑯妒┕で?，在其上部均建議施工漿砌片石護(hù)坡，護(hù)坡坡底施工截排水渠，護(hù)坡上按梅花狀布置排水孔，用以排除坡體地下水。

5 結(jié)語(yǔ)

陳倉(cāng)區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡為一處于蠕變階段向加速破壞階段過(guò)渡的滑坡，滑面位于含礫粉質(zhì)黏土與底部白堊系砂礫巖的接觸面處，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡。通過(guò)穩(wěn)定性計(jì)算可知，1號(hào)滑坡上部主體在天然狀況及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，1號(hào)滑坡前緣次級(jí)滑坡在天然狀況及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)；2號(hào)滑坡中部及南部在天然及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，北部在天然及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及滑坡成因、穩(wěn)定性，結(jié)合場(chǎng)地條件、威脅對(duì)象及以往防治工程效果，對(duì)縣功新水泥廠1號(hào)、2號(hào)滑坡提出“抗滑樁+截排水”的綜合治理方案建議。