王萬(wàn)遷,劉加燦,穆啟超,宋偉利

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì),洛陽(yáng) 471023)

江油市敬元鄉(xiāng)新房村17社滑坡穩(wěn)定性分析

王萬(wàn)遷,劉加燦,穆啟超,宋偉利

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì),洛陽(yáng) 471023)

在分析滑坡地質(zhì)環(huán)境背景、平剖面形態(tài)、特征及其誘因的基礎(chǔ)上,使用傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡體穩(wěn)定系數(shù)。結(jié)果表明,天然工況下基本穩(wěn)定,暴雨工況下欠穩(wěn)定,地震工況下不穩(wěn)定。并擬定抗滑樁及改河工程防治方案,以保證村莊和河道安全。

新房村17社;滑坡;穩(wěn)定系數(shù);傳遞系數(shù)法;工程防治

1 前言

滑坡位于江油市敬元鄉(xiāng)新房村2組,地理坐標(biāo)東經(jīng) 105°09′54″,北緯 32°16′08″,見(jiàn)交通位置圖 (圖1)。敬元鄉(xiāng)位于江油市北部,東、北部與青川縣相鄰,南與雁門(mén)鎮(zhèn)接壤,西與六合、楓順鄉(xiāng)相鄰,敬元鄉(xiāng)距江油市100 km。

新房村17社滑坡為一深層堆積體沿下伏基巖面滑動(dòng)的老滑坡體,在“5.12”地震及降雨條件下滑坡復(fù)活,發(fā)生滑動(dòng)變形。滑坡位于江油市敬元鄉(xiāng)新房村,處于鄉(xiāng)政府所在地,人口密集。該滑坡體直接危害對(duì)象為災(zāi)后重建新村及敬家河,滑坡堵河還涉及到下游300 m處的敬元鄉(xiāng)學(xué)校、政府機(jī)構(gòu)及當(dāng)?shù)卮迕窆? 300余人?；麦w一旦失穩(wěn),必將造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失,社會(huì)影響巨大。

2 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于敬元鄉(xiāng)新房村北面斜坡地帶,斜坡向南傾,斜坡整體山高坡陡,滑坡后緣高程1 015 m,前緣最低高程795 m,相對(duì)高差220 m。斜坡整體地勢(shì)北高南低,坡度呈中上部陡、中下部相對(duì)較緩,整體坡度 20°～50°。后緣為陡坎,前緣為敬家河,斜坡區(qū)覆蓋層為第四系殘坡積物。

2.2 地層巖性

圖1 交通位置圖Fig.1 Transpo rtation map

滑坡區(qū)地層有第四系及泥盆系甘溪組(Dg)。第四系成因類(lèi)型有殘破積的含碎石粉質(zhì)粘土及碎石土層,厚度在0.5～49.88 m。泥盆系甘溪組(Dg)基巖為黃綠-綠灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾少量淺灰色薄-中層狀石英粉砂巖。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及地震

勘查區(qū)位于松潘-甘孜造山帶,與揚(yáng)子陸塊的接合部位的龍門(mén)山推覆-沖斷構(gòu)造帶,部位在龍門(mén)山褶斷帶上(圖2)。前龍門(mén)山褶斷帶為構(gòu)造主體,屬于北東向構(gòu)造體系,由一系列緊密褶皺和逆沖斷裂組成,呈“多字型”雁行排列,構(gòu)造線(xiàn)走向?yàn)楸睎|45°～50°,構(gòu)造形跡主要有唐王寨復(fù)向斜、天井山復(fù)背斜和江油斷裂。場(chǎng)區(qū)構(gòu)造部位處于磨河壩倒轉(zhuǎn)背斜北東端近軸部,構(gòu)造作用強(qiáng)烈,巖石破碎嚴(yán)重,巖體一般為碎裂-層狀結(jié)構(gòu),構(gòu)造節(jié)理裂隙發(fā)育,有利于崩塌(危巖)的形成?！?.12”特大地震是與“江油斷層”近于平行的“映秀斷層”活動(dòng)引發(fā)的。

圖2 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.2 Tectonic map of the area

2008年5月12日,地處龍門(mén)山斷裂帶上的汶川縣映秀鎮(zhèn)發(fā)生了里氏8.0級(jí)的地震,地震后余震不斷,截至2010年02月22日24∶00,四川汶川大地震共記錄到余震58 281次,最大余震為5月25日16時(shí)21分46秒的6.4級(jí)地震。其中4級(jí)以上地震323次,其中4.0～4.9級(jí)余震272次,5.0～5.9級(jí)余震44次,6.0級(jí)以上余震8次。江油地區(qū)4級(jí)以上地震記錄為13次,最大余震為2008年5月18日01時(shí)08分23秒的6.0級(jí)地震。該區(qū)主要受江油斷裂影響,該斷裂屬于一條弱活動(dòng)性斷裂,外圍區(qū)域的西北部平武-松潘及西部北川-安縣地震帶余震不斷,發(fā)生的中強(qiáng)地震會(huì)對(duì)勘查區(qū)內(nèi)構(gòu)成較大影響。其地震基本烈度為7度。

2.4 氣象水文

江油市屬于北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),具有氣候溫和、四季分明、雨量充沛、夏熱冬暖等特點(diǎn)。

根據(jù)江油市氣象局1957年至2008年觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì),多年平均氣溫15.9℃,多年平均降雨量為1 050 mm,年降雨量最大為1 824.5 mm(1961年),最小為599.4 mm(1969年),每年降雨集中在6～9月,其降雨量為788.2 mm,境內(nèi)50 a一遇的最大年降雨量為1 824.5 mm(1961年),20 a一遇的最大年降雨量為1 312.7 mm(1990年),10 a一遇的最大年降雨量為1 230.9 mm(1998年),最大日降雨量為274.8 mm(1961年6月26日),最大1 h降雨量為69.6 mm(1983年8月10日)。

敬家河是勘查區(qū)的唯一河流,從滑坡區(qū)的前緣穿流而過(guò),流量受降雨影響較大,年平均流量40 m3/s,汛期流量111.6 m3/s,沽水期流量3 m3/s。

2.5 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水以松散孔隙水為主,賦存于滑坡區(qū)第四系松散的滑坡殘積層、崩積層、坡洪積層和沖積層的孔隙中,除滑坡前沿河床的沖積層受河水補(bǔ)給外,大部分受大氣降水的補(bǔ)給?；w下伏基巖面坡度為10°～40°,有利于地表水和地下水的排泄,滑體地下水以接受大氣降水為主,短途徑流,在滑坡前緣排泄,主要表現(xiàn)為沿基巖面散流排泄的泉水,流量較小。

2.6 人類(lèi)工程活動(dòng)

滑坡區(qū)內(nèi)人類(lèi)工程活動(dòng)一般,主要為在滑坡體中部的旱地耕作、前沿較平緩地帶的旱地、水田耕種和房屋修建。

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡規(guī)模

新房村17社滑坡平面整體呈四邊形狀,滑坡沿北西南東向展布,滑動(dòng)方向 147°,滑坡后緣高程1 015 m,前緣最低高程795 m,相對(duì)高差220 m(圖3、4)。該滑坡北面和東面為山脊,西面為一小山梁,滑坡地處一山間凹槽,整體地勢(shì)北高南低,滑坡整體坡度呈中上部陡、中下部相對(duì)緩,坡度20°～50°。滑坡縱向長(zhǎng)373 m,橫向?qū)?27 m,滑坡體厚度在0.5～49.88 m,滑體均厚約22 m,滑坡體積約268×104m3,為大型推移式滑坡。

3.2 變形特征

滑坡變形主要為滑動(dòng)、下挫及裂縫,在后緣最大滑動(dòng)距離1.5 m,滑坡后緣形成高0.5～2 m的陡坎。在滑坡體后緣和兩側(cè)分布有14條滑坡滑動(dòng)形成的裂縫(圖5),裂縫寬度15～35 cm。

3.3 滑帶特征

滑帶土縱向上呈折線(xiàn)型,總體坡度11°～157°,前緩后陡。滑帶土為碎石土,碎石粒徑 20～30 mm,含有少量礫石和粉質(zhì)粘土,厚度0.2～0.4 m,粉質(zhì)粘土含量 30%～40%,濕-很濕,軟-可塑,結(jié)構(gòu)松散,明顯擾動(dòng),碎石上有擠壓破碎和擦痕。

圖3 滑坡工程地質(zhì)平面圖Fig.3 Planemap of engineering geology for the landslide

圖4 第1勘探剖面圖Fig.4 The first exploration p rofile

圖5 滑坡裂縫LF1～14分布示意圖Fig.5 Distribution sketch map of landslide crack LF1～14

3.4 滑床特征

滑床為泥盆系甘溪組(Dg)黃綠-綠灰色泥巖,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,中等風(fēng)化,巖石較為完整,硬度低,巖芯風(fēng)干后自然開(kāi)裂呈碎塊狀,巖石產(chǎn)狀為110°∠30°,滑床風(fēng)化基巖面上擦痕明顯。

3.5 滑坡影響因素

3.5.1 地形因素

滑坡體地形呈北高南低,坡度上陡下緩,上部平均坡度 45°,中部平均坡度 26°,下部平均坡度 20°。從整個(gè)滑坡體來(lái)看,前緣坡度18°～20°,后緣坡度一般在40°～50°,只有在滑坡的中下部位坡度較緩,一般在20°左右,緩坡地段的斜坡長(zhǎng)度占滑坡總長(zhǎng)的1/5左右,所以整個(gè)斜坡坡度較陡,前緣有較高的臨空面,高度為3～15 m,為滑坡的形成制造了條件。

3.5.2 地震因素

地震前,新房子滑坡為一老滑坡,處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在“5.12”地震地震波強(qiáng)烈沖擊下,山體發(fā)生激烈震動(dòng),滑面為一軟弱結(jié)構(gòu)面,震動(dòng)在滑面產(chǎn)生的作用力降低滑坡的穩(wěn)定性。

3.5.3 降雨因素

滑坡區(qū)降雨量大且集中,雨水的下滲,使得滑體重度增加,致使下滑力增加,同時(shí)降低了滑帶土抗剪強(qiáng)度,致使抗滑力減小。

3.5.4 地下水因素

地下水位埋藏深度范圍6.90～33.53 m,形成順坡坡度為15°的地下水位線(xiàn),地下水對(duì)滑帶土產(chǎn)生侵蝕軟化作用,降低滑帶土抗剪強(qiáng)度。

4 滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算

4.1 滑坡穩(wěn)定性分析

通過(guò)勘查,新房村17社滑坡滑帶面貫通,滑坡后緣拉張裂縫及兩側(cè)剪切裂縫發(fā)育,滑體沿滑動(dòng)面位移明顯,后緣形成明顯的滑坡階坎。在雨季對(duì)滑坡進(jìn)行地表檢測(cè)發(fā)現(xiàn),滑坡在發(fā)生蠕滑變形,由此判定滑坡在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨工況下滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 滑坡穩(wěn)定性及推力計(jì)算

4.2.1 計(jì)算方法

滑面簡(jiǎn)化成折線(xiàn)型,穩(wěn)定計(jì)算采用折線(xiàn)型滑動(dòng)面計(jì)算公式,剩余下滑力計(jì)算按傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)對(duì)滑坡進(jìn)行計(jì)算,選擇3縱勘探剖面進(jìn)行計(jì)算,圖6為1-1′剖面計(jì)算模型。

圖6 1-1′線(xiàn)剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.6 Calculation sketch along Line 1-1′section

4.2.2 計(jì)算參數(shù)

滑體為碎石土,滑坡計(jì)算時(shí)重度用大容重試驗(yàn)的平均值,抗剪強(qiáng)度參數(shù)用滑帶碎石土土工試驗(yàn)成果標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行計(jì)算。

(1)滑體重度

重度取值采用現(xiàn)場(chǎng)大容重試驗(yàn)成果,碎石土:天然重度取22.7 kN/m3,飽和重度取23.1 kN/m3。

(2)滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)

根據(jù)滑坡的變形特征,在地震工況下滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)變形,選取穩(wěn)定系數(shù)為1.02進(jìn)行反演分析。1-1′剖面滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo):天然c=17 kPa,φ=28.5°;飽和c=15 kPa,φ=26.5°。

根據(jù)滑帶取樣試驗(yàn)成果,按照《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)規(guī)定對(duì)巖土參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo):天然c=15.2 kPa,φ=28.3°;飽和c=12 kPa,φ=25.6°。

根據(jù)反演分析參數(shù)和實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行比較,結(jié)合滑坡變形特征,滑帶土的抗剪強(qiáng)度采用綜合取值:天然狀態(tài)下粘聚力為16.1 kPa,內(nèi)摩擦角為28.4°;飽和狀態(tài)下粘聚力為13.5 kPa,內(nèi)摩擦角為26.0°,見(jiàn)表1。

表1 滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Table 1 Soil's anti-shearing intensity index fo r the landslide belt

4.2.3 計(jì)算工況及荷載組合

勘查區(qū)抗震設(shè)防烈度為7°,地震作用綜合系數(shù)選用0.25,地震作用重要性系數(shù)選用1.1,地震水平向系數(shù)取0.12。

滑坡推力計(jì)算將滑坡體劃為條塊進(jìn)行計(jì)算,考慮基本荷載為自重,在暴雨、地震組合情況下,選取3種工況 (工況Ⅰ、工況Ⅱ、工況Ⅲ)進(jìn)行剩余下滑力計(jì)算。根據(jù)受災(zāi)對(duì)象、受災(zāi)程度、施工難度和工程投資等因素,按《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)對(duì)新房村17社滑坡防治工程級(jí)別劃分均為Ⅱ級(jí),其相應(yīng)滑坡防治工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值如下:

工況Ⅰ:自重+地下水Ks=1.15

工況Ⅱ:自重+暴雨+地下水1、3剖面線(xiàn)Ks=1.05,2剖面線(xiàn)Ks=1.10

工況Ⅲ:自重+地震+地下水Ks=1.05

4.2.4 計(jì)算結(jié)果

(1)穩(wěn)定性計(jì)算

采用“理正5.3邊坡穩(wěn)定分析軟件”進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算 ,1-1′、2-2′、3-3′縱斷面計(jì)算其滑坡穩(wěn)定系數(shù)及剩余下滑力結(jié)果見(jiàn)表2、表3。

表2 滑坡穩(wěn)定系數(shù)結(jié)果一覽表Table 2 Stability coefficient results for the landslide

按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)對(duì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)滑坡穩(wěn)定性系數(shù)K≥1.15時(shí)滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);K=1.15～1.05時(shí),滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài);K=1.00～1.05時(shí),滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài);當(dāng)K<1.00時(shí),滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。按以上滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)原則,可得出以下結(jié)論:

①在工況Ⅰ即自重+地下水狀態(tài)下,滑坡1-1′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值為1.069,處于基本穩(wěn)定狀態(tài);2-2′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值為1.051,處于基本穩(wěn)定狀態(tài);3-3′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值分別為1.070,處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

②在工況Ⅱ即自重+暴雨+地下水狀態(tài)下,滑坡1-1′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值為1.038,處于欠穩(wěn)定狀態(tài);2-2′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值為1.022,處于欠穩(wěn)定狀態(tài);3-3′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值分別為1.009,處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

③在工況Ⅲ即自重+地震+地下水狀態(tài)下,滑坡 1-1′、2-2′、3-3′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)K值分別為0.992、0.967、0.996,均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)滑坡推力計(jì)算

通過(guò)計(jì)算,得出滑坡擬建支擋工程位置即滑坡剪出口處滑坡推力,見(jiàn)表3。

5 滑坡防治方案建議

根據(jù)本次勘查成果和各種計(jì)算參數(shù),結(jié)合滑坡體目前變形特征及滑坡穩(wěn)定性影響因素,建議對(duì)滑坡采用多種手段綜合治理,可采用排水、抗滑樁、減載反壓、改河道避讓等多種工程措施。

5.1 滑坡防治方案

根據(jù)滑坡體具體情況,滑坡治理可采用方案一:封填裂縫+減載反壓+抗滑樁;方案二:封填裂縫+改河道+抗滑樁。

表3 滑坡推力結(jié)果一覽表Table 3 Pushing force results for the landslide

治理方案一:滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)變形后,在滑坡體中部、后緣及兩側(cè)形成很多的裂縫,防止降水滲入裂縫對(duì)該滑坡穩(wěn)定性產(chǎn)生影響,對(duì)滑坡體上的裂縫進(jìn)行封填,防止雨水沿裂縫下灌;對(duì)滑坡后緣表面滑體或變形體的清除、削坡降低坡度以及設(shè)置馬道等,以減少滑坡的下滑推力,削方土石方用于回填反壓坡腳增加抗滑力,減少抗滑樁工程的投入;在前緣布設(shè)抗滑樁,抗滑樁插入滑動(dòng)面以下的穩(wěn)定地層能產(chǎn)生較大抗力(錨固力)平衡滑動(dòng)體的推力,增加滑體的穩(wěn)定性。

治理方案二:在滑坡后緣削去一定的滑體以減少滑坡的下滑推力,削方土石方用于回填反壓坡腳增加抗滑力,減少抗滑樁工程的投入;在滑坡前緣威脅到村莊段(2線(xiàn)剖面段)布置抗滑樁進(jìn)行攔擋,其他地段(1、3線(xiàn)剖面段)改河道避讓,防止滑坡堵河造成危害。

5.2 滑坡防治方案建議

以上兩種方案均可行,由于該滑坡滑體厚度大,產(chǎn)生較大的滑坡推力,若在滑坡前緣布置抗滑樁,使滑坡整體穩(wěn)定,必將投入較大的資金。方案二僅在威脅村莊的地段布置抗滑樁,其他地段改河避讓,工程投入較少,綜合考慮,建議采用方案二對(duì)滑坡進(jìn)行治理。

6 結(jié)語(yǔ)

(1)新房村17社滑坡體位于四川省江油市敬元鄉(xiāng)新房村,高程795～1 015 m,相對(duì)高差220 m?；缕矫嬲w呈四邊形狀,滑坡主滑方向?yàn)?47°,滑坡體積268×104m3,為大型推移式堆積層滑坡。

(2)滑坡區(qū)地層主要由第四系滑坡堆積粉質(zhì)粘土、碎石土及下伏甘溪組(Dg)泥巖組成。

(3)選擇傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡在天然、暴雨及地震工況下對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算,滑坡在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),穩(wěn)定性較差,該滑坡的危害性和社會(huì)影響較大,危害對(duì)象等級(jí)為一級(jí)。

(4)根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)及推力計(jì)算結(jié)果,滑坡在天然工況下為基本穩(wěn)定,在暴雨工況下整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài),地震工況下不穩(wěn)定。

(5)根據(jù)滑坡工程地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特征、誘發(fā)因素、穩(wěn)定性及下滑推力,選擇合理可行的治理方案進(jìn)行對(duì)比分析,建議采用封填裂縫+改河道+抗滑樁工程進(jìn)行治理。

[1] 王萬(wàn)遷,等.四川省江油市敬元鄉(xiāng)新房村17社滑坡應(yīng)急勘查報(bào)告[R].河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)調(diào)查隊(duì),2010.

[2] 常士驃,張?zhí)K民,等.工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2006.

[3] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

STABIL ITY ANALYSIS FOR THE LANDSL IDE IN COMM UNITY NO.17 OF XINFANG VILLAGE,JINGYUAN TOWNSHIP,JIANGYOU

Wang Wan-qian,Liu Jia-can,M u Qi-chao,Song Wei-li
(The First Geological Survey Brigade,Henan Bureau of Geology,M ineral Exp loration and Development,Luoyang 471023,China)

Stability coefficients are calculated for the landslide based on an analysisof the geological setting,p lane fo rm,p rofile fo rm,features and incentives.The calculations gained by the transfer coefficientmethod reveal its basic stability under natural conditions,less stability under storms and instability under earthquakes.Changing the river course and putting piles are p referred to ensure the safety of villages and rivers.

Community No.17 of Xinfang;landslide;stability coefficient;transfer coefficientmethod;p revention engineering

P642.22

A

1006-4362(2011)02-0060-05

2010-07-22 改回日期: 2010-10-08

王萬(wàn)遷(1980- ),男,工程師,2003年畢業(yè)于貴州工業(yè)大學(xué)勘察工程與技術(shù)專(zhuān)業(yè),主要從事巖土工程及地質(zhì)災(zāi)害方面的工作。