宣州區(qū)天竺村蟠嶺組滑坡穩(wěn)定性分析研究

黎作斌

(安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院,安徽 蕪湖 241000)

0 引言

滑坡是極為常見的地質(zhì)災害,具有突發(fā)性、破壞性大等特點,滑坡地質(zhì)災害較為頻發(fā),造成了嚴重的損失[1-3]。目前,有較多的專家、學者對滑坡災害從變形特征、形成機理、危害性等方面進行了較多的研究[4-9]。滑坡的特征受地形地貌、巖性及其組合特征、氣象影響較大。在滑坡穩(wěn)定性分析中常用的方法為數(shù)值模擬分析法,通過建立數(shù)值模擬模型可快速、準確地對滑坡的變形機理和穩(wěn)定性進行分析,對工程實踐具有極大的指導意義[10-11]。

宣州區(qū)溪口鎮(zhèn)天竺村蟠嶺組滑坡治理工程位于宣州區(qū)溪口鎮(zhèn)天竺村蟠嶺組,2016年6月10日,由于受強降雨的影響,引發(fā)宣州區(qū)溪口鎮(zhèn)天竺村蟠嶺組發(fā)生滑坡地質(zhì)災害,損壞溝渠15 m,直接經(jīng)濟損失約0.6萬元,災情小。

1 工程地質(zhì)條件

區(qū)域位于皖南山區(qū)腹地,侵蝕低山地貌,微地貌類型為自然斜坡及山麓地帶。斜坡上部為殘破基層,為灰黃色粉質(zhì)粘土,含碎石,碎石含量5%～20%,粒徑一般小于10 cm,少量粒徑較大約20 cm,呈次棱角。厚一般為0.5～2 m左右,下部為基巖,巖性為砂巖,堅硬,巖層產(chǎn)狀325°∠46°,節(jié)理較發(fā)育,主要節(jié)理有:①208°∠75°、②62°∠30°,為主要為中風化,強風化層較薄,厚0.5～1.0 m,巖體較穩(wěn)定,上部殘破基層現(xiàn)狀基本穩(wěn)定,在降雨作用下可能沿基巖面滑動。

滑坡地形總體上呈南高北低,滑坡前緣為一沖溝,沖溝切割較深,深度0.5～2.5 m,寬約1～4 m,溝底巖裸露或覆蓋薄層的礫卵石、漂石。沖溝北側(cè)為居民區(qū),地形較平緩;滑坡所在自然斜坡坡度較陡,地形坡度角一般為25°～40°,坡表為坎狀耕地,種植茶樹,坎高一般0.5～2.0 m,寬1.0～2.0 m?；驴v向地形變化逐次為:房屋、水泥道路、沖溝及兩側(cè)漿砌塊石擋墻、坎狀耕地。

滑坡后緣受地形特征、陡坎變形控制,以耕地與自然林地分界線為界,左右兩側(cè)邊界受地形特征、坡面變形特征控制,以變形裂縫分界線為界,近東西向呈圓弧放射狀展開;前緣剪出口為沖溝南側(cè)漿砌塊石擋墻后側(cè)。

圖1 滑坡全貌

2 滑坡穩(wěn)定性分析

2.1 滑坡破壞模式分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,蟠嶺組滑坡主要由殘坡積物和砂巖組成,滑坡的滑動主要發(fā)生沿著殘坡積物與砂巖的接觸面的滑動變形。在人類工程活動擾動下,滑坡前緣進行了切坡,導致滑坡前緣出現(xiàn)了良好的臨空條件,從而導致滑坡前緣坡體發(fā)生小規(guī)模的滑動并不斷向上發(fā)展,具有典型的牽引式滑坡特性。

2.2 滑坡穩(wěn)定性宏觀判斷

蟠嶺組滑坡前后緣相對高差26.5 m,平均坡度25°～45°。通過調(diào)查,滑坡殘坡積物主要為含碎塊石粉質(zhì)粘土,在滑坡后緣已經(jīng)形成拉張裂隙,裂隙走向基本與邊坡走向一致。由于滑坡前緣切坡,形成了良好的臨空條件,有利于滑坡的進一步發(fā)展破壞。根據(jù)目前的情況分析,在天然工況下,蟠嶺組滑坡基本穩(wěn)定,但降水工況下,滑坡極易出現(xiàn)滑動破壞,威脅居民安全。

2.3 滑坡發(fā)展趨勢分析

根據(jù)滑坡目前的裂隙發(fā)育情況,蟠嶺組滑坡還處在蠕滑變形階段,但滑坡前緣剪出口在人類工程活動影響下較為陡峭,在多次降雨影響下,已有強烈變形跡象,滑體局部已處于不穩(wěn)定狀態(tài),暴雨及滑動面長期浸潤條件下整體處于欠、不穩(wěn)定狀態(tài)。

蟠嶺組滑坡目前處于蠕滑變形階段,由于滑體為含碎石粉質(zhì)粘土,滑體結(jié)構(gòu)松散,透水性良好,滑坡的巖土體特性決定了降水入滲難度較低,在降水的潤滑、增大容重影響下極易發(fā)生滑動破壞。

3 滑坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬計算

3.1 數(shù)值模擬計算模型及參數(shù)

Flac軟件是目前巖土工程研究中常用的數(shù)值模擬計算軟件,具有模型建立簡單,計算效率高等優(yōu)勢,Flac軟件利用拉格朗日有限差分原理,滑坡穩(wěn)定性結(jié)果與實際情況較為符合。計算剖面選取坡體中部,模型邊界采用固定邊界條件,采用摩爾-庫倫準則。

滑面抗剪參數(shù)取值為:天然:C=18.20 KPa;φ=12.9°;飽和:C=16.70 KPa;φ=11.5°。

滑體土:γ天然=19.50 kN/m3,γsat=20.50 kN/m3,基底摩擦系數(shù)取0.30,地基承載力取500 KPa。

滑床主要為中風化砂巖,巖體的主要物理力學指標:地基系數(shù)200 KPa/m;巖體內(nèi)摩擦角35°,內(nèi)聚力0.5 MPa,天然抗拉強度0.75 Mpa,彈形模量0.16×104Mpa,變形模量0.21×104Mpa,泊松比0.17,基底摩擦系數(shù)取0.35。

3.2 滑坡水平位移分析

滑坡水平位移云圖見下圖2,根據(jù)圖2可知:滑坡具有典型的圓弧形滑動特性,滑坡的主要變形區(qū)域為滑動面以上的區(qū)域,滑坡的最大位移量位于邊坡坡腳下部,其主要原因是,滑坡坡腳前緣受到切坡影響,具有良好的滑動空間,導致滑坡出現(xiàn)沿滑動面的滑動破壞。在暴雨工況下滑坡的水平向變形量最大值超過80 mm,整體變形較大。根據(jù)水平方向變形云圖可知,坡腳部位發(fā)生最大的位移變形量,位移變形向上逐漸減小,表明:滑坡的變形破壞首先發(fā)生于坡腳,逐漸向上發(fā)展直至邊坡完全破壞,是典型的牽引式滑坡,與現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果基本一致。

圖2 水平位移云圖

3.3 滑坡穩(wěn)定性分析

利用Flac軟件模擬分別計算滑坡在天然、暴雨工況下的穩(wěn)定性系數(shù),,計算結(jié)果表明:在天然工況下蟠嶺組滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為1.064,滑坡基本穩(wěn)定,暴雨下蟠嶺組滑坡穩(wěn)定性系數(shù)減小為0.933,滑坡將可能出現(xiàn)大規(guī)?；瑒幼冃?由于滑坡下方有多戶居民居住,一旦發(fā)生破壞將造成較大的財產(chǎn)損失甚至是人員傷亡,因此,為了保證滑坡的安全性需及時采取治理措施。

3.4 治理措施研究

根據(jù)滑坡場地地質(zhì)條件,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗及施工條件,建議對蟠嶺滑坡采用削坡+擋墻對整個滑坡進行支檔,確?；碌恼w穩(wěn)定,并結(jié)合地形條件在滑坡后緣上修建截水溝,因而對于滑坡建議采用削坡+擋土墻+坡面截排水溝綜合防治措施方案。根據(jù)滑坡剩余下滑推力計算結(jié)果,如表1所示,設(shè)計擋墻長度為32 m,底部基礎(chǔ)寬1.85 m,頂寬0.5 m,擋墻高4 m,基礎(chǔ)為五通組砂巖,埋深約0.5 m。根據(jù)治理方案建立滑坡治理后的數(shù)值模擬計算模型,根據(jù)計算結(jié)果可以得到,采用削坡+擋墻治理后,滑坡的下滑力顯著減小,抗滑力明顯提升,根據(jù)最大主應力云圖,滑坡未形成貫通的滑動面,滑坡穩(wěn)定性得到提升。

表1 剩余下滑推力計算

4 結(jié)語

宣州區(qū)天竺村蟠嶺組滑坡前緣臨空條件良好,在降水條件下發(fā)生了滑動變形,具有典型的牽引式滑坡特性。為了分析滑坡的穩(wěn)定性情況,采用數(shù)值模擬方法分析了不同滑坡的穩(wěn)定性系數(shù),結(jié)果表明:降水工況下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)顯著下降,與實際情況基本一致,根據(jù)工程經(jīng)驗采用削坡+擋土墻進行支護,經(jīng)計算支護后滑坡穩(wěn)定性明顯提升。因而對于滑坡建議結(jié)合地形條件在滑坡后緣上修建截水溝,采用削坡+擋土墻綜合防治措施方案。