舟曲縣峰迭鄉(xiāng)水泉溝西南滑坡成因機制及穩(wěn)定性分析

姜鑫，滕鴻偉，馮娟

(甘肅省地礦局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，蘭州 730050)

主要研究巖土工程與地質(zhì)災(zāi)害。

摘要：水泉溝西南滑坡是超深層特大型碎石土老滑坡，在前緣局部塌滑、沖溝加劇發(fā)育以及降雨等誘發(fā)作用下，其存在破壞失穩(wěn)可能性，嚴(yán)重威脅舟曲縣新區(qū)人民生命財產(chǎn)安全。根據(jù)該滑坡的變形破壞特征，對其成因機制及穩(wěn)定性進行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了“地表截排水+錨桿框架+谷坊壩”的綜合治理措施。

關(guān)鍵詞：滑坡；成因機制；穩(wěn)定性；治理措施

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.03.021

收稿日期：2015-06-03

作者簡介：姜鑫(1982-)，男(漢)，吉林榆樹,工程師

中圖分類號：P642.22獻標(biāo)志碼：A

0引言

2010年，舟曲縣爆發(fā)“8.8特大泥石流災(zāi)害”，峰迭鄉(xiāng)瓜咱壩為舟曲縣新區(qū)重建的選址地點，水泉溝西南滑坡嚴(yán)重威脅該重建場地的安全。本文根據(jù)該滑坡的變形破壞特征，對其成因機制及穩(wěn)定性進行了分析，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的治理措施，對確保該重建場地內(nèi)居民生命財產(chǎn)安全及坡腳公路的暢通具有實際意義。

1滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

滑坡區(qū)地處構(gòu)造侵蝕高中山地貌單元，斜坡海拔1 400～2 650 m，相對高差達1 250 m；斜坡上部較緩，山坡坡度20°～30°，多為人工改造梯田；滑坡區(qū)自東向西發(fā)育4條沖溝(1#～4#)：2#沖溝最長，長度0.90 km，深度10～30 m，平均坡降25°，溝底多呈臺階狀，未見基巖出露；4#沖溝最短，長度0.55 km，深度5～15 m，溝底多呈直線狀，平均坡降25°，未見基巖出露(圖1)。

圖1　滑坡區(qū)地形地貌特征

滑坡區(qū)地處秦嶺東西向構(gòu)造帶的西延部分，構(gòu)造活動十分強烈，地震基本烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.20g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.45 s。

2滑坡基本特征及形成演化機制

2.1　滑坡基本特征

水泉溝西南滑坡呈“扇狀”產(chǎn)出，東、西分別以水泉溝與4#沖溝為界，前緣位于坡腳平臺內(nèi)側(cè)，后緣位于老水泉村下部相對平緩斜坡，高程1 700～1 730 m；滑坡體縱向平均長度700 m，前緣寬度420 m，后緣寬度150 m，平均寬度320 m，面積16.7×104m2，主滑方向NE18°，滑體頂部和前緣厚度相對較小，中部厚度相對較大，厚度25～77 m，平均厚度約60 m，規(guī)模1.002×107m3，屬超深層特大型滑坡(圖2～3)。

滑坡物質(zhì)成分為粉土、碎石土，呈土黃色，堆積雜亂、結(jié)構(gòu)較松散；滑床巖體為強風(fēng)化黑褐色千枚巖與炭質(zhì)板巖不等厚互層，巖層產(chǎn)狀250°∠35°，滑床上部與下部較陡，上部傾角40°，下部傾角36°，中部相對較緩，傾角22°，滑面在地面高程1 568 m處存在明顯上揚趨勢，各沖溝形態(tài)在該處附近發(fā)生明顯變化；滑帶呈“波浪狀”，厚度一般10～75 cm，物質(zhì)成分為粉土夾碎石或碳質(zhì)板巖碎屑，粒徑1.5～5.0 cm，呈土黃色，干燥(圖4)。

圖2　水泉溝西南滑坡工程地質(zhì)平面圖

圖3　水泉溝西南滑坡工程地質(zhì)縱剖面圖

圖4　滑動面巖芯特征

2.2　滑坡形成演化機制

2.2.1滑坡前緣表層局部塌滑

滑坡前緣表面局部塌滑發(fā)育，該處斜坡較陡，坡度達60°，局部呈陡坎地貌；滑塌體寬度85 m，長度12～32 m，滑向NE9°，前緣高程1 379～1 382 m，后緣高程1 394～1 400 m；滑塌體后緣發(fā)育2條張拉下錯裂縫，L1裂縫分布高程1 398～1 399 m，呈不連續(xù)“圈弧狀”，延伸長度24 m，下差高度0.5～0.7 m；L2裂縫位于L1裂縫北側(cè)，分布高程1 398～1 397 m，呈“圈弧狀”，延生長度15 m，下差高度1～1.5 m；滑塌物堆積于坡腳，由此可知，滑坡前緣局部穩(wěn)定性差，在暴雨、地震等作用下，其產(chǎn)生失穩(wěn)破壞的可能性大。

2.2.2滑坡變形特征

水泉溝西南滑坡為一老滑坡，其變形具有多期次與分塊性的特點?；伦冃纬跗冢诒┯?、地震等因素誘發(fā)作用下，滑坡產(chǎn)生滑動，其運動形式為推移式，并在高程1 600～1 660 m處形成第一級滑坡平臺；隨著滑坡堆積體前緣在河流側(cè)蝕作用下，其前緣臨空，滑坡向臨空方向發(fā)生再次滑動，并在高程1 400～1 450 m處形成第二級滑坡平臺(圖5)。

圖5　水泉溝西南滑坡變形特征

目前，該老滑坡堆積體整體未見明顯的復(fù)活跡象，在坡腳人類工程活動擾動與坡面沖溝進一步發(fā)展條件下，其仍存在整體復(fù)活的可能性，存在2個潛在剪出口，中部潛在剪出口分布高程1 535 ～1 570 m，前緣潛在剪出口分布高程1 390 ～1 400 m(圖5)。

3滑坡穩(wěn)定性分析及治理措施

3.1　滑坡穩(wěn)定性分析

3.1.1計算參數(shù)選取

結(jié)合巖土體物理力學(xué)參數(shù)試驗成果與反演分析，綜合確定巖土體相關(guān)物理力學(xué)參數(shù)(表1)。

表1　滑帶土建議取值表

3.1.2計算工況確定

水泉溝西南滑坡具有地下水貧乏的特點，滑坡區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度，且該滑坡體曾發(fā)生過整體滑動，則考慮在以下3種工況下計算滑坡穩(wěn)定性：

1)工況Ⅰ：自重(天然)，僅考慮滑體自重及附加荷載，采用滑帶(面)土天然狀態(tài)下的殘剪C、Φ值和滑體天然容重。

2)工況Ⅱ：自重(天然)+暴雨(全飽水)，采用滑帶(面)飽水狀態(tài)下的殘剪C、Φ值和全飽水時容重。

3)工況Ⅲ：自重(天然)+地震，僅考慮滑體自重、附加荷載及水平地震力，水平地震力按下式計算：

Q=Ci·Cz·Kh·W，

式中：Ci為重要性系數(shù)，一般取0.5～2.0，本文取1.0；Cz為綜合影響系數(shù)，取0.25；Kh為地震峰值加速度，取0.2；W為滑塊重力(kN/m)。

3.1.3計算成果分析

選取3-3’剖面(如圖3)為計算剖面，選取滑坡整體失穩(wěn)、中部剪出、前緣剪出3種計算模型，采用傳遞系數(shù)法進行穩(wěn)定性計算，計算成果見表2。

表2　水泉溝西南滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算成果表

水泉溝西南滑坡整體在各工況下穩(wěn)定性較好，均處于穩(wěn)定狀態(tài)，符合老滑坡堆積體目前無復(fù)活跡象的實際情況，現(xiàn)狀條件下，其產(chǎn)生整體復(fù)活的可能性較小；滑坡中部剪出推測破壞模型的穩(wěn)定性比整體失穩(wěn)模型穩(wěn)定性差，地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；老滑坡堆積體前緣局部滑塌穩(wěn)定性較差，不利工況下，處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)，將產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，惡化老滑坡堆積體整體穩(wěn)定性。

3.2　滑坡治理措施

在查明水泉溝西南滑坡的變形破壞特征及形成演化機制的基礎(chǔ)上，依據(jù)滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果，結(jié)合滑坡所處地質(zhì)環(huán)境條件，提出相應(yīng)的治理措施。

水泉溝西南滑坡整體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，由于坡腳前緣局部塌滑、坡體沖溝不斷加劇切割及降雨，不斷惡化老滑坡堆積體穩(wěn)定性。因此，在滑坡體后緣修筑截排水渠，將匯水排至水泉溝內(nèi)，削弱暴雨因素的影響；針對坡腳前緣局部塌滑，用布設(shè)錨桿框架的治理工程，以提高其穩(wěn)定性；在滑坡體內(nèi)的4條天然沖溝內(nèi)修建谷坊壩工程，以達到固溝護坡的作用。因此，本文提出“地表截排水+錨桿框架+谷坊壩”的綜合治理措施。

4結(jié)語

1)水泉溝西南滑坡為超深層特大型碎石土老滑坡，影響其穩(wěn)定性的主要因素為前緣局部塌滑、沖溝加劇切割及降雨。

2)水泉溝西南滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，其產(chǎn)生整體復(fù)活的可能性較?。换轮胁考舫鐾茰y破壞模型的穩(wěn)定性比整體失穩(wěn)模型穩(wěn)定性差；老滑坡堆積體前緣局部滑塌穩(wěn)定性較差，不利工況下將產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，惡化老滑坡堆積體整體穩(wěn)定性。

3)采用“地表截排水+錨桿框架+谷坊壩”的綜合治理措施，以確保舟曲縣新區(qū)人民生命財產(chǎn)安全。

參考文獻

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The genesis mechanism and stability analysis of the southwest landslide in

Shuiquangou Fengdie of Zhouqu

JIANG Xin, et al.

(ThirdInstituteGeologicalandMineralExplorationofGansuProvincialBureauof

GeologyandMineralRosources,Lanzhou730050,China)

Abstract：The southwest landslide in Shuiquangou is an old landslide with super deep gravel soil. It exists the possibility of instability failure because of the local collapse of the leading edge, gully development and rainfall, which poses a great threat to residents of Zhouqu county. According to deformation and failure characteristics of the landslide, the paper analyzes the genesis mechamism and stability of the landslide. On this basis, the paper puts forward a comprehensive prevention measure of “drainage+ anchor-frame+check-dam”.

Key words：landslide; genesis mechanism; stability; prevention measures