張盧明, 周 勇, 岳建國(guó)

(核工業(yè)西南勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都 610061)

飛鳳山低中放固體廢物處置場(chǎng)位于四川省廣元市三堆鎮(zhèn)，是中國(guó)西南地區(qū)唯一的低中放固體廢物處置場(chǎng)。處置場(chǎng)場(chǎng)平標(biāo)高為606.0 m，場(chǎng)平后將在場(chǎng)址南側(cè)形成高邊坡。邊坡于2013 年初開(kāi)挖，5月份邊坡即產(chǎn)生變形，形成了1#滑坡、2#滑坡。受7月18日強(qiáng)降雨的影響，1#滑坡、2#滑坡變形再次加劇，7月19日1#滑坡北東側(cè)發(fā)生滑動(dòng)解體，坡體原有治理工程大部破壞，滑坡體積約30萬(wàn)m3；7月21日2#滑坡北東側(cè)錨噴破壞，坡面發(fā)育大量拉裂縫，滑坡體積約48×104m3，原有支護(hù)措施多處失效(圖1)，一旦發(fā)生滑動(dòng)造成的后果將極其嚴(yán)重。然而，對(duì)該滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治措施選取方面都面臨著更加復(fù)雜的難題，而研究滑坡變形的原因是徹底根治滑坡的關(guān)鍵。因此，在研究滑坡成因的基礎(chǔ)上提出合理的整治措施具有重要的意義。

①～⑦為富水帶

目前，中外滑坡成因的研究主要集中在以下3 個(gè)方面。

(1)地質(zhì)成因[1-11]：主要指形成滑坡的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。如許強(qiáng)等[1]通過(guò)調(diào)查和遙感等手段，認(rèn)為四川茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村滑坡的成因?yàn)榛钴S的構(gòu)造部位、易滑的地層巖性和坡體結(jié)構(gòu)；如易樹(shù)健等[5]通過(guò)數(shù)值分析認(rèn)為滑坡底部剪切滑移鎖固段巖體在強(qiáng)震下無(wú)法抵抗上部巖體的推擠而觸發(fā)滑坡。

(2)環(huán)境成因[12-20]：主要指降雨或灌溉影響。如三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡主要受庫(kù)水位周期變動(dòng)及集中降雨影響[12]；陜西涇陽(yáng)南塬蔣劉4#滑坡由引水灌溉引發(fā)[19]。

(3)人為成因[21]：主要指工程建設(shè)或人類(lèi)活動(dòng)引發(fā)。如曹春山等[21]指出工程切坡是滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素，由此觸發(fā)了土體一系列物理化學(xué)鏈鎖反應(yīng)。

基于此，從滑坡基本特征出發(fā)，在野外詳細(xì)調(diào)查、勘查的基礎(chǔ)上，從其物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、水文地質(zhì)和人為因素等方面深入分析滑坡成因，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出滑坡的綜合整治工程措施，為類(lèi)似工程滑坡成因和整治研究提供一定的參考依據(jù)，同時(shí)對(duì)類(lèi)似地層的滑坡勘查具有一定的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)工程地質(zhì)條件

1.1 降雨條件

研究區(qū)年平均降雨量為866.6 mm，年最大降雨量為1 500.5 mm，降雨期集中在每年7—9月。2007—2012年，日降雨量最大值分別為114.6、118.7、176.9、213.6、199.3、174.4 mm，一次連續(xù)降雨量最大值分別為215、252、227.6、414、246.4、287.2 mm，“5·12”地震后降雨量呈增加趨勢(shì)。

1.2 研究區(qū)工程地質(zhì)條件

研究區(qū)原屬于低山緩坡地貌，整體坡度13°～21°，局部達(dá)40°。坡面沖溝發(fā)育，規(guī)模較大的有3條，溝谷切割呈“V”字形。邊坡開(kāi)挖后目前局部形成了拉裂、錯(cuò)臺(tái)、局部滑動(dòng)等變形現(xiàn)象，研究區(qū)后緣仍保留原始地貌，坡度10°～15°，植被茂密，局部基巖裸露，地表有數(shù)條沖溝發(fā)育。

研究區(qū)目前地形呈臺(tái)階狀，一般每隔10 m設(shè)馬道，土質(zhì)邊坡坡率1∶1.6，巖質(zhì)邊坡坡率1∶1.25，整體坡度約30°，整體坡向傾向NW，坡高40～120 m。邊坡開(kāi)挖后，區(qū)內(nèi)原有沖溝大部分被挖掉，在坡頂處成為斷頭溝，并與已建截水溝相連。坡腳即為處置單元所在的606 m平臺(tái)，平臺(tái)東西寬約540 m，南北長(zhǎng)約200 m。

研究區(qū)位于龍門(mén)山印支褶皺帶中的大茅山復(fù)背斜南東翼的南西側(cè)，其巖層產(chǎn)狀為310°∠72°。

2#滑坡附近發(fā)育一向斜，位于2#滑坡東側(cè)剪出口前緣，產(chǎn)狀210°∠88°，巖層產(chǎn)狀355°∠18°～25°，巖層緩傾坡外。研究區(qū)北側(cè)(處置單元以北)主要發(fā)育2條F1、F2斷層，均為非能動(dòng)斷層，邊坡大部分處于F1斷層的下盤(pán)，區(qū)內(nèi)存在三組優(yōu)勢(shì)節(jié)理，分別是：NE(0°～20°)、近EW向以及NW(20°～40°)。

研究區(qū)受構(gòu)造作用影響，在裂隙密集帶、褶皺、斷層附近發(fā)育多處富水帶，富水帶在坡體表面出露，形成富水區(qū)。

研究區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度。

圖2 2#滑坡工程地質(zhì)剖面圖(6-6′)

2 滑坡基本特征

限于篇幅以2#滑坡為例，2#滑坡具有三級(jí)滑動(dòng)特點(diǎn)(圖2)：兩級(jí)淺層滑面為基覆界面，深層滑面為強(qiáng)風(fēng)化軟弱破碎帶。

一級(jí)滑坡后緣高程714～735 m，前緣剪出口位于滑坡中后部，高程706～707 m?；w縱長(zhǎng)約80 m，橫寬約160 m，主滑方向11°。

二級(jí)滑坡的后緣高程706～707 m，前緣剪出口位于滑坡前部，高程668～670 m，后緣相對(duì)較厚，前緣較??；滑體縱長(zhǎng)約105 m，橫寬約165 m，主滑方向與前者相同。

深層滑坡的后緣高程714～735 m，前緣剪出口高程641～676 m，呈中部厚兩頭較薄的特點(diǎn)；滑體縱長(zhǎng)約215 m，橫寬約160 m。

滑坡的西北側(cè)存在穩(wěn)定的已支護(hù)的巖石邊坡，邊坡基本未發(fā)生變形，由于2#滑坡東側(cè)前部發(fā)育一向斜，西北側(cè)和北東側(cè)產(chǎn)狀突變，在向斜軸部呈現(xiàn)向東偏轉(zhuǎn)的跡象，而西北側(cè)巖體的巖層產(chǎn)狀正常。由于滑坡主滑方向與坡向呈27°～29°斜交，深層滑體在變形過(guò)程中受西北側(cè)穩(wěn)定巖石邊坡的阻擋，致使滑體產(chǎn)生了一定的向東扭轉(zhuǎn)變形跡象，因此，滑坡在滑動(dòng)方向受阻而發(fā)生一定程度的偏轉(zhuǎn)。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察揭露， 2#滑坡淺層滑帶物質(zhì)為含角礫粉質(zhì)粘土，揉皺現(xiàn)象較為明顯。由于2#滑坡緊鄰向斜，受構(gòu)造影響強(qiáng)烈，巖體破碎，層間錯(cuò)動(dòng)發(fā)育，開(kāi)挖后原有結(jié)構(gòu)面逐漸張開(kāi)，強(qiáng)風(fēng)化層面軟弱帶連接貫通，從而發(fā)展為深層滑帶。

圖3 2#滑坡變形特征

3 滑坡變形破壞特征分析

在2013年6月25日以前，基巖和覆蓋層分別采用1∶1.25和1∶1.6的坡率放坡開(kāi)挖，坡面采用格構(gòu)護(hù)坡，該邊坡坡體未出現(xiàn)任何變形跡象(圖3)。2013年6月份邊坡開(kāi)挖至646 m平臺(tái)的過(guò)程中，局部出現(xiàn)小范圍的坍塌破壞，6月25日后位于坡頂?shù)谋O(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量及速度開(kāi)始增大，至7月初迅速增加，9月低速度達(dá)到4.0 mm/h，水平方向主要向北北西移動(dòng)，至10月底累計(jì)位移達(dá)到1 700 mm，后緣截水溝外圍發(fā)現(xiàn)數(shù)條拉張裂縫。

地表位移監(jiān)測(cè)顯示：滑坡總體向NNE方向移動(dòng)，其中J21、J22、J25號(hào)點(diǎn)累計(jì)位移量超過(guò)7 mm，截止2014年11月19日共測(cè)得478個(gè)位移數(shù)據(jù)，其中J21累計(jì)位移量分別為12 mm，J22累計(jì)位移量7 mm，J25累計(jì)位移量16 mm。由此可見(jiàn)，2#滑坡上部局部變形較大(累積變形5～16 mm)。

4 滑坡變形機(jī)制分析

對(duì)于飛鳳山高邊坡工程滑坡而言，復(fù)雜的工程地質(zhì)條件、開(kāi)挖卸荷、設(shè)計(jì)方案不妥當(dāng)及集中降雨時(shí)域分布是促使滑坡失穩(wěn)的主要環(huán)境誘發(fā)因素。

4.1 滑坡形成的控制因素——地質(zhì)成因

4.1.1 工程地質(zhì)條件

該滑坡受地下水的作用影響很大，主要發(fā)育第四系全新統(tǒng)人工填土、滑坡堆積層、崩坡積層，志留系下統(tǒng)龍馬溪組第四段(S1lm4)泥質(zhì)頁(yè)巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖。傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)認(rèn)為四川盆地及周緣地區(qū)龍馬溪組頁(yè)巖水封閉條件好[24]，頁(yè)巖氣前景好，但本文顛覆了該地層不富水的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)。受構(gòu)造作用影響，在裂隙密集帶、褶皺、斷層附近發(fā)育多組富水帶(①～⑦)，富水帶在坡體表面出露，形成富水區(qū)(圖1)。

泥質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化厚度達(dá)5～20 m，受六個(gè)期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體多為碎裂結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場(chǎng)壓水試驗(yàn)表明強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖滲透系數(shù)為1.11×10-4～3.10×10-4cm/s，總體上為中等透水地層；中風(fēng)化層滲透系數(shù)為1.42×10-5～8.32×10-5cm/s，總體為弱透水地層，這導(dǎo)致地下水易在強(qiáng)風(fēng)化底面附近富集，從而使強(qiáng)風(fēng)化層底部飽水軟化，導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度降低，最終形成深層滑動(dòng)面。

4.1.2 地質(zhì)構(gòu)造

廠址位于龍門(mén)山斷裂帶北段中央斷裂(北川-映秀斷裂)和前山斷裂(馬角壩-羅家壩斷裂)之間，距中央斷裂約10 km，距離龍門(mén)山前山斷裂較近，約3 km，場(chǎng)地?cái)嗔褬?gòu)造發(fā)育，按產(chǎn)狀進(jìn)行分類(lèi)，可分為NE-SW向、NW-SE向、近S-N向、近E-W向、層間錯(cuò)動(dòng)帶5 類(lèi)，此外在1#滑坡前緣見(jiàn)重力滑動(dòng)帶。場(chǎng)地內(nèi)主要是近E-W向、近S-N向的陡立的小斷(F1)、NS向節(jié)理密集帶以及層間錯(cuò)動(dòng)帶(圖4)。

圖4 場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造

4.2 滑坡變形的誘發(fā)因素——人為因素

前期勘察單位對(duì)復(fù)雜的邊坡工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件認(rèn)識(shí)不足，勘察手段不足。主要原因如下。

(1)第一次勘察認(rèn)為勘察場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂和褶皺構(gòu)造，存在的主要構(gòu)造形態(tài)為層理和節(jié)理裂隙，勘察區(qū)域內(nèi)無(wú)導(dǎo)致邊坡整體失穩(wěn)的軟弱結(jié)構(gòu)面，在Ⅱ、Ⅲ區(qū)發(fā)現(xiàn)一向斜，其軸部位于兩區(qū)交界位置，同時(shí)，坡體還發(fā)育有小規(guī)模揉皺及裂隙密集帶(Ⅱ區(qū)西側(cè))，原勘察單位提供的勘察成果資料及補(bǔ)充勘察成果中，均未提及上述特殊的地質(zhì)現(xiàn)象并做出合理化建議。

(2)第一次勘察認(rèn)為區(qū)內(nèi)巖體以逆坡層理為主，巖層主要產(chǎn)狀有137°∠30°、137°∠25°、189°∠41°、150°∠52°，補(bǔ)充勘查認(rèn)為層面產(chǎn)狀137°∠30°，反傾坡內(nèi)，而本研究發(fā)現(xiàn)Ⅰ、Ⅱ區(qū)巖體層面傾向坡外，從而不利于邊坡的穩(wěn)定。

(3)前期勘察單位認(rèn)為邊坡區(qū)內(nèi)無(wú)富水裂隙密集帶，認(rèn)為地下水不會(huì)對(duì)邊坡的開(kāi)挖施工造成影響，且認(rèn)為泥質(zhì)頁(yè)巖為弱透水層。

(4)補(bǔ)充勘查階段勘查工作共布置勘探孔9個(gè)，探槽9個(gè)，地質(zhì)剖面8條，勘探線上多數(shù)勘探孔利用原邊坡勘探孔投影所得，導(dǎo)致在補(bǔ)充勘察階段成果無(wú)法準(zhǔn)確反映滑體厚度、滑面形態(tài)等滑坡要素，原勘查資料與研究結(jié)果對(duì)比如圖5所示。

由圖5可知，原勘查成果中認(rèn)為基巖強(qiáng)風(fēng)化厚度較淺，平均層厚5.8 m，分析認(rèn)為該區(qū)強(qiáng)風(fēng)化厚度較大，層厚約5～20 m，這導(dǎo)致在前期設(shè)計(jì)中，錨索錨固段未能進(jìn)入中風(fēng)化地層，導(dǎo)致錨索失效。

4.3 滑坡變形的誘發(fā)因素——環(huán)境因素

2014年4月對(duì)2#滑坡采用了錨索格構(gòu)梁(局部采用系統(tǒng)錨桿加固)、截水溝、地表裂縫處理及滑坡體范圍內(nèi)設(shè)置坡面和坡體排水系統(tǒng)的方式進(jìn)行治理。

截至2014年7月18日，完成了2#滑坡全部錨索、錨桿、格構(gòu)梁及噴射混凝土施工。2014年7月18～20日經(jīng)歷了一輪強(qiáng)降雨(18日降雨量為33.7 mm，19日降雨量為11.8 mm，20日降雨量達(dá)到123.6 mm)，短歷時(shí)強(qiáng)降雨導(dǎo)致坡體發(fā)生上述變形和較大的位移。

5 滑坡綜合整治工程

由于前期工程僅布置了地表截排水溝，研究時(shí)加強(qiáng)了地表截排和地下水疏排，即整治工程采用了固腳、束腰、地表水截排和地下水疏排及溝道整治的綜合治理思路，即“抗滑樁+格構(gòu)錨索(錨桿)+地表截排水溝+仰斜式排水孔+集水井和滲溝”的綜合治理措施(圖6)。

圖5 原勘查設(shè)計(jì)資料與研究結(jié)果對(duì)比(2#滑坡)

6 滑坡監(jiān)測(cè)效果分析

整治工程于2015年10月底竣工驗(yàn)收，至今已經(jīng)歷三個(gè)水文年，工程共布置地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)43個(gè)，深部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)19個(gè)，支擋結(jié)構(gòu)頂部位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)45個(gè)，抗滑樁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)85個(gè)，錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)152個(gè)，地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)26個(gè)，雨量監(jiān)測(cè)2站。

以2016年監(jiān)測(cè)為例，得到主要結(jié)論如下。

(1)飛鳳山處置場(chǎng)地下水得到了有效的疏排，雖受降雨影響存在一定的起伏，但總體規(guī)律為地下水位穩(wěn)定，場(chǎng)地的水文工程減小了地下水對(duì)場(chǎng)地的影響，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。特別是坡腳滲溝的排水效果較好，在暴雨的情況下，整個(gè)606 m平臺(tái)地下水位均低于高程601 m，滲溝基本截排了絕大部分邊坡地下水，使處置場(chǎng)基礎(chǔ)保持在干燥的地基上。所有監(jiān)測(cè)孔內(nèi)地下水位溫度變化很小，變化幅度小于1 ℃。

(2)地表累計(jì)水平位移量在1.2～16.9 mm，水平位移變化速率在0～0.05 mm/d，分別小于30 mm和3 mm/d；深部位移監(jiān)測(cè)孔最大累計(jì)偏移量為20.8～43.8 mm，小于預(yù)警值50 mm；錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)各期數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，無(wú)奇異點(diǎn)出現(xiàn)，未超過(guò)監(jiān)測(cè)報(bào)警值，雖在年初階段錨索應(yīng)力出現(xiàn)緩慢松弛，但變幅很小，并最終穩(wěn)定在一基本值上下浮動(dòng)，其整體表現(xiàn)符合監(jiān)測(cè)規(guī)律；抗滑樁鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)基本正常，無(wú)奇異變化點(diǎn)，各期數(shù)據(jù)基本保持穩(wěn)定，樁位移監(jiān)測(cè)值遠(yuǎn)低于監(jiān)測(cè)報(bào)警值，反映出邊坡支擋結(jié)構(gòu)受力均處于正常狀態(tài)，整治工程效果良好。

7 結(jié)論

通過(guò)對(duì)飛鳳山處置場(chǎng)高邊坡滑坡基本特征、成因與整治工程措施的分析，得到以下結(jié)論。

(1)復(fù)雜的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)條件和集中降雨是促使飛鳳山處置場(chǎng)高邊坡失穩(wěn)的主要環(huán)境誘發(fā)因素，龍馬溪第四段泥質(zhì)頁(yè)巖富含地下水及工程富水區(qū)對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響極大，顛覆了該地層不富水的傳統(tǒng)認(rèn)識(shí)，對(duì)在該類(lèi)地層開(kāi)展地質(zhì)工作有指導(dǎo)意義。

(2)前期勘察未充分查明工程區(qū)復(fù)雜的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及后續(xù)的一系列設(shè)計(jì)方案不妥當(dāng)是誘發(fā)滑坡的人為因素。整治工程應(yīng)與滑坡體結(jié)構(gòu)特征緊密結(jié)合，這樣才能充分發(fā)揮地質(zhì)體的自穩(wěn)能力。

(3)整治工程采用了固腳、束腰、地表水截排、地下水疏排及溝道整治的綜合治理思路，即采用抗滑樁+格構(gòu)錨索(錨桿)+地表截排水溝+仰斜式排水孔+集水井和滲溝的綜合治理措施，工程監(jiān)測(cè)表明，整治工程效果良好，實(shí)現(xiàn)了對(duì)滑坡的徹底根治。

(4)對(duì)于地下水豐富、強(qiáng)風(fēng)化較厚、巖體破碎的高邊坡病害處置應(yīng)采用抗滑支擋、錨固、截排導(dǎo)流與地下水引排相結(jié)合的措施方能達(dá)到根治目的，對(duì)類(lèi)似地層的滑坡整治有一定的指導(dǎo)意義。

(5)高邊坡勘察應(yīng)重視現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查工作，特別是區(qū)域地質(zhì)環(huán)境及地下水對(duì)邊坡的約束作用。