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    青川縣某不穩(wěn)定斜坡變形破壞機制及穩(wěn)定性分析

    2022-09-14 10:37:04周金龍
    建材與裝飾 2022年27期
    關鍵詞:青川縣坡體降雨量

    周金龍

    (中國水利水電第五工程局有限公司,四川成都 610066)

    0 引言

    5·12汶川特大地震引發(fā)了一系列地質災害[1-3],總數(shù)達萬余處,給人民的生命和財產安全帶來了嚴重威脅。

    某不穩(wěn)定斜坡位于四川省青川縣,該不穩(wěn)定斜坡直接威脅不穩(wěn)定斜坡前緣居民的生命和財產安全與公路安全。因此,在綜合分析的基礎上,對該不穩(wěn)定斜坡的變形破壞機制與穩(wěn)定性進行了分析和評價。

    1 不穩(wěn)定斜坡地質背景

    不穩(wěn)定斜坡區(qū)屬于侵蝕構造中低山地貌,山巒、溝谷較發(fā)育,地勢陡峻,地形變化大。

    該區(qū)位于龍門山系北東部,區(qū)內出露的地層主要有第四系全新統(tǒng)崩坡積碎石土層(Q4col+dl)、寒武系邱家河組硅質、碳質板巖層(∈q)及震旦系元吉組白云巖與千枚巖層(Zy)。

    2 不穩(wěn)定斜坡工程地質特征

    2.1 不穩(wěn)定斜坡基本特征

    不穩(wěn)定斜坡前緣以溝為界,高程1190m;斜坡東南側和西北側均有千枚巖基巖出露,為不穩(wěn)定斜坡的側緣邊界;后緣以耕地為界,高程1340m。不穩(wěn)定斜坡相對高差約150m,坡度28°~32°,平面分布形態(tài)大致呈不規(guī)則的長條形,分布面積為4.48×104m2,堆積物厚度7~20m,體積為57×104m3。坡體上分布梯田陡坎,高0.5~1.5m,坡體前部主要為居民房屋和一條公路(圖1、圖2)。

    圖1 不穩(wěn)定斜坡

    圖2 不穩(wěn)定斜坡剖面圖

    2.2 變形破壞特征

    根據(jù)現(xiàn)場調查,地震后,坡體上多處分布滑塌和裂隙。其中滑塌規(guī)模較大的有1處,裂隙發(fā)育規(guī)模較大的有兩處。

    滑塌位于斜坡上部,分布高程為1355~1380m,橫向寬度3m,體積約300m3,崩滑方向為N75°E(圖3、圖4)?;w的物質組成為灰黃色塊碎石土,塊石原巖成分為千枚巖和白云質灰?guī)r,含量約60%~70%,塊徑20~50cm,個別大塊石直徑可達1m,滑塌體未造成人員傷亡。

    圖3 滑塌體滑動方向

    圖4 滑塌體形態(tài)特征

    一處裂隙分布在公路上方130m位置,高程1230左右的坡體中,裂縫走向N35°~40°W,長度3~10m,縫寬4~40cm,下錯5~30cm。(圖5、圖6)。另一處裂隙位于陡崖腳下方一帶坡體中,裂縫走向N15°W,長8~9m,縫寬5~10cm,下錯最大距離約50cm(圖7、圖8)。

    圖5 斜坡中部公路上方裂縫張開

    圖6 斜坡中部公路上方裂縫延伸情況

    圖7 裂隙變形情況

    圖8 裂隙下錯情況

    3 不穩(wěn)定斜坡的變形破壞機制分析

    3.1 影響因素分析

    3.1.1 地形地貌

    該不穩(wěn)定斜坡相對高差約150m,相對高差較大,坡體上分布陡坎,具有良好的地形地貌和勢能條件,為不穩(wěn)定斜坡失穩(wěn)提供了基礎。

    3.1.2 巖性和坡體結構

    不穩(wěn)定斜坡的組成物質為塊碎石土,塊碎石含量較高,約60%~70%,塊徑20~50cm,個別大塊石直徑可達1m,結構松散~稍密,具有良好的滲透性,為不穩(wěn)定性斜坡失穩(wěn)提供了物質條件。

    3.1.3 水的影響

    青川縣地處四川北部邊緣山區(qū),屬亞熱帶濕潤季風氣候類型,年降雨量1021.7mm,降雨主要集中在7—9月,一般出現(xiàn)在8月上旬和中旬的年最大日降雨量為80~100mm(圖9)。

    圖9 青川縣歷年月平均降雨量

    特別是5·12汶川特大地震后,青川縣出現(xiàn)了兩次特大暴雨。7月14—17日,持續(xù)三天的暴雨天氣,累計降雨量最大達418.2mm。8月27—28日,青川部分地區(qū)突降暴雨,最大降雨量超過200mm。降雨滲透進入土體,增加了土體自重的同時又降低了抗剪強度,加速降低了不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定性。

    3.1.4 地震

    不穩(wěn)定斜坡區(qū)位于龍門山系北東部,新構造運動強烈,地震活動頻繁。特別是5·12汶川特大地震后,又不斷有余震發(fā)生,不穩(wěn)定斜坡的土體變得更加松散,斜坡變形加強。

    3.2 變形破壞過程及特征分析

    經分析,該不穩(wěn)定斜坡的變形過程分為3個階段。

    (1)該不穩(wěn)定斜坡在5·12汶川特大地震前,當?shù)鼐用裨谄麦w上修筑梯田陡坎用來耕種,使坡體表面變得松散,同時,在梯田陡坎在天然狀態(tài)下也會有緩慢變形。

    (2)5·12汶川特大地震及地震引發(fā)的降雨,使坡體出現(xiàn)擴容或拉裂,局部坡體出現(xiàn)滑移-拉裂式變形破壞[4]。

    (3)地震引起坡體頂部的山體發(fā)生大規(guī)模的崩塌落石并堆積于坡體后緣,對不穩(wěn)定斜坡具有加載作用,使坡體出現(xiàn)推移式滑移-拉裂式變形破壞。

    4 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性分析

    為了定量地評價不穩(wěn)定斜坡的穩(wěn)定狀況,選取圖2作為計算模型進行穩(wěn)定性計算,并確定兩條潛在滑面,滑面1為局部坡體失穩(wěn)情況,滑面2為坡體整體失穩(wěn)情況(圖10)。

    圖10 穩(wěn)定性計算模型

    計算參數(shù)的選取是根據(jù)《土工試驗報告》實驗值,結合經驗類比法及不穩(wěn)定斜坡的變形狀況,綜合確定不穩(wěn)定斜坡的物理力學參數(shù)(表1)。

    表1 潛在滑動帶抗剪強度參數(shù)取值

    根據(jù)相關規(guī)范[5-6],計算中主要考慮以下三種工況下的坡體穩(wěn)定性問題。

    (1)工況Ⅰ:自重(天然)。

    (2)工況Ⅱ:自重(天然)+暴雨。

    (3)工況Ⅲ:自重(天然)+地震。

    采用傳遞系數(shù)法對不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性進行了定量計算,計算結果如表2所示。

    表2 穩(wěn)定性系數(shù)計算結果

    通過對兩個潛在滑面的穩(wěn)定計算結果進行分析,該不穩(wěn)定斜坡整體上在天然及地震工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài);而公路上方的局部坡體在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),暴雨工況及地震工況下為基本穩(wěn)定。

    5 結語

    (1)該滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

    (2)該潛在不穩(wěn)定斜坡表部有滑塌現(xiàn)象,表明該斜坡整體雖然穩(wěn)定,但局部處于欠穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨或地震等不利工況下可能發(fā)生失穩(wěn)破壞。

    (3)局部失穩(wěn)給居民或公路造成威脅的部位應進行邊坡治理。

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