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        某巖質滑坡成因分析及其治理方案建議

        2019-09-18 09:02:50
        資源信息與工程 2019年4期
        關鍵詞:靜水壓力滑帶滑體

        常 寶

        (湖南省勘查設計研究院,湖南 長沙 410014)

        受連續(xù)強降雨的影響,某公園公路出現(xiàn)長度約20 m的裂縫,公路路面有2處明顯的滲水處,坡底居民屋后擋土墻出現(xiàn)嚴重變形。3 d后在沿公路上山方向距第一次出現(xiàn)裂縫位置約100 m的地段出現(xiàn)與公路行進方向呈80°夾角裂縫,通過應急調查發(fā)現(xiàn),公路上方出現(xiàn)的裂縫為連續(xù)的弧形張拉裂縫,至此坡頂滑坡邊界已經成形。

        1 滑坡體概況

        滑坡區(qū)地貌類型為侵蝕—剝蝕低山丘陵地貌,坡度一般在40°左右,呈現(xiàn)上陡下緩,坡頂坡度50°~60°,巖石裸露,坡底坡度20°~30°,植被較發(fā)育。

        (1)形態(tài)特征。滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀,縱向剖面形態(tài)呈階梯狀?;录舫隹?至后緣滑體水平長度為110 m,斜坡長度約130 m,滑坡坡度20°~40°, 局部達55°以上。前緣寬度約180 m,后緣寬度約70 m,滑坡面積約16 600 m2,滑體平均厚度8 m,滑坡體積13.28×104m3,滑坡主滑方向為138°,基巖產狀160°∠21°,與滑坡主滑方向138°呈順向關系。

        (2)滑坡周界。滑坡周界以巖土體是否產生變形破壞界定,其沿滑坡體周邊分布。

        剪出口位于坡腳,高程61.5~63.5 m。滑坡左緣:以溝谷及剪切裂縫F4變形消失處為界;滑坡右緣:以剪切裂縫F2、F8變形消失處為界;滑坡后緣:以滑坡滑動形成的滑坡后壁及拉張裂縫F3變形消失處為界。

        (3)滑體滑帶及滑床。根據鉆井及探槽揭露,滑坡物質組成及結構特征為:含礫粉質黏土、滑帶、強風化板巖、中風化板巖。滑帶土位于強風化板巖與中風化板巖接觸面上,由于鉆探工藝原因,該層鉆孔中未有明顯揭露?;仓饕獮樵沤缋浼蚁捍笏幑媒M(Ptlnd)板巖組成,該層在滑坡區(qū)內連續(xù)分布。

        2 滑坡成因分析及其發(fā)展趨勢

        2.1 滑坡成因

        (1)地形地貌?;滤趨^(qū)域屬剝蝕低山丘陵,以長期剝蝕切割作用為主。植被較發(fā)育,坡體上多為第四系殘坡積土層覆蓋,基巖多處出露。地勢整體上北東低南西高,前緣剪出口高程為61.5~63.5 m,后緣高程為100.0~110.0 m,相對高差46.5~48.5 m。坡角一般在20°~40°,局部由于人工開挖坡度達55°以上,因而地形有利于形成滑坡。

        (2)巖土結構。滑坡坡向138°,斜坡坡角20°~35°,局部由于人工開挖坡度達55°以上。地層巖性主要為殘坡積層含礫粉質黏土(Qel+dl),厚度差異較大,下伏元古界冷家溪群大藥姑組(Ptlnd)強風化和中風化板巖,基巖產狀160°∠21°,與滑坡主滑方向138°呈順向關系,形成滑帶②。

        (3)地質構造。組成滑坡的巖、土體只有被各種構造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時,才有可能向下滑動的條件。同時,構造面又為降雨等水流進入斜坡提供了通道。在透水性上,強風化板巖裂隙發(fā)育,透水性強,中風化板巖巖體完整,裂隙不發(fā)育,透水性差,從而在其接觸帶上易形成飽水帶,嚴重降低滑體的摩阻力,從而影響滑坡的穩(wěn)定性。

        (4)降雨。降雨是坡體變形的主要誘發(fā)因素。大氣降雨對滑坡的誘發(fā)作用主要體現(xiàn)在降雨過程中增加滑體巖土的自重,并在后緣裂縫中產生充水的靜水壓力和“滑面揚壓力”,而且潛蝕巖、土,增大巖、土容重,對透水巖層產生浮托力,降低土石層的抗剪強度,尤其是對滑帶土的軟化作用和降低強度的作用最突出;當滑體內部的水壓力達到一定程度時,滑體就會潰裂、解體,產生下滑。

        (5)人類工程活動。不合理的人類活動是影響滑坡穩(wěn)定性的主要外在因素。坡腳建房切坡及滑坡中部的公路建設改變了原始坡形態(tài),大大增強了土體的降水入滲能力,破壞了原始邊坡的連續(xù)性。在暴雨條件下,地表水快速下滲,致使土體飽和,自重加大,潛在滑動面處的積水造成土體抗剪強度降低,導致滑坡失穩(wěn)。

        2.2 滑坡發(fā)展趨勢

        通過對該滑坡的成因分析,綜合調查和勘查數據以及滑區(qū)實際破壞情況,該滑坡的破壞模式可分為如下幾個階段:

        (1)蠕變階段:在長期的地應力和地下水的作用下,強風化板巖與中風化板巖接觸帶產生層間錯動,形成泥化夾層,上部巖層沿泥化層發(fā)生緩慢滑移,并逐漸形成豎向裂隙。

        (2)塑性變形階段:地表水通過坡表的殘坡積層及后緣的裂縫滲入強風化板巖的裂隙,并在裂隙中產生靜水壓力和沿軟弱層分布的揚壓力。隨著靜水壓力和揚壓力的增大,強風化板巖中的豎向裂隙進一步發(fā)育,最終貫穿整個巖體,使原有巖體結構逐漸破壞而松動,但這一階段巖體仍不會產生整體滑移。

        (3)剪切、全面滑動階段:當裂縫內水頭高于臨界水頭時,巨大的揚壓力和靜水壓力共同作用,使軟弱層的上覆巖體向臨空面發(fā)生“坐船式”的滑動,豎向裂隙中的水頭伴隨滑動面逐漸降低,當后緣靜水壓力消散后,被推出巖體在摩阻力作用下停止。

        結合該滑坡的發(fā)展過程和現(xiàn)場調查資料,該滑坡主要是由于人類工程活動及降雨造成,滑坡后緣強風化板巖中的豎向裂隙已經形成和貫通,但滑坡目前尚未發(fā)生全面滑動,因此判斷:本滑坡尚處于塑性變形階段。

        3 滑坡參數及穩(wěn)定性計算

        (1)計算參數的確定?;碌姆€(wěn)定性計算參數根據試驗指標、工程類比法和反演法綜合確定,滑帶土的物理力學參數見表1。

        表1 滑動面土的物理力學參數

        (2)計算方法。該滑坡屬于巖質滑坡范疇,根據《滑坡防治工程勘查規(guī)范》13.4.2條推薦,本次計算模型為平面滑動模型(圖1),采用平面極限平衡法進行穩(wěn)定性評價和推力計算。

        計算公式如下:

        其中,后緣裂隙靜水壓力:V=rwH2;沿滑面揚壓力:U=rwLH。W為滑體單位寬度的自重,kN/m;L為滑面長度,m;C為滑帶的黏聚力,kPa;Φ為滑帶的內摩擦角,(°); α為滑帶的傾角,(°);A為地震加速度,本次計算不考慮;rw為水的重度,kN/m3;H為后緣陡傾裂隙充水高度;Kf為滑坡穩(wěn)定系數。

        (3)穩(wěn)定性計算。本設計工況采用自重設計工況,抗滑設計安全系數采用1.25。由于場地位于抗震設防烈度為Ⅵ度區(qū),不計地震工況,校核僅采用自重+地下水+暴雨,抗滑校核安全系數采用1.10,相關計算結果見表2。

        表2 滑坡穩(wěn)定性計算結果

        4 滑坡的治理方案

        根據滑坡的性質及特征,滑坡推力較大,宜按照“減荷+固腳+強腰+排水”的治理原則進行治理,具體措施如下:

        (1)減荷:對滑坡前緣現(xiàn)狀斜坡、陡坎進行修整,以滿足坡面平順、美觀要求,同時滿足后續(xù)坡面防護結構施工要求。

        (2)固腳:布置于滑坡前緣斜坡修整后的下面一級邊坡,由縱梁、橫梁、基礎、鑲邊以及錨索組成,協(xié)同作用對滑坡進行錨拉加固,保證坡腳穩(wěn)定。

        (3)強腰:在滑坡中部布置抗滑樁于上方公路外側路肩處,沿公路走向布置,樁頂設冠梁,對滑坡及路基進行支擋。

        (4)排水:在滑坡后緣穩(wěn)定地層設截水溝,截水溝出口接公路邊溝,減少大氣降水沿裂隙滲透至滑帶;在滑坡前緣斜坡坡腳處設排水溝,排水溝出口接公路邊溝;平臺上設平臺溝,平臺溝接排水溝。

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