朱艷歌ZHU Yan-ge;倪振強NI Zhen-qiang
(聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院,聊城 252000)
(School of Architecture &Civil Engineering,Liaocheng University,Liaocheng 252000,China)
古滑坡一般指第四紀(jì)以來,一些過去滑動過的滑坡,邊坡已保持穩(wěn)定,但古滑坡有可能復(fù)活或再次滑移。這種復(fù)活現(xiàn)象,可能是天然發(fā)生的,如降水、地震引起的次生災(zāi)害等;也可能是人為引起的,特別是在當(dāng)今開展大規(guī)模的經(jīng)濟建設(shè)中,尤為常見。如今,正在展開的西部大開發(fā)工程建設(shè)中,特別是一些高速公路的建設(shè),絕大部分是在山區(qū),古滑坡復(fù)活問題屢見不鮮,造成了大量的經(jīng)濟損失,已引起人們的重視[1]。本文在大量野外調(diào)研的基礎(chǔ)上,研究和總結(jié)了古滑坡的復(fù)活機制。通過某一具體實例,對古滑坡的復(fù)活機制進行了討論分析,并提出了相關(guān)治理方案,為同類型古滑坡的評價和治理提供了一些可借鑒的方法。
1.1 地質(zhì)構(gòu)造因素 基巖破碎、節(jié)理發(fā)育、具弱蝕性的斷裂破碎帶、軟弱結(jié)構(gòu)面等不利地質(zhì)條件是影響古滑坡復(fù)活的一個重要因素。
1.2 巖層巖性因素 巖層巖性是滑坡發(fā)生的物質(zhì)基礎(chǔ),地層巖性軟弱、巖土體松散、強度不高、親水性好、滲透性較大,則易在雨水和地下水作用下因強度降低而形成滑動帶,為滑坡復(fù)活提供了基本條件。
1.3 降水和地下水的影響 古滑坡在遇到連續(xù)或強降雨過程時,雨水順地表巖土體孔隙滲入轉(zhuǎn)化為地下潛水,進入滑體內(nèi)部,弱化巖土體的性質(zhì),降低滑體土體的物理力學(xué)性質(zhì),同時使滑坡帶過度飽和產(chǎn)生滯水,長時間濕潤和潤滑滑帶巖土體,使巖土體自重增加重力勢能增加。同時雨后地下水位的升高,雨水產(chǎn)生的靜水壓力和動水壓力,使巖體間的有效正應(yīng)力和摩擦阻力降低,從而加速滑坡的運動,降雨和地下水對古滑坡的復(fù)活起了重要的促進和加速作用[2]。
1.4 地震因素 地震作為最強烈和最迅速的作用,可加速滑坡體的下滑力,促使滑坡體產(chǎn)生滑動。地震震動的累積作用導(dǎo)致滑坡體滑面強度參數(shù)降低。采用彈塑性模型、莫爾庫侖屈服準(zhǔn)則對滑坡復(fù)活的三維模擬結(jié)果表明[3],地震作用下滑坡變形破壞受坡體形態(tài)的影響較顯著,滑坡體對地震波具有明顯的放大效應(yīng)。
2.1 古滑坡體上的建設(shè) 由于對古滑體的認(rèn)識不足,一旦在古滑坡體上進行大規(guī)模建設(shè),極易發(fā)生危險。地面垂直荷載會給古滑坡體增添附加下滑力,加上地面施工擾動,破壞了天然形成的穩(wěn)定受力平衡狀態(tài),使古滑坡體因無法繼續(xù)承受上部荷載,而萌發(fā)古滑坡復(fù)活滑動[4]。
2.2 坡腳開挖 因道路交通建設(shè)等原因進行的坡腳開挖對于古滑坡復(fù)活有重大影響,坡腳開挖卸載而產(chǎn)生的附加應(yīng)力場,會改變斜坡土體平衡條件,降低斜坡的支撐能力,從而加劇已有滑坡的發(fā)展速度,或者造成應(yīng)力釋放導(dǎo)致古滑坡復(fù)活的產(chǎn)生。
由于古滑坡體大小、年代、巖土性質(zhì)、地形條件和產(chǎn)生古滑坡的原因不同,因此實際中造成古滑坡復(fù)活的具體原因也不盡相同,一個古滑坡的復(fù)活可能會由一個或數(shù)個因素共同影響產(chǎn)生。對于古滑坡復(fù)活機制可總結(jié)如下:①古滑體的物質(zhì)組成和滑體變形破壞遺跡為滑體復(fù)活創(chuàng)造了基礎(chǔ)。②勘察工作不足導(dǎo)致人類的工程活動改變了古滑體原有的平衡,為古滑體的復(fù)活埋下隱患。③外界自然條件(水、地震)對滑體的積極誘發(fā)作用,致使滑體產(chǎn)生推壓變形破壞,從而激發(fā)了古滑體的復(fù)活[5]。因此對于工程建設(shè)實踐來說,要做到收集完備的資料,實地調(diào)查,充分分析,綜合考慮以確定合理的建設(shè)和施工方案。對于有古滑坡的地帶,做到合理規(guī)劃布局,以避免古滑坡復(fù)活所帶來的損害。以下以一實例討論古滑坡體的復(fù)活機制。
3.1 滑坡的形態(tài)特征和邊界范圍 古滑坡總體形態(tài)呈長舌形,軸向長度200m,寬約100m,滑體為第四系殘坡積層,平均厚度約10m,體積約20 萬m3,屬中型殘坡積層滑坡(如圖1 所示)?;潞缶壘哂忻黠@的圈椅狀地貌,上部陡坎基巖出露,前緣位于通村路切削陡坡上部(如圖2 所示),呈寬舌形;南北兩側(cè)以沖溝上部為界,南側(cè)為秧子林,北側(cè)為窯子溝,沖溝內(nèi)基巖出露,滑坡后緣出現(xiàn)拉張裂縫等變化(如圖3 所示)。
3.2 滑坡地形地貌此滑坡屬侵蝕構(gòu)造地貌,坡高谷深,滑坡南北兩側(cè)邊溝遭受強烈切割,溝底成“V”字形,平均坡度24°。斜坡自上而下,地形分為后緣陡坡、中部緩坡和前緣陡坡三部分,滑坡前緣之下為通村路,陡崖出露基巖褶皺、揉皺發(fā)育,巖體破碎??傮w上,該滑坡地形地貌類別總體屬于復(fù)雜類型。
4.1 地形地貌 該區(qū)位于低中山區(qū),地勢西北高,東南低,為低中山侵蝕堆積地貌。此滑坡區(qū)出露基巖主要有三疊系須家河組磚紅色、灰白色砂巖地層;第四系主要為殘坡積層。
4.2 地質(zhì)構(gòu)造及地震 區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育,該區(qū)域地殼穩(wěn)定性主要為北川-映秀斷裂和江油-灌縣斷裂兩大活動斷裂所控制。2008 年5 月12 日,四川汶川發(fā)生8 級強烈地震,并伴生多次6 級以上余震。受到“5.12”汶川特大地震的嚴(yán)重影響,震后該地區(qū)絕大部分房屋倒塌、開裂,更為嚴(yán)重的是地震引發(fā)并加劇了崩塌、滑坡、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害,地質(zhì)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。
4.3 水文地質(zhì)條件 區(qū)內(nèi)地下水主要有松散層孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。水量豐富;斜坡地帶的殘坡積層富水性較差。滑坡區(qū)山高坡陡,地下水主要補給來源為大氣降水,地下水位動態(tài)變化大,徑流途徑短。在雨季,尤其是大雨、暴雨之后,水位大幅度增高,動水壓力增大,是誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一。
圖1 滑坡體全貌
圖2 前緣因修建道路滑坡臨空
圖3 滑坡后緣拉張裂縫
4.4 人類工程活動 該滑坡坡面人類工程活動較強烈,主要有房屋建筑和修建公路。①建筑房屋:由于地處低中山區(qū),村民建房只能選擇山坡上。房屋建筑時,對邊坡進行了較大強度的切坡活動,對斜坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響,同時,房屋自身重量增加了滑體的下滑力。②修建公路:某一村在滑坡前緣修建了一條鄉(xiāng)村公路,在修建公路時,將滑坡前緣切割成高5~10m 的陡坎,造成滑坡前緣臨空。
此滑坡屬松散層土質(zhì)滑坡,其成因與地形地貌、地層巖性、區(qū)域自然環(huán)境條件、人類活動等密不可分,是以上因素綜合作用的結(jié)果。斜坡變形破壞發(fā)生古滑坡復(fù)活的原因主要有:
5.1 地形地貌 滑坡區(qū)屬斜坡地貌,斜坡平均坡度24°,斜坡前緣坡度近40°,并因道路切削形成高達10m 的臨空面,極易產(chǎn)生牽引式滑動。
5.2 地層因素 滑坡滑體為表層松散堆積物,滑體厚度平均約10m,結(jié)構(gòu)較松散,透水性強,有利地下水的入滲,滑床為三疊系須家河組砂巖夾泥巖,暴雨期或持續(xù)降雨期,降雨下滲至第四系松散殘坡積物與砂巖夾泥巖接觸面時,由于透水性的差異,將會在基巖面產(chǎn)生浮托力,形成滑帶。
5.3 人為因素 滑坡體前部,當(dāng)?shù)鼐用裥藿ǚ课?、道路對斜坡前緣進行了一定程度的切割削坡,造成斜坡前緣臨空,對滑坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生了極為不利的影響。
5.4 地震因素“5.12”地震烈度達8 度,地震動峰值加速度為0.2g,地震大大增加了滑體的下滑力,促使滑坡產(chǎn)生滑動。綜上,經(jīng)初步分析該滑坡體在地震、暴雨或久雨等不利工況下,已經(jīng)產(chǎn)生淺層滑移。
根據(jù)滑坡的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、變形特征和危險性預(yù)測,建議采用支擋工程對滑坡進行治理,支擋線設(shè)置在滑坡前緣1281m~1293m 高程一線,并對后緣裂縫進行封填。此外,對滑坡前緣人工切坡形成的巖質(zhì)邊坡進行局部危巖清理。
本文在對于古滑坡研究中,從廣泛地共性出發(fā),研究和總結(jié)古滑坡復(fù)活的機理,目的是找出其內(nèi)部失穩(wěn)的共同點,力圖初步建立古滑坡的防治機制,以期在宏觀上認(rèn)識古滑坡復(fù)活這一地質(zhì)活動。對于不同的古滑坡體,復(fù)活的機制不盡相同,本文所選一例進行討論,目的是更加具體地表現(xiàn)古滑坡復(fù)活機制的研究思路,為以后研究古滑坡復(fù)活提供參考?;麦w因其自身的復(fù)雜性,決定了對于古滑坡體研究的艱巨性,因此日常生產(chǎn)生活中,應(yīng)盡量避免在滑坡體附近進行大規(guī)模的工程建設(shè)活動,以規(guī)避風(fēng)險,減輕和避免由古滑坡復(fù)活帶來的損失。
[1]楊曉松,王友成,張斌.公路施工導(dǎo)致的古滑坡復(fù)活實例分析[J].2002,13(3):43-46.
[2]金仁祥,劉漢超.重慶市麻柳嘴滑坡復(fù)活機制探討[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報,2011,12(4):53-57.
[3]夏敏,任光明.地震誘發(fā)滑坡復(fù)活機制的FLAC3D 數(shù)值模擬分析[J].工程地質(zhì)學(xué)報,2010,18(3):305-311.
[4]高建軍,楊人光.巴東縣黃土坡滑坡復(fù)活機制及其治理探討[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護,2012,23(2):81-85.
[5]王桂林,張永興.大河壩古滑坡復(fù)活變形特征及成因分析[J].重慶建筑大學(xué)學(xué)報,2003,25(5):1-4.