覃曉毅，黃 玲，覃慶忠

（廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣西 河池 547000）

環(huán)江河堤滑坡工程地質(zhì)問題探討

覃曉毅，黃 玲，覃慶忠

（廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣西 河池 547000）

通過對(duì)環(huán)江河堤右0+790～0+887滑坡的成因分析和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，探討了中小河流河道防洪整治工程中遇到的工程地質(zhì)問題及勘測(cè)工作要點(diǎn)。

河堤；滑坡；成因；評(píng)價(jià)；工程地質(zhì)；問題

環(huán)江縣城區(qū)河道防洪整治工程右0+790～0+887滑坡位于大環(huán)江流域環(huán)江縣城段右岸，距下游下湘水電站約8 km。工程在完成漿砌石護(hù)腳施工后，2 010年7月20日，由于連續(xù)降雨，下湘水電站蓄水至高水位，右0+790～0+887段（長97 m）親水平臺(tái)內(nèi)側(cè)護(hù)岸填土平臺(tái)出現(xiàn)多處寬0.5～5 cm的縱向裂縫，上下錯(cuò)位0.5～20 cm，連續(xù)縫長約80 m，呈弧形，略向河床收攏。根據(jù)臨時(shí)觀測(cè)，從8月24日～9月2日，其水平最大位移達(dá)14.6 mm/d，垂直最大位移達(dá)9.3 mm/d。由于滑坡的蠕動(dòng)變形，給工程施工及安全帶來了危害。

1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

環(huán)江城區(qū)總體地形地貌為低山剝蝕地貌，大環(huán)江自北向南流經(jīng)城區(qū)中部，老城區(qū)（左岸）為大環(huán)江一級(jí)階地沖積地貌。根據(jù)局域地質(zhì)資料，場(chǎng)地附近出露的地質(zhì)主要為石炭系下統(tǒng)巖關(guān)階上段（C1y2），巖性為灰黑色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖及炭質(zhì)頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、泥灰?guī)r等。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)新的活動(dòng)性斷層，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性良好。地震動(dòng)峰值加速度小于0.05 g，地震基本烈度小于6度。

大環(huán)江屬龍江一級(jí)支流，流域面積2 891 km2，主河道長155 km，平均坡降3.4‰。1998年，大環(huán)江下游下湘水電站落成，其閘壩堰頂高程185.0 m，電站按30年一遇洪水設(shè)計(jì)（壩前設(shè)計(jì)洪水位195.5 m），200年一遇洪水校核（壩前校核水位198.18 m），正常水位193.0m，死水位188.0m，調(diào)節(jié)庫容260萬m3，系日調(diào)節(jié)電站。滑坡的形成及破壞與下湘水電站密切關(guān)聯(lián)。

2 滑坡地質(zhì)條件

2.1 地形地貌特征

滑坡段河道平直，水流平緩。由于河流下切，原始岸坡為20°～40°，岸坡較陡。洪水時(shí)，岸坡低凹處多沉積沖積物，形成岸坡沖積層。右0+790～0+887滑坡就發(fā)生在岸坡低凹處沖積層上。

2.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

滑坡發(fā)育于第四系河流沖積粉質(zhì)粘土層中，為土質(zhì)滑坡，滑坡體、滑床及滑動(dòng)帶，根據(jù)巖土類型基本特征自上而下共分6層（見圖1）：

圖1 右0+790～0+887滑坡工程地質(zhì)剖面示意圖

2.2.1 滑坡體

根據(jù)物質(zhì)組成和土性特征，滑坡體土共分2層：

①新近堆積素填土（Qml）：土體稍濕，主要由粉質(zhì)粘土及碎石組成。受施工振動(dòng)碾壓，土體結(jié)構(gòu)呈松散～稍密狀態(tài)；

②河流沖積成因粉質(zhì)粘土（Qal）：灰黑色，可塑狀，結(jié)構(gòu)稍密，局部砂粒達(dá)到粉土、粉砂，析水反應(yīng)明顯，稍有搖震反應(yīng)。

2.2.2 滑動(dòng)帶

滑坡以土層與基巖界面為主要滑帶，后緣滑帶位于殘積成因粉質(zhì)粘土上，前緣與沖積成因砂卵石接觸。滑面傾向近NE61°SW，滑面坡度5°～30°?；聻榻佑|性滑坡，其滑帶土主要由力學(xué)性質(zhì)較弱的河流沖積成因粉質(zhì)粘土組成。土體處于殘余強(qiáng)度狀態(tài)。

2.2.3 滑床

滑床為第四系沖積成因砂卵石、殘積成因粉質(zhì)粘土及強(qiáng)～弱風(fēng)化炭質(zhì)頁巖共4層：

③第四系沖積成因砂卵石（Qal）：雜色，結(jié)構(gòu)松散～稍密，礫間充填粉砂及粉質(zhì)粘土；

④第四系殘積成因粉質(zhì)粘土（Qel）：棕黃色，結(jié)構(gòu)致密，土質(zhì)均勻，呈堅(jiān)硬-硬塑狀；

⑤強(qiáng)風(fēng)化炭質(zhì)頁巖（C1y2）：灰黑色，片狀構(gòu)造，巖石極軟，節(jié)理裂隙發(fā)育。巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)；

⑥弱風(fēng)化炭質(zhì)頁巖（C1y2）：灰黑色，片狀構(gòu)造，巖石極軟，節(jié)理裂隙發(fā)育。巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)。

2.3 水文地質(zhì)條件

滑坡體位于庫區(qū)邊上，前緣為水庫所淹沒，其土體為沖積成因粉質(zhì)粘土（Qal），為飽水且不透水軟弱土層。坡體內(nèi)水位與庫水位基本一致，并隨庫水位的漲落而一起漲落。庫水位對(duì)其影響極大。

3 滑坡成因分析

3.1 巖性組合及堆載

從其物質(zhì)組成來看，滑體土主要為沖積成因可塑粉質(zhì)粘土（第②層），其孔隙度大，土質(zhì)松軟，局部含砂粒較多，達(dá)到粉土、粉砂級(jí)，稍有搖震反應(yīng)；滑床巖土為殘積成因硬塑粉質(zhì)粘土（第④層）及強(qiáng)～弱風(fēng)化炭質(zhì)頁巖（第⑤、⑥層）。由于土巖層的軟硬結(jié)合，使沖積成因可塑粉質(zhì)粘土與下部殘積成因硬塑粉質(zhì)粘土及第強(qiáng)～中風(fēng)化炭質(zhì)頁巖形成了天然的差異結(jié)構(gòu)面。同時(shí)，由于河堤道路施工，在沖積成因可塑粉質(zhì)粘土上填壓了約2.0 m厚的填土，給滑坡體增加了荷載。

3.2 人為因素

在建河段河堤部位原來竹林茂盛，根系發(fā)達(dá)，對(duì)表層土體具有加固的作用。河道整治時(shí)將竹林全部砍伐，使河岸土體失去了原有的保護(hù)層。

而另一方面，岸坡原來土體為沖積成因可塑粉質(zhì)粘土層，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，局部顆粒較粗，達(dá)到粉土、粉砂級(jí)，且土體多飽和。施工時(shí)對(duì)其上部填土進(jìn)行機(jī)械碾壓振動(dòng)，造成下部粉質(zhì)粘土層（夾粉土、粉砂）發(fā)生液化，改變了滑體土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，降低土體的抗剪強(qiáng)度。

3.3 自然因素

由于當(dāng)?shù)剡B續(xù)半年極少降雨，加上前期堤岸施工放水，滑坡體大部分暴露于庫水面以上，土體干燥、開裂。7月中旬，隨著當(dāng)?shù)貜?qiáng)降雨，下湘水電站進(jìn)行防洪水位調(diào)節(jié)，庫水位從施工時(shí)的低水位迅速上升到正常水位，并進(jìn)入水庫日調(diào)節(jié)程序。這一方面軟化了滑帶巖土，減小其抗剪強(qiáng)度和阻滑力，另一方面由于土體飽和，增加了滑體土的重量。而庫水位調(diào)節(jié)又產(chǎn)生動(dòng)水壓力，加速了滑坡的形成。

從整體來看，滑坡體的物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征為滑坡的形成提供了基本條件，人為的砍伐竹林、增加荷載及振動(dòng)碾壓又造成土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)破壞，降低了土體的抗剪強(qiáng)度，是滑坡形成的主因。而大氣降水及庫水位調(diào)節(jié)則是滑坡形成的直接誘發(fā)因素。因此，該滑坡是多種因素綜合作用的結(jié)果。

4 滑坡穩(wěn)定性分析及評(píng)價(jià)[1、2]

4.1 計(jì)算工況及荷載組合

滑坡前緣部分受下湘水電站庫水浸泡，屬涉水滑坡，其荷載組合主要涉及水庫運(yùn)行工況和暴雨工況的組合。本次穩(wěn)定性計(jì)算采用天然條件下水庫靜止水位工況（工況一）及水庫水位降落工況（工況二）兩種：

（1）工況一的荷載組合為：自重（天然）＋地表荷載＋正常水位（193.20 m，靜止）；

（2）工況二的荷載組合為：自重（飽和）＋地表荷載＋水位驟降1 m/d（庫前水位從193.00 m驟降到188.00 m）。

4.2 計(jì)算指標(biāo)參數(shù)的選取

根據(jù)試驗(yàn)成果及反分析計(jì)算，結(jié)合相似滑坡工程經(jīng)驗(yàn)值，綜合確定滑坡計(jì)算各參數(shù)見表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)表

4.3 庫水驟降時(shí)浸潤線計(jì)算

根據(jù)《三峽庫區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察技術(shù)要求》（2004年12月），河（庫）水位驟降時(shí)，地下水位浸潤線可按下式計(jì)算：

式中：h0，0——下降前的河（庫）水位（從隔水層頂面起算），m；

h0，t——下降后的河（庫）水位（從隔水層頂面起算），m；

hx，t——河（庫）水位下降后計(jì)算點(diǎn)的地下水位（從隔水層頂面起算），m；

F（λ）——河（庫）水位對(duì)地下水位的影響系數(shù)，可查表；

t——河（庫）水位下降所經(jīng)歷的時(shí)間，s；

a——導(dǎo)水系數(shù)，m2/s；

K——滲透系數(shù)，m/s；

M——含水層厚度，m；

μ——給水度；

x——水位下降后計(jì)算點(diǎn)到河（庫）岸距離，m。

4.4 計(jì)算模型的確定

滑坡為土質(zhì)滑坡，厚度小，其滑動(dòng)面呈折線狀，結(jié)合三峽庫區(qū)滑坡治理的工程經(jīng)驗(yàn)，本次滑坡穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算采用《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001（2009版））推薦的折線法（按力平衡原理推導(dǎo)的力傳遞系數(shù)）[1]，并對(duì)滑坡體內(nèi)地下水位以下記入浮托力和動(dòng)水壓力。

4.5 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

本次計(jì)算采用折線法，滑坡穩(wěn)定計(jì)算成果綜合統(tǒng)計(jì)及評(píng)價(jià)見表2：

綜合上述，滑坡在193.0 m水位天然條件下（工況一）處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨＋庫水驟降下（工況二）穩(wěn)定安全系數(shù)為0.98，處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)?；绿幱谌鋭?dòng)擠壓變形狀態(tài)。從計(jì)算結(jié)果也可以看出，滑坡的穩(wěn)定直接受降雨及庫水位上下調(diào)節(jié)的影響。

表2 滑坡穩(wěn)定計(jì)算成果表

5 工程地質(zhì)問題探討[3-5]

5.1 滲透穩(wěn)定問題

中小河流多為季節(jié)性河流，其河水流速、流量等受季節(jié)性影響很大，多以夏秋季水量充沛，水位較高，并出現(xiàn)洪水等。而冬春季節(jié)雨量較少，河水流量也達(dá)到最低。因此，河床岸坡多受水流的交替作用，并對(duì)岸坡土體形成滲流。水在土中的滲流不僅對(duì)于某一接觸面作用有壓力且土粒本身也受到孔隙水流拖曳力的作用。在滲透力作用下，土體中的某些顆粒被滲透水流攜帶走，使土石變松散，強(qiáng)度降低，工程上稱為滲透變形。

5.2 砂土液化問題

河流是地表水與地質(zhì)結(jié)構(gòu)長期作用的結(jié)果，洪水及河流下切時(shí)常在岸坡低凹處形成沉積，其物質(zhì)組成復(fù)雜，顆粒不均，分選性差，局部含砂土、粉土，機(jī)械碾壓振動(dòng)時(shí)易人為造成砂土的液化。砂土液化可導(dǎo)致堤防強(qiáng)度失效而滑移、堤防的沉陷和不均勻沉陷，堤身開裂，使堤防受到破壞。

5.3 岸坡穩(wěn)定問題

主要為堤基、堤身的土抗滑穩(wěn)定、抗沖穩(wěn)定問題。由于中小河流多屬河槽型的，岸坡較傾陡。從右0+790～0+887滑坡來看，無論是滲透作用還是砂土液化等，最終都演變成岸坡穩(wěn)定問題。堤防土體為可塑軟粘土（或淤泥），為飽水且不透水軟弱土層，受水的浸濕軟化作用、滲透變形作用和水流沖刷作用，堤基抗坍滑能力低，在增載及碾壓振動(dòng)作用下容易形成滑坡、塌岸等，造成岸坡失穩(wěn)。

5.4 工程地質(zhì)勘測(cè)工作要點(diǎn)

5.4.1 加強(qiáng)工程地質(zhì)分析強(qiáng)調(diào)工程地質(zhì)勘察的針對(duì)性

中小河流主要以山區(qū)河流為主，處于河流形成的早期階段，河流發(fā)育以下切為主，局部伴有側(cè)向侵蝕，并在低凹部位形成斑點(diǎn)狀沉積。經(jīng)過人類多年的自然改造及河流下切變遷，河岸沉積與原始岸坡在地表特征上基本上不存在截然的差異，這給堤防地質(zhì)勘察工作帶來了難度。河道整治勘察屬于線性勘察，其勘察條件比較差。如何在艱難的環(huán)境中做到有針對(duì)性地勘察論證，減少勘察費(fèi)用支出，窺避工程風(fēng)險(xiǎn)，這就需要我們?cè)诠ぷ髦屑訌?qiáng)工程地質(zhì)分析。即嚴(yán)格按照規(guī)程規(guī)范要求做好野外工作，結(jié)合前人的資料成果準(zhǔn)確做出地質(zhì)判斷，分析地質(zhì)成果。

5.4.2 加強(qiáng)施工地質(zhì)跟蹤網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)地質(zhì)異常

施工地質(zhì)是地質(zhì)工作的重要組成部分。它能對(duì)施工過程中的工程地質(zhì)條件和工程地質(zhì)問題進(jìn)行合理的補(bǔ)充判斷和處理，消除地質(zhì)隱患，為進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供地質(zhì)依據(jù)，能對(duì)施工中選擇合理、有效的措施提出適當(dāng)?shù)慕ㄗh，并對(duì)工程的后期安全運(yùn)行進(jìn)行指導(dǎo)。河道整治勘察屬于線性工程，勘探點(diǎn)不可能作用于堤線下方的每一個(gè)部位。因此，施工開挖時(shí)的地質(zhì)跟蹤工作就顯得特別的重要了。為及時(shí)做好地質(zhì)工作，保障建設(shè)堤防的工程質(zhì)量和安全，施工時(shí)應(yīng)做好地質(zhì)驗(yàn)槽工作

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]SL188-2005，堤防工程地質(zhì)勘察規(guī)程[S].

[3] 傅靜安，龔新法，袁民豪.富陽二中滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治措施[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2007（1）：51-55.

[4] 劉普勝.分析堤防工程隱患做好堤防工程地質(zhì)勘察[J].西部探礦工程，2003（6）：178-179.

[5] 韋 港，冀建疆.堤防工程地質(zhì)勘察中的若干問題[J].水利水電技術(shù)，2001（3）：56-60.

（責(zé)任編輯：周 群）

Discussion on land slide and engineering geological problems of Huangjiang river dike

QIN Xiao-yi,HUANG Ling,QIN Qing-zhong
（Hechi Water and Power Investigation and Design Institute of Guangxi,Hechi 547000,China）

Landslide had occurred in the right 0+790～0+887 section of Huangjiang river dike.The authors ana?lyzed the causes and evaluated the stability,discussed the engineering geological problems of mid-and small river harnessing projects and key points of geological investigation.

River dike;landslide;causes;evaluate;engineering geology;problem

P642.22

B

1003-1510（2016）02-0043-04

2016-01-11

覃曉毅（1981-），男（壯族），廣西東蘭人，廣西河池水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院工程師，學(xué)士，主要從事水利水電工程地質(zhì)勘察設(shè)計(jì)工作。