韓應(yīng)龍
(山西省地球物理化學(xué)勘查院,山西運(yùn)城 044004)
研究的滑坡位于垣曲縣南部川溝村東側(cè),該滑坡平面形狀呈酒瓶狀,上窄下寬,主軸線長(zhǎng)度326 m,寬50 m~140 m,平均厚度9 m,滑坡區(qū)面積6.27×104m2,體積約 56.43 ×104m3為中型滑坡,主滑方向WS7°。該滑坡主要威脅中部和下部的22戶共95人的生命財(cái)產(chǎn),以及滑坡上部農(nóng)田的安全。
研究區(qū)位于垣曲縣南部川溝村,南側(cè)距離黃河小浪底水庫約1 km。項(xiàng)目區(qū)總體地貌單元為黃土丘陵地貌。研究區(qū)域總體地勢(shì)北高南低,最高點(diǎn)位于滑坡后緣北側(cè),高程381.9 m,最低點(diǎn)位于滑坡前緣,高程330 m,相對(duì)高差51.9 m?;驴傮w坡度為21°?;聳|南部有一沖溝,沖溝東側(cè)多為裸露基巖。
滑坡區(qū)地層主要為第四系(Q)和下第三系漸新統(tǒng)(E)。
1)第四系(Q)。
③強(qiáng)風(fēng)化泥巖:紫紅色~紅褐色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),局部夾少量灰綠色和灰白色砂巖,巖芯多為短柱狀,局部節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理面呈黑色,遇水易崩解,平均自由膨脹率13.18%。產(chǎn)狀120°~138°∠15°~22°。為滑床組成部分。
④強(qiáng)風(fēng)化砂巖:灰綠色~灰褐色,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)程度一般,巖芯多為短柱狀,顆粒為細(xì)砂,礦物成分為石英和長(zhǎng)石,局部夾少量紫紅色泥巖,錘擊聲啞易碎,遇水易崩解。為滑床組成部分。
⑤全風(fēng)化砂巖:灰白色,局部為灰褐色,鈣質(zhì)膠結(jié),膠結(jié)程度差,極易破碎,巖芯多為粉末狀~碎塊狀,顆粒為細(xì)砂,礦物成分多為石英和長(zhǎng)石,遇水易崩解。該層巖芯采取率低。為滑床組成部分。
垣曲縣位于新華夏系和緯向構(gòu)造的復(fù)合聯(lián)合部位,經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng),相應(yīng)形成了多種復(fù)雜的構(gòu)造群,如褶皺斷裂、區(qū)域變質(zhì)等?;挛挥谠h川溝村東側(cè),距離上述構(gòu)造較遠(yuǎn),區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單,未見斷層,褶皺分布。垣曲縣位于華北地質(zhì)塊體的西南邊緣,地震活動(dòng)比較強(qiáng)烈和頻繁,該區(qū)境內(nèi)地震具有震級(jí)小、頻率大的特點(diǎn)。根據(jù)國家地震局《中國地震動(dòng)峰值加速度區(qū)劃圖》,垣曲縣動(dòng)峰值加速度為0.10g,地震基本烈度為7度。
滑坡區(qū)的水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,主要以松散巖類孔隙水和基巖裂隙水為主,主要靠大氣降水和地表徑流補(bǔ)給,沿土層及沖溝排泄?;聟^(qū)地處黃土高原屬缺水地區(qū),根據(jù)鉆探成果,滑坡區(qū)內(nèi)未見地下水。
滑坡整體呈酒瓶狀,上窄下寬,長(zhǎng)度較長(zhǎng),主滑方向NW187°。該滑坡前緣高程379 m,后緣高程343 m,長(zhǎng)約326 m,寬50 m~140 m,滑體厚度 4.4 m ~15.0 m,平均厚度 9 m,滑坡區(qū)面積6.27×104m2,滑動(dòng)方量約 56.43 ×104m3,該滑坡屬于中型土質(zhì)滑坡,目前處于蠕動(dòng)狀態(tài)。該滑坡上部為一“U”字形沖溝,沖溝寬約30 m~50 m,滑坡東側(cè)邊界為沖溝;下部為黃土梁峁,前緣以東西向的沖溝為界。根據(jù)調(diào)查,該滑坡中部平臺(tái)發(fā)育有數(shù)條裂縫,寬約10 cm~20 cm,長(zhǎng)約20 m,走向近東西向,已被人工改造,無法識(shí)別。該滑坡中部及前部房屋均有不同程度的裂縫及變形,同時(shí)前緣有馬刀樹痕跡。
滑體厚度4.4 m~15.0 m,屬于淺層滑坡?;w主要物質(zhì)組成為粉質(zhì)黏土,灰黃色~黃褐色,可塑~硬塑狀,干強(qiáng)度和韌性中等偏高,上部含植物根系和碎石,下部含白色菌絲、白色鈣化物和鈣質(zhì)結(jié)核。
根據(jù)鉆孔資料,滑坡未形成連貫的滑動(dòng)面?;瑤林饕獮樽霞t色強(qiáng)風(fēng)化泥巖,原巖結(jié)構(gòu)已被破壞,部分接觸面為卵石,含少量粉質(zhì)黏土,局部可見擦痕?;婵傮w形態(tài)為折線型。
滑床為下第三系漸新統(tǒng)高廟組泥巖和砂巖,一般為強(qiáng)風(fēng)化~全風(fēng)化,局部節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理面呈黑色~黑褐色,垂擊聲啞易碎,屬軟質(zhì)巖石,遇水易崩解,產(chǎn)狀 120°~138°∠15°~22°,工程地質(zhì)性質(zhì)較差。
1)地形地貌:滑坡體所在山體斜坡陡峻,且前部有較大的臨空面,這種地形地貌條件有利于滑坡的形成。
2)地層條件:滑坡體上部為第四系風(fēng)積黃土,土體結(jié)構(gòu)松散,垂直節(jié)理發(fā)育,有利于地表水的下滲。下伏基巖為第三系泥巖和砂巖,易風(fēng)化,由其構(gòu)成的巖體完整性差,巖層產(chǎn)狀120°~138°∠15°~22°,整體傾角平緩,且傾向坡外,即構(gòu)成了傾向坡外的順坡向邊坡,且泥巖是較好的隔水層,當(dāng)遇到連續(xù)降雨天氣時(shí),易于在堆積物與泥巖的接觸面形成一薄弱層,在松散土體本身自重的作用下,有利于滑坡的形成。
3)水文地質(zhì)條件:垣曲縣降雨較豐富,春秋季節(jié)時(shí)有暴雨出現(xiàn)。暴雨會(huì)使上部土體重量增加,且在土巖接觸面形成軟弱帶,同時(shí)在溝內(nèi)易形成洪水,從而沖刷坡腳,有利于滑坡的形成。
4)人類工程活動(dòng):研究區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要為農(nóng)業(yè)種植、修路和建房。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)走訪調(diào)查,川溝村民曾將滑坡前緣部分土體挖除,用于修路和建房,滑坡前緣一般為抗滑段,前緣土體被挖除后,不利于滑坡的穩(wěn)定,從而造成下滑。
綜上所述,該滑坡形成的主要原因?yàn)椴焕牡刭|(zhì)條件及降雨。
根據(jù)滑坡工程地質(zhì)測(cè)繪、勘探和宏觀穩(wěn)定性的分析表明,該滑坡目前處于穩(wěn)定的狀態(tài)。若遇極端工況,如暴雨、地震等,暴雨將使滑坡巖土體處于飽和狀態(tài),降低滑帶土的抗剪強(qiáng)度,又由于降雨作用在滑坡體上的動(dòng)靜水壓力,使滑坡的穩(wěn)定性降低;如疊加地震等不利工況,更容易導(dǎo)致滑坡失穩(wěn),滑坡的破壞也將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。
1)計(jì)算公式。根據(jù)滑動(dòng)面的形態(tài),滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用傳遞系數(shù)法,計(jì)算公式如下:
其中,F(xiàn)s為穩(wěn)定系數(shù);Wi為第i塊的重量,kN/m;αi為第 i塊段滑動(dòng)面與水平面的夾角,(°);φi為第i塊段土的內(nèi)摩擦角,(°);Ci為第i塊段土的粘聚力,kPa;Li為第i塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度,m;Tn為作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力,kN/m;Rn為作用于第i塊段的抗滑力,kN/m;ψi為第i塊段的剩余下滑動(dòng)力的傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)。
2)計(jì)算工況及荷載組合。工況一:天然狀態(tài)。荷載考慮為滑體巖土體自重;工況二:天然+暴雨。荷載考慮為降雨導(dǎo)致土體重度的增加;工況三:天然+地震。該工況考慮除天然荷載外還包括地震引起的水平推力;工況四:天然+暴雨+地震。該工況考慮為工況二、三的疊加。
3)計(jì)算剖面見圖1。
圖1 滑坡計(jì)算剖面圖
4)參數(shù)選取。計(jì)算參數(shù)是參照工程勘察的成果,在室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況綜合確定,見表1。
表1 滑坡計(jì)算參數(shù)
5)計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)。
表2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果
表2表明,該滑坡在天然工況和地震工況下為穩(wěn)定,暴雨工況為基本穩(wěn)定,暴雨加地震工況為不穩(wěn)定。
1)垣曲縣川溝村東側(cè)滑坡屬典型的黃土質(zhì)滑坡,該滑坡形態(tài)特征明顯,邊界清晰,滑坡要素齊全。滑坡的穩(wěn)定性分析表明,該滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨和地震等不利因素作用下,滑坡有整體或局部滑動(dòng)的可能,考慮該滑坡在極端工況下的發(fā)展趨勢(shì)及其危害程度,需采取搬遷避讓和相應(yīng)的工程治理措施。
2)結(jié)合滑坡區(qū)所處的地理環(huán)境及對(duì)村民生命財(cái)產(chǎn)造成的危害程度,可在滑坡前緣和中部布設(shè)一定深度的抗滑樁進(jìn)行支擋,并在滑坡后緣和周圍邊界布置截水溝;也可在滑坡中上部進(jìn)行削方,減少滑體的重量,減小下滑力,提高滑坡穩(wěn)定性。
[1]蘇銀華.山區(qū)工程建設(shè)誘發(fā)的土質(zhì)滑坡分析[J].四川建筑,2011,31(2):104-106.
[2]DZ/T-0208-2006,滑坡防治工程勘察規(guī)范[S]
[3]GB 50021-2009,巖土工程勘察規(guī)范[S].