广西壮族自治区二七二地质队 广西南宁 530031
摘要:滑坡是一种常见的地质灾害,给人们的生命财产安全造成很大的损失。为了尽量避免滑坡事故的发生并减小损失,保障人们的生命财产安全,必须要做好地质滑坡的预先识别、判断以及防范的工作,同时积极采取科学合理的防治措施,以实现防范工作的顺利进行。笔者主要结合自身的地质灾害防治工作经验,为相关从业人员提供技术参考。
关键词:滑坡地质灾害;勘察;难点;方法研究
前言
滑坡指的是山体斜坡上的岩土体在经过长期的雨水浸泡、河流冲刷、地震及人工切坡等因素的作用下,沿一定的软弱面或者软弱带整体或分散地顺坡向下滑动的自然现象。目前,在地质灾害的勘察和防治工作中仍旧沿用老套路及固定模式的防灾、治灾思路,往往忽视了灾前勘察和灾后治灾经验的总结与运用以及整个防灾过程的整体考量,如何做到科学合理的地质灾害勘察和防治显得尤为重要。
1形成滑坡的条件及主要特征
1.1滑坡灾害形成的地质条件
(1)地形地貌:通常情况下,产生滑坡的基本条件是斜坡体前有滑动空间,两侧有切割面,而且坡度越大,势能越高,则斜坡越容易出现失稳现象。例如在我国的西南地区,由于 山体众多、地势 陡峭,土壤结构疏松切割强烈,很容易出现滑坡地质灾害。
(2)地层岩性:土体的性质和结构,是滑坡形成的物质基础,一般在碎屑岩、软弱片状变质岩等区域,斜坡抗剪强度低,容易产生变形面下滑从而形成滑坡现象。
(3)地下水活动:受地下水活动的影响,泥质岩层或者软弱岩层往往会出现泥化和软化的现象,加上孔隙水压的增加,会产生动水压力和浮力,造成岩石抗剪强度的降低形成软面。
1.2滑坡判别特征
(1)形态特征。滑坡主要呈现圈椅状或马蹄状环形谷。上部常有裂缝、中部是起伏的坑洼;前缘有鼓丘且常伴有扇形裂缝、后缘有陡壁和擦痕;两侧有羽状的裂缝并常常形成双沟谷现象。滑坡时常长会形成鼻状凸丘和多级平台,有的还会伴随凹地积水、房屋倾斜、道路开裂和建筑倒塌等现象。
(2)土层特征。滑坡发生时地层的完整性遭到破坏:岩层层位、产状或构造与外围不连续;有的岩层发生重叠或顺序颠倒;地表出现张性裂缝,并掺杂有树叶及泥土等参杂物。
(3)水文特征。发生滑坡灾害时,地下含水层发生断裂,完整性和连续性遭到破坏。具有单独的含水层的滑坡体,此时水文特征变得毫无规律可言:水位变化;方向错乱;滑动带前缘位置溢出泉水。
2滑坡勘察的勘察难点及解决方法
2.1勘察的难点
(1)测绘与调查。查明滑坡的地貌形态与特征,并对滑坡位移、地下水动态变化情况及建筑物的变形情况进行观测。应尽可能搜集不同时期的航片,根据遥感图像的解译,对滑坡体的范围、滑动方向、规模及与路线或构筑物的关系和发展趋势进行定性、定量判断。
(2)物探勘察。用于了解滑动面位置及含水层、富水带的分布和埋藏情况;下伏基岩面起伏及岩性变化等。根据探测方法分为电法勘探、地震勘探、地质雷达、电磁法、声波探测、综合物探测井等几种不同方法。由于物探工作的多解性,即指勘察场地的地质条件比较复杂,干扰因素多,只单一地采用某种物探方法可能做出多种地质解释。为此应采用多种物探方法,通过对各种物理参数的综合分析,排除某些解释的可能性,最后得出确切的地质结论。
(3)钻探勘察。根据物探资料,一般沿滑坡主滑断面和支挡建筑物布置。确定滑坡体的范围、厚度和组成,查明地下水的分布、层位、水的来源及各个含水层之间的相互联系。采集足够的岩土样本进行物理力检测试验。滑坡主轴沿着最厚的部位向下延伸,其剖面是滑坡灾害发生时速度和推力最大的断裂面,对剖面的研究掌握了滑坡的性质和发生满足的条件。因而,通过钻探对滑坡主轴剖面的试验和研究是分析滑坡的稳定性并进行防治设计的重要依据。
(4)山地工程。山地工程根据方式和方法的差别可分为井探、坑探、硐探和槽探 4 种,该方法的揭露面较大,易于区分滑体和滑床,便于直接掌握滑动带的相关信息。主要用于确定滑坡边界、前缘的产状,具有直接观测地质现象、取得资料真实可靠、取样方便的优势,并通过滑带的样本测试,可以推断滑动面(带)发生的情况和信息。坑探和探槽主要是探测滑坡发生位置、土层的成分及坡体剪出口的位置和形状等,另外还可用于采集原状岩土试验样本并对大剪试验提供良好的场地。
(5)水文勘察。地下水的活动是引起地质滑坡的一个非常重要的因素。主要查明滑坡地下水的水位情况、分布范围和动态变化;测定含水层的涌水量和渗透系数,地下水的流速、方向和相互联系;进行水质分析,用滑坡体内、外水质对比和体内分层对比,判断水的补给来源和含水层数。
2.2勘察难点的解决方法
(1)合理确定勘察的范围。勘察范围不仅局限于变形坡体内,也要谨慎勘察测绘滑体后缘的稳定地层。引起滑坡体发生变形的因素有很多种,因而滑坡具有特定的季节性及周期性等特点。另外,不能简单地将滑坡后缘的拉孤裂缝锁定于一个独立的三维形态上,要放在滑坡一定范围内,对其水文、工程、地质及人为因素来勘察,才具有科学意义。
(2)科学选择勘查方法。采用多种地质勘察方法相结合的综合勘察是较为有效的方法和手段。在室内先进行遥感判识;野外进行调查验证;根据现场情况,采用综合物探手段,进一步查明滑坡的内部状况;合理布置钻探,用于查明地层岩性、地层结构及地质构造;观测地下水水位;采取岩土试样与水样;为原位测试及水文地质试验提供条件。物探中的电法、磁法、弹性波法以及层析成象都较为成功的应用于滑坡勘查,具有设备轻便,效率高,解译方法成熟等优点,但其受地形及人为因素影响较大,解译成果具有多解性;钻探是勘察手段中最常用也是最重要勘探方法,在含有地下水的地区尤为重要,采用合适的工艺如无泵反循环钻进、单动双管钻具钻进工艺、添加 SM 胶取芯技术等都可以较好的提高岩芯采取率;挖探手段虽直观和效果理想,但深度较大和有地下水时不易实现。因各种勘察手段相互印证,相互补充,点面结合,才能优质高效地完成勘察工作。
(3)采集样品要安全有效。由于滑坡带内土体的不均匀,容易导致试验结果离散性大,而试验结果又是滑坡稳定评价和工程治理设计的重要依据,试验参数出现偏差,采用此参数的计算、验算过程也必然会产生较大误差,从而影响治理方案,反而加大治理的风险。在工程钻孔中采样,需要采取有效的工艺提高样品的质量;滑坡带内最好采用环刀现场井(槽)侧壁采样,井(槽)多采的方法,增强样品的有效性和真实性。
3 以某滑坡为例进行滑坡勘察方法分析和研究
(1)滑坡剖面及形态分析
图1 某滑坡分布范围及地表主要变形区分布图
以某土质滑坡为例,该滑坡平面形状大致呈圆椅型,滑坡体构成的斜坡地面坡度约20—25°,滑坡体宽约40m,轴向长度约25.0m,后缘位于山坡上,前缘达到民房旁的挡土墙处,主滑方向300°,推测滑坡体平均厚度约1.5米,滑坡整体体积约1500m3,属小型浅层推移式滑坡。据现场调查,位于滑坡体的后缘处有一条弧形裂缝,长度约10.0m、宽约10—20cm、深约20cm;滑坡坡面见羽状裂缝6条,长度约2.0—2.5m、宽约0.5—0.7m、深约20—40cm。坡体中部发生两条张拉裂缝:①长约25.0m,宽约10—30cm、深约10—20cm,走向235度;②长约20.0m,宽约5—10cm、深约10—20cm,走向235度。位于滑坡前沿的挡土墙及民房未发生明显的变形及位移,详见图1。
(2)滑坡物探勘察分析
本滑坡物探勘察工作共布置11条剖面探测。工作区内视电阻率在250~2500Ω•m之间,各地层在视电阻率反演图上都有明显的电性条带。经综合分析,推测勘查区内上覆粘土层厚度在1.0~4.8m之间,滑坡位于粘土层,滑体长宽约20.0×28.0m,厚约1.0~4.5m;测区基岩主要为粉砂质泥岩,其中全~强风化层厚度在13.8~27.0m之间,见图2。
图2 某滑坡物探勘察剖面分析图
(3)滑坡钻探勘察分析
勘察单位在该滑坡共布置了11个钻孔、7条剖面的勘察方案,取得了较好的效果,有效查明了该滑坡地质灾害的发育情况,详见上图1。根据勘察成果,滑坡体主要由黏土、强风化泥质粉砂岩组成。滑坡滑床为强风化泥质粉砂岩,层状构造,节理裂隙较发育,风化严重,但基本保持原岩层理结构。
(4)滑坡稳定性计算分析
根据地面调查及山地工程(探槽)揭露,该滑坡的滑动面为黏土、强风化泥质粉砂岩接触面,故在接触面附近取黏土样做了室内天然状态快剪、残余剪等专门试验。滑床为残积层及下伏基岩,滑动方式为折线。根据《滑坡防治工程勘查规范》DZ/T0218-2006确定该边坡潜在滑面稳定性计算采用折线滑动面进行,并采用圆弧法进行对比计算。计算结果显示该滑坡在自重工况下稳定系数为1.046,属于欠稳定状态;在自重+暴雨工况下滑坡稳定系数为0.898,处于不稳定状态。滑坡剩余下滑推力的计算结果为26.62kN。
(5)滑坡勘察结论及防治措施
该滑坡是多种因素共同作用的结果,与地层岩性、地形地貌、人类工程活动、降雨等因素有密切的联系。通过地面调查、勘探及对滑坡体稳定性的分析评价,建议采取支挡+地表排水的方案。在滑坡体的后缘外围设置截排水沟,以便及时疏导地表水;在滑坡体内设置坡内排水沟,以降低地表水侵蚀坡面的能力。在滑坡体剪出口或者前缘布置挡土墙或抗滑桩,以提高滑坡的安全储备。同时,开展施工和治理工程效果监测;通过及时巡查和简易监测,及时了解滑坡的变形情况,以确保安全。
(6)小结
通过本次滑坡勘察案例分析,结合该滑坡具体情况,有效的选用了合理的勘察方式和方法,通过运用合理的勘察顺序,解决了各种滑坡勘察方法选用的难点,达到了解滑坡的成因、地层及稳定性的目的。并最终通过合理的计算方式,得出了准确的结论,为滑坡下一步的治理方案设计提供了设计参考依据。
4 结束语
滑坡地质灾害在南方区域分布较为广泛,其具有突发性强、危险性大等典型特点,直接威胁人民群众的生命和财产安全。应该引起相关人员的重视,采取行之有效的措施对其进行勘查、分析提前判别和防治地质灾害,快速选择针对性的技术措施,是滑坡勘察工作能否取得预期防治效果的关键。
参考文献:
[1]张喜发.岩土工程勘察与评价[M].长春:吉林科学技术出版社,2006.
[2]陈瑞亭,郝铁桥.某高速公路滑坡分析与处治措施[J].中外公路,2007(5):45-47.