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        多期次山區(qū)公路古滑坡的穩(wěn)定性研究

        2015-08-02 02:46:42厲成武
        黑龍江交通科技 2015年2期
        關(guān)鍵詞:滑坡體坡體汶川

        厲成武

        (四川省交通運(yùn)輸廳交通勘察設(shè)計(jì)研究院)

        1 引 言

        某滑坡為一多期次古滑坡,地貌上屬高山峽谷區(qū)?;碌乇沓嗜σ螤?,后緣見負(fù)地形,呈凹槽狀;中前部較陡峻,后部較平緩,后緣和上游側(cè)基巖裸露。地表上部植被稀疏。

        該滑坡在“5.12”汶川大地震后,淺表層尤其坡體中下部崩滑嚴(yán)重,時有飛石滾落,嚴(yán)重影響公路行車安全。川汶公路從滑坡前緣通過,公路路面未見明顯變形跡象。岷江從滑坡坡腳流過,滑坡相對高差約258 m。滑體平均厚度約40 m,面積約12 ×105 m2,滑坡體積約460 ×105m3,見圖1。

        圖1 某滑坡工程地質(zhì)平面圖

        2 滑坡物質(zhì)組成及變形特征

        2.1 滑坡的物質(zhì)組成

        根據(jù)地表工程地質(zhì)測繪及鉆探成果表明:滑坡地表為第四系滑坡堆積層Q4del、Qpdel的角礫土、碎石土;沖洪積層(Q4al+pl)礫石土,下伏基巖為古生界志留系茂縣群第三組(Smx3)的千枚巖?,F(xiàn)將各巖土層工程地質(zhì)基本特征由上至下(從新到老)分述如下。

        (1)滑坡堆積層

        角礫土、碎石土:灰黑色,灰黃色,稍濕,稍密為主,塊碎石成分以炭質(zhì)千枚巖為主,塊石粒徑20 ~40 cm,含量約25% ~30%,碎石粒徑6 ~20 cm,含量20% ~25%,角礫粒徑2 ~6 cm,含量15% ~20%,呈次棱角狀~棱角狀。巖屑及粉土充填,依其結(jié)構(gòu)特征可以分為兩層。

        ①(Qpdel):該層在K157 +820 ~K157 +960 段裸露于地表,膠結(jié)較密實(shí),自穩(wěn)能力較好。在K157 +960 ~K158 +025段隱伏于Q4del下部。

        ②(Q4del):該層主要分布在K157 +960 ~K158 +025段,結(jié)構(gòu)松散,主要為碎石土,自穩(wěn)能力較差。

        (2)沖洪積層(Q4al+pl)

        礫石土:灰白色,稍濕~濕,稍密~中密,石質(zhì)成分為變質(zhì)砂巖,卵石直徑6 ~20 cm,含量30% ~35%;礫石直徑2 ~6 cm,含量30% ~35%,呈次圓狀~扁圓狀,充填中粗砂及粉土等。該層僅見于K158 棚洞SK04 下部,鉆孔未揭穿該層。

        (3)志留系茂縣群第三組(Smx3)

        千枚巖、碳質(zhì)千枚巖:灰黃色、灰黑色,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),千枚狀中薄層構(gòu)造,礦物成分以粘土礦物為主,巖質(zhì)較軟。層面裂隙傾角40° ~45°,裂面光滑。強(qiáng)風(fēng)化巖體較破碎,巖芯多呈碎塊狀,遇水易軟化,手捏易碎。中風(fēng)化巖體完整性較好,巖芯多呈柱狀,長度一般10 ~20 cm,最長可達(dá)60 cm。裂縫較發(fā)育,局部切割巖體呈碎塊狀。

        2.2 滑坡的變形特征

        (1)整體變形特征

        樁號K157 +820 ~K158 +160 段為一古滑坡體,“5.12”汶川大地震前該坡體較穩(wěn)定?!?.12”汶川大地震后,滑坡后緣未見明顯開裂及變形,但中前部塌滑嚴(yán)重。坡體組成物質(zhì)為角礫土和碎石土。在公路內(nèi)側(cè)及公路外側(cè)至河床均未發(fā)現(xiàn)明顯的剪出口,滑坡體整體穩(wěn)定性較好。

        (2)淺層變形特征

        根據(jù)前期研究成果結(jié)合滑坡現(xiàn)狀,對滑坡體分段進(jìn)行分析研究。

        ①樁號K157 +820 ~K157 +955 段受“5.12”汶川大地震影響,坡體中前部淺表層巖土體大部分已經(jīng)崩滑,現(xiàn)裸露的巖土體膠結(jié)較密實(shí),自穩(wěn)能力較好;中后部淺表層殘留大量松散堆積體,現(xiàn)已出現(xiàn)多條弧形拉張裂縫,在暴雨及余震影響下,淺表層的松散堆積體易失穩(wěn)塌滑滾落,危害公路行車安全。

        ②樁號K157 +955 ~K158 +025 段坡體淺表層松散堆積土較厚。坡體前緣(公路內(nèi)側(cè))原有一漿砌擋墻,“5.12”汶川大地震發(fā)生后,擋墻未見明顯變形破壞,墻體保存較完整。

        為保障公路的行車安全,原先對該路段設(shè)計(jì)了抗滑棚洞。施工單位施工棚洞時,在對內(nèi)側(cè)坡體進(jìn)行開挖后,內(nèi)側(cè)坡體淺層的松散堆積體出現(xiàn)蠕滑變形,坡體后緣剪切滑移,后緣及下游側(cè)滑面清晰可見,下挫明顯,新修棚洞的Z8、Z7擋墻墻體連接處出現(xiàn)開裂,墻體頂部錯開寬度約9 cm,觀測數(shù)據(jù)表明,變形正繼續(xù)發(fā)展。

        ③樁號K158 +025 ~K158 +110 段坡體受地震影響較小,坡體基本保持原貌?,F(xiàn)坡體上集中發(fā)育6 條橫張拉裂縫,一般張開5 ~15 cm,最大約25 cm;延伸3 ~15 m,最長約26 m;下挫10 ~20 cm,最大約35 cm。拉裂縫主要為“5.12”汶川大地震造成,現(xiàn)在其繼續(xù)變形跡象不明顯。坡體前緣較陡峻,原老路內(nèi)側(cè)修筑有擋墻,保存較好,未見變形跡象。

        3 滑坡的穩(wěn)定性評價

        3.1 定性分析

        該滑坡整體未見明顯變形跡象,整體穩(wěn)定性較好。目前變形跡象主要集中在樁號K157 +955 ~K158 +025 段。

        該段原設(shè)計(jì)方案為抗滑棚洞,施工單位在坡體前緣挖除老擋墻后,原坡體前緣的抗滑段被削弱,且導(dǎo)致坡體前緣臨空,臨空面為后部坡體表層的松散坡體(Q4del)牽引式滑動提供了有利條件。加之施工期為雨季,雨水較多,降水量較大,雨水滲入坡體,導(dǎo)致坡體的物理力學(xué)性質(zhì)降低,對坡體的穩(wěn)定性形成不利影響,最終淺層的松散坡體(Q4del)沿膠結(jié)較密實(shí)的坡體(Qpdel)向臨空方向滑移、剪出,導(dǎo)致淺表層的松散滑體滑動變形,擠壓已經(jīng)施工的棚洞內(nèi)側(cè)擋墻。

        3.2 定量計(jì)算

        (1)整體穩(wěn)定性計(jì)算

        該古滑坡體經(jīng)歷“5.12”汶川大地震,未見整體變形,目前主要為淺表層的松散堆積層的崩滑。計(jì)算剖面選取Ⅰ-Ⅰ'剖面。見圖2 所示。

        圖2 滑坡Ⅰ-Ⅰ'計(jì)算剖面

        結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo)。碎石土:天然粘聚力C=55 kPa,飽和粘聚力C=50 kPa;天然內(nèi)摩擦角φ =34°,飽和內(nèi)摩擦角φ =32°;天然容重γ =21 kN/m3,飽和容重γ=23 kN/m3,計(jì)算結(jié)果見表1。

        表1 滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算成果表

        (2)淺層穩(wěn)定性計(jì)算

        樁號K157 +955 ~K158 +025 段的淺表層目前穩(wěn)定性較差。計(jì)算剖面選?、簦?剖面。見圖3。

        圖3 滑坡Ⅳ-Ⅳ'計(jì)算剖面

        淺層滑坡坡體處于初滑狀態(tài),即穩(wěn)定系數(shù)K =1,反算出綜合C=8 kPa ,綜合φ=30.2°。結(jié)合工程類比附近相同地質(zhì)條件滑坡計(jì)算參數(shù)指標(biāo),綜合C=8 kPa 、綜合φ =31°,計(jì)算結(jié)果見表2。

        表2 淺層滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表.

        3.3 綜合評價

        滑坡定性分析和定量計(jì)算表明:經(jīng)歷“5.12”汶川大地震,該古滑坡未見整體變形,現(xiàn)其整體穩(wěn)定性較好,在天然、天然+暴雨、暴雨、暴雨+地震四種工況下,穩(wěn)定系數(shù)較高,均高于其相應(yīng)安全系數(shù)。淺表層坡體受阿壩州余震頻發(fā)影響,土質(zhì)邊坡趨于松散,降雨易于滲入坡體,使滑坡土體處于飽水狀態(tài),降低了土體的物理力學(xué)性質(zhì),對淺層坡體的穩(wěn)定性形成不利影響,淺表層的土體存在失穩(wěn)、崩解塌滑的可能。

        4 防護(hù)措施研究

        (1)建議在滑坡區(qū)范圍設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng),對其穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測。

        (2)建議對滑坡采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行整治,保證川汶公路的行車安全。

        (3)該古滑坡整體穩(wěn)定性較好,但淺表層的飛石和崩落較嚴(yán)重,目前變形跡象主要集中在樁號K157 +955 ~K158 +025 段淺層。

        因此建議:

        ①防止飛石和崩落危害行車安全,針對該滑坡采用抗滑棚洞整體方案;

        ②對樁號K157 +955 ~K158 +025 段淺層的松散坡體(Q4del)削方減載或在該段坡體內(nèi)側(cè)設(shè)置抗滑樁等擋防措施,避免其沿(Qpdel)層在臨空部位產(chǎn)生坍塌,導(dǎo)致新的牽引式塌滑發(fā)生;

        ③對坡體上的拉裂縫進(jìn)行封閉處置并設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng),對其進(jìn)行監(jiān)測;

        ④坡體上設(shè)置截排水溝等措施,防止地表水滲入坡體;

        ⑤外側(cè)臨河段進(jìn)行抗沖刷處理,防止岷江江水淘蝕坡體前緣和路基。

        5 結(jié) 論

        (1)某滑坡一古滑坡體,“5.12”汶川大地震前該坡體較穩(wěn)定,地震后,滑坡后緣未見明顯開裂及變形,中前部塌滑嚴(yán)重,目前的變形主要為樁號K157 +955 ~K158 +025 段。

        (2)通過對其整體和淺層的滑坡體分別進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算,目前滑坡整體穩(wěn)定性較好,潛在的危險因素主要為淺表層的松散土體的溜滑、崩塌、掉塊等。

        (3)建議對滑坡體采取設(shè)置監(jiān)測系統(tǒng),坡體上采取截排水措施,保留針對古滑坡體的抗滑棚洞方案,并對樁號K157+955 ~K158 +025 段淺層坡體采取清方或者抗滑樁等支擋措施。

        [1]中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院等.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTGD30-2004)[S].北京:人民交通出版社,2004.

        [2]中國建設(shè)部委員會等.巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2001)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2001.

        [3]中華人民共和國建設(shè)部等.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB50660-2002)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

        [4]中華人民共和國國土資源部.中華人民共和國地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ T0218-2006)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

        [5]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,1994:327-331.

        [6]工程地質(zhì)手冊編委會.工程地質(zhì)手冊(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

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