孫樹珩

(遼寧水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，遼寧 大連 116037)

邊坡穩(wěn)定問(wèn)題在交通工程、水利水電工程、工業(yè)民用建筑工程中普遍存在，而且在一定程度上是決定工程成敗的關(guān)鍵。目前，對(duì)于邊坡破壞機(jī)制及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法，學(xué)者們進(jìn)行了多方面的研究［1-4］。明顯存在潛在滑動(dòng)面的碎石土滑坡形式，其破壞的力學(xué)機(jī)制主要以水壓力驅(qū)動(dòng)型為主［5-6］，即邊坡在天然應(yīng)力狀態(tài)下可以保持暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)，但在降雨或地下水位升高等因素作用下，水對(duì)邊坡具有侵蝕溶蝕、軟化、物理化學(xué)作用及力學(xué)作用等諸多不利影響。在地下水作用下，巖土體性質(zhì)下降，滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)，形成滑坡。

位于大森數(shù)控公司的滑坡因其存在明顯的碎石土層與下伏巖層接觸面，構(gòu)成滑坡體潛在滑動(dòng)面，且上部滑體后緣存在拉張裂縫，為降雨提供了流通渠道，因此屬于典型的水壓力驅(qū)動(dòng)型滑坡。

1 滑坡體工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

滑坡體地貌類型為構(gòu)造剝蝕低丘陵區(qū)，丘頂為渾圓狀，丘坡起伏不平，地勢(shì)較為陡峻，地形總體坡度為22°～35°，植被發(fā)育，局部地面基巖裸露，主要由震旦系橋頭組厚層石英巖夾板巖組成，總體地勢(shì)呈西高東低，地形起伏較大，地面高程為87.56～157.81 m，地面高差70.25 m。圖1為滑坡體前緣松散堆積物照片。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡體周圍未見(jiàn)大的褶皺和斷裂構(gòu)造，在滑坡體下部見(jiàn)有板巖，坡體上部為人工堆填的雜填土和碎石混土，土巖接觸帶與坡面平行延伸，起伏較小，坡頂出露石英巖，石英巖產(chǎn)狀260°∠20°，巖體內(nèi)還發(fā)育一些小的巖層錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象。

1.3 氣象及水文條件

滑坡體所在區(qū)域?qū)倥瘻貛駶?rùn)半濕潤(rùn)海洋性氣候，年平均氣溫10.6℃左右。多年平均降水量662.0 mm，境內(nèi)10 min內(nèi)最大降水量為20.5 mm，1 h最大降水量為68 mm，任意24 h內(nèi)的最大降水量為149.4 mm，1日最大降水量為144.4 mm，一次連續(xù)最大降水量為178.6 mm。多年平均蒸發(fā)量1 647.2 mm。最大凍土深度0.93 m。區(qū)內(nèi)無(wú)地表河流和水體，僅在大森數(shù)控公司圍墻外有一條近南北向的截洪溝。院內(nèi)滑坡體上有一小型蓄水池，坡體后緣蓄水池傾斜變形。

1.4 地下水

工程地質(zhì)勘察期間，在滑坡體范圍及深度內(nèi)，地下水埋深3.6～4.3 m。根據(jù)本次地面調(diào)查資料，邊坡地段地下水類型主要為基巖裂隙水，地下水賦存于板巖風(fēng)化裂隙中，具有季節(jié)性。雨季，坡段中部巖石呈濕潤(rùn)狀態(tài)，有少量水從基巖裂隙中向外滴滲，滲出量一般＜0.001 m3/s。旱季，一般干枯無(wú)水。本次勘察過(guò)程中，由于正遇大連市區(qū)降雨，降水量達(dá)50 mm以上，坡體坡腳地下水沿崩落土體孔隙呈溪流狀流出。鉆探過(guò)程中，鉆孔漏水嚴(yán)重，同時(shí)坡下部坡體滲出水量加大，表明坡體內(nèi)部地下水連通性好，滑坡體上部區(qū)域匯水面積0.34 km2。圖2所示為滑坡平面圖。

圖2 滑坡平面示意

2 滑坡巖土體特征

2.1 滑坡巖土體類型及結(jié)構(gòu)

滑坡巖土體主要由第四紀(jì)雜填土及碎石土、震旦紀(jì)強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化板巖組成。其中，雜填土(Qml4)呈褐色、灰褐色及黑褐色，松散，主要由碎石、塊石、黏性土組成。粉質(zhì)黏土含量30% ～50%;碎石、塊石含量可達(dá)50%～70%，形態(tài)為棱角狀至次棱角狀，粒徑一般為3.0～10.0 cm，部分粒徑 ＞30 cm，最大可達(dá)200 cm。碎石、塊石巖性主要為石英巖。該層由人工堆積回填形成，大部分分布于坡上部的表層。

碎石土(Qdpl4)呈褐色，松散 ～稍密，主要由碎石、黏性土組成。粉質(zhì)黏土含量30% ～60%;碎石含量可達(dá)40%～70%，形態(tài)為棱角狀至次棱角狀，顆粒一般為0.5～2.0 cm，部分＞10 cm。碎石巖性主要為石英巖。該層普遍分布于坡上部的表層。

強(qiáng)風(fēng)化板巖(Z2c)呈黃褐色、灰黃色，碎裂與散體結(jié)構(gòu)，層理明顯，節(jié)理裂隙發(fā)育，破碎程度高，多表現(xiàn)為碎塊狀，表層少部分呈碎屑狀，場(chǎng)地大部分鉆孔、探坑、探孔均有揭露。

中風(fēng)化板巖(Z2c)呈褐色、灰黃色等，層狀結(jié)構(gòu)，層理明顯，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯較破碎，局部呈塊狀和短圓柱狀，結(jié)構(gòu)面結(jié)合差。巖石基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，在場(chǎng)地局部有揭露。該層揭露厚度1.5 m。

2.2 滑坡巖土體物理力學(xué)性質(zhì)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)大面積剪切試驗(yàn)、野外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)，依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021)，分別對(duì)巖土體黏聚力、內(nèi)摩擦角和重度等指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)巖土物理力學(xué)指標(biāo)的初始數(shù)據(jù)進(jìn)行野外鑒別和對(duì)比，剔除異常的初始數(shù)據(jù)后進(jìn)行修正，確定其平均值、標(biāo)準(zhǔn)值和特征值，由統(tǒng)計(jì)結(jié)果最終確定邊坡的力學(xué)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值。表1為巖土體主要物理力學(xué)參數(shù)。

表1 坡體主要物理力學(xué)參數(shù)

3 滑坡破壞機(jī)制分析

3.1 滑坡成災(zāi)原因

大森數(shù)控滑坡在地貌上屬于低丘陵坡麓，斜坡巖性為板巖。坡體上覆第四系人工填土和碎石混土，處在松散狀態(tài)，厚度為2.0～7.5 m，經(jīng)鉆探、坑探、槽探、物探等技術(shù)手段確定坡體內(nèi)發(fā)育順向主控制結(jié)構(gòu)面，結(jié)構(gòu)面上部發(fā)育在土與破碎強(qiáng)風(fēng)化巖體接觸面處，下部受地形條件控制大部分在土與強(qiáng)風(fēng)化巖體接觸帶中，局部厚度約1.0 m左右，總體呈折線狀。在2007年8月13日到17日強(qiáng)降雨情況下，坡面截排水系統(tǒng)只排泄了少部分地表水，大量地表水則下滲補(bǔ)給地下水，由于坡腳處擋土墻泄水孔泄水不暢，且坡頂匯水面積大，大量地下水匯集于坡體內(nèi)。長(zhǎng)時(shí)間的雨水浸泡，使巖土體達(dá)到飽和狀態(tài)，既增加了坡體自重，又降低了巖土體的強(qiáng)度(黏聚力和內(nèi)摩擦角)，導(dǎo)致坡面上覆第四系松散土層與下部強(qiáng)風(fēng)化板巖之間折線狀結(jié)合面的分離，加上雨水對(duì)土巖結(jié)合面的潤(rùn)滑作用，使坡面上覆巖土體在自身的重力作用下向下滑移，導(dǎo)致發(fā)生了此次滑坡。

3.2 滑坡啟動(dòng)機(jī)制

滑坡啟動(dòng)機(jī)制屬動(dòng)水壓力驅(qū)動(dòng)型，在雨季大雨或暴雨時(shí)，坡體中的地下水水力梯度驟然加大，坡體中地下水排泄受阻。這時(shí)，坡體巖土體孔隙與裂縫充水，在靜水壓力加之動(dòng)水壓力沿滑移面產(chǎn)生的孔隙水壓力的聯(lián)合作用下，滑移變形加劇，同時(shí)，坡體巖土體受水的浸泡導(dǎo)致強(qiáng)度降低，進(jìn)而失去平衡，發(fā)生滑坡。

4 滑坡體穩(wěn)定性分析

4.1 坡體主控結(jié)構(gòu)面與裂縫分析

為分析危險(xiǎn)斜坡巖土體中主控制結(jié)構(gòu)面和坡面的力學(xué)關(guān)系，首先對(duì)勘察中勘測(cè)的坡體內(nèi)結(jié)構(gòu)面進(jìn)行分析。通過(guò)前文對(duì)坡體內(nèi)主控制結(jié)構(gòu)面類型、形態(tài)的分析，針對(duì)坡體中發(fā)育的結(jié)構(gòu)面與坡向的關(guān)系，分別用赤平投影法進(jìn)行分析。該坡段見(jiàn)有大型的滑移結(jié)構(gòu)面，坡體頂部為土巖接觸面，受原地形限制，下部在土體與強(qiáng)風(fēng)化板巖接觸帶中，坡體內(nèi)主控滑結(jié)構(gòu)面總體呈折線狀，傾向 120°，傾角在 20°～45°之間，坡面(擋土墻面)產(chǎn)狀為 120°∠80°，主控滑結(jié)構(gòu)面與坡面走向平行，并且結(jié)構(gòu)面傾角小于斜坡坡面傾角，屬于同向外傾結(jié)構(gòu)面，是危險(xiǎn)結(jié)構(gòu)面，不穩(wěn)定，整體滑動(dòng)導(dǎo)致坡體前緣地面弧狀隆起，滑體沿隆起變形處向上存在破裂角，形成易滑動(dòng)的巖土體。這是該段坡的主要不穩(wěn)定因素，見(jiàn)圖3。

圖3 坡體結(jié)構(gòu)赤平投影圖

4.2 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算

通過(guò)對(duì)坡體的外形特征、滑面、滑帶土特征，以及巖土體物理力學(xué)參數(shù)分析研究，對(duì)坡體穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，分析坡體的水文地質(zhì)、巖土工程地質(zhì)條件和巖土體結(jié)構(gòu)特征及坡體變形破壞趨勢(shì)可知，坡體可能產(chǎn)生滑動(dòng)，具備折線滑移條件，所以對(duì)其可采用折線滑動(dòng)法公式計(jì)算。計(jì)算剖面見(jiàn)圖4。

圖4 滑坡體剖面示意

各項(xiàng)參數(shù)的取值以實(shí)測(cè)為主，部分為計(jì)算獲得或經(jīng)驗(yàn)數(shù)值。通過(guò)計(jì)算，坡段穩(wěn)定系數(shù)為0.615，依據(jù)《滑坡防治工程勘察規(guī)范》，邊坡穩(wěn)定系數(shù) ＜1，判定坡體為不穩(wěn)定斜坡，需要進(jìn)行工程治理。

5 結(jié)論

1)位于大森數(shù)控公司的滑坡巖土體由第四紀(jì)雜填土、碎石土及下伏板巖組成，屬于松散堆積層沿其與基巖接觸面滑動(dòng)的類型。

2)滑坡體滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度低，且結(jié)合程度差，不利于坡體本身的穩(wěn)定。

3)滑坡體屬于水壓力驅(qū)動(dòng)型滑坡，在降雨作用下，滑坡巖土體強(qiáng)度顯著降低，極易發(fā)生滑動(dòng)。

4)從坡體主控結(jié)構(gòu)面與裂縫產(chǎn)狀組合形式上，坡體自穩(wěn)能力差。通過(guò)計(jì)算，滑坡體穩(wěn)定系數(shù)為0.615，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，必須進(jìn)行工程治理。

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