張旭光

(甘肅省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院，甘肅 蘭州 730050)

不穩(wěn)定斜坡體位于文縣南山白水江保護(hù)局后山斜坡崖嘴溝下游西岸，斜坡體前端海拔高程1 015 m(圖1)。

圖1 不穩(wěn)定斜坡體

不穩(wěn)定斜坡體坡長35 m，寬48 m，平均坡度45°，坡向20°。坡體植被覆蓋較好，局部存在沖溝和陡坡，一條上山小路穿過斜坡體，斜坡前緣、小路內(nèi)側(cè)有基巖出露。經(jīng)過“5·12”汶川大地震，斜坡體的覆蓋層變得更加松散，基巖更加破碎，發(fā)育了新的結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生了地裂縫。目前斜坡體基本穩(wěn)定，在暴雨和強(qiáng)地震作用下，有可能發(fā)生失穩(wěn)。

圖2 斜坡工程地質(zhì)剖面圖

1 斜坡體基本特征

斜坡體坡向20°，由上部覆蓋層及下部基巖構(gòu)成，覆蓋層厚度0～6 m，物質(zhì)組成為殘坡積碎石土，土質(zhì)松散。下部出露基巖為灰色變質(zhì)砂巖，出露基巖產(chǎn)狀258°∠42°。出露基巖裂隙發(fā)育，巖體破碎，局部有過錯落崩塌現(xiàn)象，巖體張開下錯，下錯巖體反翹，錯落距離為20 cm。張開裂縫斷面較新鮮，為“5.12”地震所致?；鶐r發(fā)育4組結(jié)構(gòu)面，1組為層理面，平均厚度31 cm，2組節(jié)理，2組裂隙，其中層理與節(jié)理結(jié)構(gòu)面、1組裂隙傾向與坡體傾向相反，對坡體穩(wěn)定性不起主要控制作用， 1組裂隙優(yōu)勢產(chǎn)狀357°∠62°，緩傾坡外，對斜坡巖體的穩(wěn)定性起關(guān)鍵控制作用(見圖2)。

2 不穩(wěn)定斜坡成因分析

2.1 內(nèi)因

2.1.1 地層巖性

從不穩(wěn)定斜坡的物質(zhì)組成來看，工作區(qū)內(nèi)出露基巖巖性為薄層變質(zhì)砂巖，局部為炭質(zhì)板巖。巖體破碎，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。巖層總體產(chǎn)狀為258°∠24°。斜坡上部覆蓋層厚度較厚，最大厚度為6 m，巖性為碎石土，結(jié)構(gòu)松散。

基巖巖體內(nèi)節(jié)理結(jié)構(gòu)面發(fā)育較多。巖體被切割成大小不等的塊體，局部巖體反傾，底部懸空，存在潛在的崩塌危巖體。

(a)極點等密圖 (b) 極點等密圖

2.1.2 地形地貌

地形地貌是影響斜坡體不穩(wěn)定的決定因素之一，適宜的坡度和較大的高差是產(chǎn)生崩塌的基本地形條件。工作區(qū)山高坡陡，斜坡體主體部分傾角平均45°，前端臨空面近直立。經(jīng)過復(fù)雜強(qiáng)烈的構(gòu)造運動，工作區(qū)形成現(xiàn)在的高差約30 m的重力地貌。

2.1.3 地質(zhì)構(gòu)造與巖體結(jié)構(gòu)

經(jīng)勘查，區(qū)內(nèi)無區(qū)域性斷層，工作區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育。受構(gòu)造運動影響、薄層變質(zhì)砂巖自身變形強(qiáng)烈，結(jié)構(gòu)面較發(fā)育。經(jīng)過對工作區(qū)的工程地質(zhì)測繪和調(diào)查，區(qū)內(nèi)基巖構(gòu)造復(fù)雜，層理產(chǎn)狀明顯，節(jié)理與裂隙產(chǎn)狀分散，總體來講結(jié)構(gòu)面區(qū)內(nèi)坡體基巖包括層理共發(fā)育5組結(jié)構(gòu)面(圖3、表1)。

表1 結(jié)構(gòu)面分組表

第1組結(jié)構(gòu)面為層理結(jié)構(gòu)面，為緩傾結(jié)構(gòu)面，層面與坡面小角度相交且傾向相反，因此對斜坡巖體的穩(wěn)定性不起主要控制作用。

第2組結(jié)構(gòu)面傾角較大，屬陡傾結(jié)構(gòu)面，為構(gòu)造節(jié)理。該組節(jié)理非常發(fā)育，但其傾向與坡向相反(即緩傾坡內(nèi))，或小角度相交，對斜坡巖體穩(wěn)定性威脅小，不構(gòu)成對巖體穩(wěn)定性控制的結(jié)構(gòu)面。

第3組結(jié)構(gòu)面為構(gòu)造節(jié)理，傾角較小，屬緩傾結(jié)構(gòu)面，但其傾向總體與坡向小角度相交，也不構(gòu)成斜坡穩(wěn)定性的控制結(jié)構(gòu)面，該組結(jié)構(gòu)面廣泛分布于斜坡體出露基巖內(nèi)，比較發(fā)育。

第4組結(jié)構(gòu)面為構(gòu)造裂隙，傾角大，屬陡傾結(jié)構(gòu)面，該組結(jié)構(gòu)面較發(fā)育，在出露基巖中都有發(fā)現(xiàn)，但其傾向與坡向相反，不構(gòu)成巖體穩(wěn)定性主要控制面。

第5組結(jié)構(gòu)面為卸荷裂隙，傾角較大，傾向與坡向一致，是控制斜坡下方出露小型不穩(wěn)定斜坡的關(guān)鍵控制結(jié)構(gòu)面，但由于其發(fā)育規(guī)模小，僅在具有臨空面的出露巖體后緣發(fā)育，對整個斜坡穩(wěn)定性不起控制作用。

2.2 外因

該不穩(wěn)定斜坡形成的外部控制因素主要為降雨、地震活動和人類活動。

在降雨尤其是暴雨過程中雨水向坡體覆蓋層入滲，進(jìn)入松散碎石土層內(nèi)部，導(dǎo)致碎石土物理力學(xué)性質(zhì)更差，降低了土體的抗剪力，容易沿其與基巖接觸面產(chǎn)生滑動。

同時雨水進(jìn)入巖體內(nèi)部，一方面增加了巖土體容重，一方面巖體受到水的軟化和泥化作用，同時增加了裂隙中的動水壓力，導(dǎo)致巖體抗剪強(qiáng)度降低，促使巖體發(fā)生滑動或崩塌。

在地震力作用下，本來處于穩(wěn)定狀態(tài)的坡體會變得更加松動，降低土體和巖體的抗剪力和抗滑力，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定性降低，發(fā)生滑塌災(zāi)害。

在工作區(qū)進(jìn)行的人類工程活動也對坡體的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。斜坡下方存在的臨空面絕大多數(shù)為修建上山便道時開挖所產(chǎn)生，土石方的開挖，增大了斜坡下方臨空面，為斜坡發(fā)生滑塌提供了條件。

3 不穩(wěn)定斜坡體穩(wěn)定性評價

3.1 計算方法

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GB50330-2002)、《滑坡防治工程勘察規(guī)范》(DZ/T0218-2006)及有關(guān)資料判斷，文縣南山的滑坡和不穩(wěn)定斜坡大都屬于堆積層(土質(zhì))斜坡，局部可能為碎裂結(jié)構(gòu)巖質(zhì)斜坡，一般沿下伏基巖面或碎石土內(nèi)部滑動變形，其穩(wěn)定性計算采用不平衡推理法即傳遞系數(shù)法進(jìn)行計算，單個條塊滑體受力情況見圖4。

圖4 條塊受力圖

圖5 不穩(wěn)定斜坡X1計算剖面圖

將可能滑動體劃分成n個垂直條塊，條塊i的幾何形狀由角點坐標(biāo)(Xti，Yti)，(Xbi，Ybi)，(Xt,i-1，Yt,i-1)和(Xb,i-1，Yb,i-1)描述。浸潤線位置由其與條塊各邊的交點坐標(biāo)(Xwi，Ywi)，(Xw,i-1，Yw,i-1)表示。作用在各條塊i上的力有：

(1)體力Wi，作用點(Xci，Yci)，為條塊的重心，可由材料的容重γ和幾何參數(shù)來計算；

(2)地震力KsWi，Ks為地震影響系數(shù)，作用點為條塊的重心(Xci，Yci)；

(3)坡面外力Qi，該力源于外載或加固作用，作用點為(Xqi，Yqi)，與垂直方向的夾角為θi。當(dāng)該力沿條底的分力與滑動體的可能滑動方向相反時，θi>0；反之，θi<0；

(4)條間力Pi，與水平方向的傾角βi，作用點為(Xpi，Ypi)；沿條塊界線法線方向和垂直方向分量非別為Ei，Ti；

(5)條塊界面上的孔隙水壓力Pwi，可由浸潤線的位置來計算；

(6)條底法向力Ni，作用點為(Xni，Yni)；

(7)條底剪力Si，作用點為(Xni，Yni)；

(8)條底孔隙水壓力Ui，可由浸潤線的位置來計算，其作用點可由條底上的水壓力分布來確定。

計算公式如下：

Pi=Pi-1φi+FsTi-Ri

Ti=Wisinφi+KsWicosφi-Qisin(θi-φi)

傳遞系數(shù)按下式計算：

則安全系數(shù)可由下式確定：

3.2 計算剖面的確定和計算參數(shù)的選取

選取最能反映斜坡體特征的地質(zhì)剖面作為計算剖面，G-G′(圖5)，取單寬進(jìn)行計算。

計算時天然重度取20.6 kN/m3，飽和重度取22.8 kN/m3，浮重度為12.8 kN/m3。

碎石土的C，φ值可根據(jù)經(jīng)驗值和反算結(jié)果綜合確定，分別為C=5.5 KPa，φ=32°。

3.3 計算結(jié)果

按照上述計算方法、計算剖面和計算參數(shù)，四種計算工況的穩(wěn)定性系數(shù)最終計算結(jié)果見表2。

表2 不穩(wěn)定斜坡體X1危巖體穩(wěn)定性計算結(jié)果

由此可見，在地震或暴雨作用下，斜坡體不會發(fā)生失穩(wěn)滑動，即使在暴雨和地震共同作用下，斜坡體仍處于極限平衡狀態(tài)?？傮w來講不穩(wěn)定斜坡體穩(wěn)定性較差。

4 結(jié)語

經(jīng)過調(diào)查及穩(wěn)定性分析，不穩(wěn)定斜坡體穩(wěn)定性較好，因此對其進(jìn)行的治理工程為清除危巖并進(jìn)行預(yù)警監(jiān)測。

雖然不穩(wěn)定斜坡體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，隨著時間推移，巖土體性質(zhì)的惡化，具有潛在不穩(wěn)定性和危險性。所以需要對其進(jìn)行長期的監(jiān)測預(yù)警。

[1]天水市北山蘆家灣滑坡穩(wěn)定性分析[J].甘肅地質(zhì).2012.21(3)：52-55.

[2]滑坡學(xué)[M].中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2000：10-13.