郑玄
(凉山州地质环境监测站,四川 凉山彝族自治州 615000)
摘要:本文在查明滑坡区基本地质条件及滑坡基本特征基础上,分析了古滑坡的发展过程及变形复活机理,采用极限平衡法评价了滑坡的强变形区、弱变形区的稳定性,进而根据稳定性计算结果针对性地提出了滑坡的防治措施,即:治理工程采用“抗滑桩+重力式挡墙+截排水沟+裂缝夯填”,为类似滑坡的处治提供借鉴。
关键词:古滑坡;复活机理;极限平衡法;治理工程
1 引言
滑坡是我国典型的地质灾害类型之一,近年来,暴雨、持续降雨等极端天气及强震作用下,滑坡灾害频发,根据自然资源部发布的《全国地质灾害通报》数据统计,2020年我国共发生滑坡4810起,占地质灾害的61.35%,在这些滑坡灾害中降雨诱发的滑坡最多,其中在西南地区尤为严重。本文以雷波县某古滑坡为例,对滑坡的工程地质条件、形成机理等进行了综合分析,并提出了相应的治理措施。
2 工程概况
2.1地形地貌
雷波县某古滑坡位于山脚村境内,地貌类型属于高山峡谷地貌。平面上呈圈椅形地貌,斜坡坡度为10°左右;左侧边界以冲沟为界,深4~10m,沟底层状砂质泥岩出露;后缘及右侧边界为“一”字展布的山体,后缘山体最高标高为1322.45m,滑坡后缘标高约为1250m,高差约30~70m,坡体植被较发育,基岩出露较好;滑坡前缘为三级陡崖,三级陡崖高差达700m,陡崖前方即为金沙江,为区内最低侵蚀基准面,标高约为370m,滑坡前缘标高约为1140m。
2.2地层岩性
根据现场调研及钻探,滑坡区主要出露地层为第四系全新统坡残积层(Q4dl+el)和崩坡积层(Q4col),下伏基岩为上三叠系~下侏罗系香溪群(T3-J1x)。
坡残积层主要以土黄色的粉质粘土夹黄灰色块碎石为主,湿~饱和,块碎石成份主要为砂岩、泥质砂岩,块碎石粒经一般5~50cm;崩坡积层以黄褐色的粉质粘土夹块石为主,湿~饱和,块石成份主要为砂岩、泥质砂岩,块石粒经一般0.5~3.0m,崩塌体下部均有分布;下伏基岩为灰至深灰色砂岩、粉砂岩、泥质砂岩交替出现。主要分布于滑坡区后级山体、左侧冲沟内及前缘陡崖处,大面积出露,岩层产状100~110°∠10~15°。
2.3地质构造与地震
研究区位于北东向构造体系的永善~雷波构造盆地的次级褶皱,永盛次级小向斜盆地北翼,区内为单斜地层,基岩节理裂隙较发育。
由于该区属多组不同向构造的交汇地带,因此属四川省地震活动较强烈的地区,即马边地震带。据《中国地震动参数区划图(GB18306-2001)》,滑坡区属地震烈度Ⅶ度区,抗震设防烈度为7度,基本地震加速度为0.15~0.20g,地震动反应谱特征周期值0.40s。
2.4水文地质条件
研究区及周边最大的河流为金沙江,金沙江在研究区南边呈“U”型自西向东流过,金沙江为区内最低侵蚀基准面,区内地下水类型主要为第四系松散层孔隙水和基岩裂隙水。地下水径流方向受地形地貌、地层岩性,及地质构造的控制,一般径流途径较短,排泄于金沙江。
(1)第四系松散层孔隙水:含水层具有结构松散,透水性好的特点,一般受地形条件及本身土体结构的控制,无统一地下水位,其赋水条件差。此类地下水是影响松散土体斜坡稳定性的主要因素之一。
(2)基岩裂隙水:主要为赋存于砂岩、泥质砂岩风化裂隙中,透水性较好,裂隙水受大气降水补给,滑坡区内可见多处泉水出露,基岩裂隙水较发育。
2.5人类工程活动
研究区人类工程活动主要为修建民房、乡村道路及农田耕作,其中水田灌溉水下下渗,对坡体稳定性影响较大。坡体上主要为耕地,且大部分为水田,人类工程活动对地质环境的改变和影响较为较严重。
3 滑坡发展过程及成因分析
3.1滑坡发展过程
该古滑坡为一浅表层推移式土质滑坡,滑动方向约为116°。滑坡长约800m,宽约1200m,滑体厚约5~10m左右,体积375万m3左右,其规模属于大型滑坡。是由于“7.18”强降雨以及人类工程活动等作用下使第四系粉质粘土层具有向下滑动的迹象,前缘部分段形成垮塌,后缘多处房屋变形破坏甚至倒塌,并在地表形成两条近于平行的阵式排列的拉裂缝,在强变形区右侧边界发育多条羽状剪切裂缝,中前部房屋及水池等建筑物裂缝变形。
根据现场踏勘调查,在滑坡体后部可见马刀树,滑坡体上多处可见似基岩的地层,但其产状十分凌乱,另外据访问当地村民,本次形成的后缘拉裂缝在80~90年代呈一直贯通到凉水井位置(该滑坡右边界位置),据此推断该滑坡为古滑坡,在“7.18”特大降雨条件的激发下古滑坡再次复活造成表层蠕动变形。
3.2滑坡成因分析
根据滑坡区地质环境条件和滑坡发育特征分析,该滑坡复活的原因有下列几个方面:
(1)地形条件:山脚村乔家院子滑坡临空坡度约10°~15°,前缘为陡崖,临空条件极好,为滑坡失稳提供了较好的势能条件。
(2)地表水:滑坡体上大部分为水田,水田水的长期持续入渗为下部土层饱水提供了充足的水源;另外在滑坡体上存在多条纵向灌溉水渠,这些灌溉水渠存在多处裂缝或断裂,灌溉水渠中的水也在持续补给地下水,致使地下水位不断的抬高,坡体的稳定性逐渐降低。
(3)降水:水是影响斜坡稳定性的关键因素。勘查区内汇水面积较大,一遇暴雨季节,水流短时间内汇集后迅速渗入坡体或沿坡而下,对斜坡土体起到了软化作用,并增大了土体的容重和孔隙水压力,减小了古滑坡体抗滑能力。
(4)人为因素:勘查区内主要的人类活动为修筑房屋、耕地等,这些活动均变相的加大了边坡的荷载。
从滑坡形成原因分析看出,地形地貌,地层岩性等因素是滑坡发生的基本条件,而强降雨、灌溉水渠水及水田水长期入渗等是滑坡失稳的主要诱发因素。
4 滑坡治理设计
4.1稳定性计算
滑坡稳定性计算目的是为滑坡稳定性评价及防治提供依据。计算时,主要考虑以下3种工况:
(1)工况Ⅰ:天然状况。
(2)工况Ⅱ:自重+暴雨状况,考虑坡体处于全饱水状态。
(3)工况Ⅲ:自重+地震状况。
根据勘查试验数据和参数反演及结合工程类比分析,最终确定滑带土的抗剪强度参数,如下表:
滑体物质重度选取:滑坡区粉质黏土天然重度平均值18.4kN/m3,饱和重度18.9kN/m3;碎石土天然重度平均值20.3kN/m3,饱和重度20.5kN/m3。
根据滑坡区地表及建筑物变形情况,将滑坡分为强变形区和弱变形区,在强变形区共布设纵断面3条,在弱变形区布设纵断面1条。本次对4条剖面分别进行了稳定性计算及成果分析。
通过对滑坡的稳定性计算结果及剩余下滑力可知,该滑坡在天然及地震状况下均处于稳定状态,在暴雨工况下处于欠稳定状态,滑坡有可能再次发生滑动破坏。因此,应采取相应的防治工程措施,提高滑坡体的稳定性来确保人民生命财产的安全。
4.2治理方案
对滑坡区变形范围内裂缝进行夯填封闭,防止雨水下渗,确保坡体整体稳定。修补坡体既有灌溉水渠等排水工程,防治地表水下渗。在坡体高程约1199m高程处修一截水沟,向滑坡两侧散水。于坡体中部设置一排抗滑桩确保坡体整体稳定,在滑坡北东侧设置一排重力式挡墙对滑坡进行支挡。
各工程设计思想及工程布置如下:
(1)地表裂缝夯填
对滑坡区后缘及侧缘变形拉张裂隙采用粘土回填夯实,防止地表水下渗降低坡体稳定性。(2)地表截排水
截排水工程主要为对坡体中部公路内侧的边沟进行修复,修复后的公路边沟与现有灌溉系统相连。
(3)抗滑桩工程
由于滑坡剪出口附近民房密集,治理工程位置只能适当上移,故在滑坡中下部分段修建一排抗滑桩进行支挡,根据抗滑桩埋深及所受推力共分为两种桩型。
(4)重力式挡墙工程
由于滑坡北东侧前缘剩余下滑力较小,且剪出口附近民房距离较大,故采用重力式挡墙对其进行支挡。
5 结论
本文以雷波县某古滑坡为研究对象,在现场调查的基础上,结合钻探资料,查明了滑坡堆积体的形态特征、物质组成、结构特征及变形破坏特征。由于暴雨的影响,古滑坡发生变形破坏,在定性分析的基础上,通过对其变形影响因素的的分析,综合分析古滑坡的复活机理。采用极限平衡法定量计算了滑坡现阶段的稳定性,进而针对性地提出了滑坡的防治措施建议。
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