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        某高鐵車站工程滑坡成因分析

        2020-07-18 01:56:16張世亮
        四川建筑 2020年3期
        關(guān)鍵詞:滑面節(jié)理泥質(zhì)

        張世亮

        (中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司地質(zhì)勘察設(shè)計研究院,天津 300142)

        在各類工程施工中,由于施工對邊坡的開挖,造成邊坡滑塌的情況數(shù)不勝數(shù)?;禄瑒用娴拇_定,對于了解滑塌原因及滑坡治理都有很重要的意義。斜坡在形成后,受到降雨、人工開挖,地下水和坡體本身力學(xué)性質(zhì)等外因、內(nèi)因的作用下不斷變化[1]。胡瑞林、王珊珊[2]通過將滑坡滑面(帶)的基本類型分為巖質(zhì)滑面、堆積層滑面及土質(zhì)滑面,并從滑面的地質(zhì)特征如鏡摩擦面、擦痕、泥化帶、定向排列的菱形剪力體等方面入手,歸納出滑坡滑面的主要識別方法,包括簡易力學(xué)分析、野外地質(zhì)判斷、現(xiàn)場勘探、位移監(jiān)測和地球物理探測等,并分別闡述了各自的適用性。韓朝陽[3]通過對山區(qū)公路路塹邊坡的滑塌原因進(jìn)行分析,提出了合理支護(hù)措施建議。劉曉紅、饒秋華、李曉紅[4]通過對洞坎河大型牽引式順層滑坡的成因進(jìn)行研究,提出了有效的防治措施。

        1 概況

        1.1 滑坡概況

        滑坡位置為一在建高鐵車站邊坡,邊坡開挖深度為8~21.5 m,邊坡開挖后,發(fā)生工程滑坡。

        1.2 地形地貌

        工程滑坡區(qū)地貌屬于單斜狀丘陵斜坡,整體地勢呈西北高東南低,從微地貌單元看處于緩坡地帶,坡向103~180 °,坡度5~10 °,山體坡面為玉米農(nóng)田,坡頂為灌木叢。

        1.3 地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造

        滑坡區(qū)位于燕山臺褶帶與內(nèi)蒙地軸的復(fù)合部位,大地構(gòu)造相對復(fù)雜,以柔性褶皺為主,微觀局部則相對簡單,地層多呈單斜構(gòu)造?;幖礊橐粏涡睒?gòu)造。區(qū)域巖層產(chǎn)狀:傾向132~165 °,傾角4~18 °,產(chǎn)狀變化較大,在路塹塹坡基巖露頭處,分別進(jìn)行了巖層產(chǎn)狀及節(jié)理產(chǎn)狀的測量(圖1)。

        圖1 邊坡區(qū)巖體節(jié)理傾向玫瑰花圖

        根據(jù)現(xiàn)場測得的巖體節(jié)理資料分析,節(jié)理裂隙傾向與邊坡傾向夾角較小,節(jié)理裂隙對于邊坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。

        地表上覆第四系上更新統(tǒng)坡洪積(Q3dl+pl)新黃土,下伏巖層以侏羅系中統(tǒng)土城子組(J2t)細(xì)砂巖為主,局部有厚薄不均的泥質(zhì)砂巖透鏡體分布,該區(qū)域侏羅系地層泥質(zhì)膠結(jié)為主,強(qiáng)度低,易風(fēng)化,遇水會迅速軟化。

        2 滑坡的形態(tài)特征研究

        2.1 滑坡體平面形態(tài)及規(guī)模

        滑坡的頂端有明顯的裂縫,滑動部分滑坡縱向長290 m,最大寬度110 m,平均寬度約70 m,滑體面積約為20 105 m2,主滑方向136 °,與線路軸線夾角約92 °,屬中型中深層滑坡。滑動面形態(tài)上部陡,中下部趨緩,總體呈斜坡狀(圖2)。

        圖2 滑坡平面示意

        2.2 滑坡壁

        滑坡壁呈“圈椅”狀,坎高1.2 m左右,表層30~50 cm為耕植土,其下為侏羅系中統(tǒng)土城子組(J2t)紅褐色及棕褐色細(xì)砂巖,局部夾泥質(zhì)砂巖。

        2.3 滑動面的確定

        通過物探、鉆探、挖探、滑坡深部位移監(jiān)測等手段,綜合判斷滑動面的位置及埋深。

        2.3.1 物探情況

        根據(jù)現(xiàn)場地形地質(zhì)情況選擇地震折射波法和電測深法開展工作。通過對物探成果分析,電測深法效果較好,地震法效果一般。物探斷面成果顯示,在滑坡后緣裂縫附近,推測有20~45 m寬,影響深度13~16 m的軟弱松散體,在地表表現(xiàn)為,滑動裂縫附近滑坡體在邊坡滑動后,滑坡體原巖體結(jié)構(gòu)受到破壞,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體強(qiáng)度降低。詳細(xì)情況見滑坡物探成果圖(圖3、圖4)。

        圖3 1-1`斷面物探成果

        圖4 2-2`斷面物探成果

        2.3.2 鉆探情況

        發(fā)現(xiàn)邊坡破壞(塹頂裂縫)后,未發(fā)生大規(guī)模破壞前及時安排了鉆探,鉆探成果詳見工程質(zhì)斷面圖(圖5、圖6)。

        圖5 1-1`斷面地層情況

        圖6 2-2`斷面地層情況

        2.3.3 挖探情況

        結(jié)合現(xiàn)場踏勘及挖探發(fā)現(xiàn),滑坡后緣裂縫陡直,地面以下3 m處可見泥質(zhì)砂巖與砂巖接觸面形成的滑動面。

        2.3.4 滑坡深部位移監(jiān)測情況

        為了解工程滑坡的位移情況,布置2個位移監(jiān)測斷面,5個測斜孔進(jìn)行位移監(jiān)測。監(jiān)測結(jié)果如圖7~圖11。

        圖7 1-1`斷面15-BPDHP-3孔位移

        圖8 1-1`斷面15-BPDHP-2孔位移

        圖9 2-2`斷面15-BPDHP-27孔位移

        圖10 2-2`斷面15-BPDHP-5孔位移

        圖11 2-2`斷面15-BPDHP-26孔位移

        從本次監(jiān)測變形結(jié)果看,可以對滑動面深度做定性分析。通過對DK454+310和DK454+360兩個測斜斷面的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,位移量的突變位于地表以下6.5~15 m,與物探和鉆探所確定滑面基本一致,可以確定滑動面位置。

        3 原因分析

        3.1 地形地貌、地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、巖性特征等方面分析

        工程滑坡位于遼西丘陵區(qū),多為剝蝕殘丘地貌,地形起伏不大。受地質(zhì)構(gòu)造影響較為嚴(yán)重,節(jié)理裂隙很發(fā)育,地層產(chǎn)狀變化較大,巖性不均勻,夾泥質(zhì)砂巖、泥巖等軟弱薄層。

        本段線路從緩坡中間穿過,緩坡地形左高右低,坡度7°左右。線路范圍原始地層局部覆蓋新黃土,下伏侏羅系中統(tǒng)土城子組細(xì)砂巖,夾薄層泥質(zhì)砂巖,節(jié)理裂隙發(fā)育,巖層產(chǎn)狀傾向132~165 °,傾角4~18 °,并有數(shù)組近于直立的節(jié)理發(fā)育。邊坡巖層傾向與地形傾向基本相一致,形成同向緩傾邊坡,路塹左側(cè)為順層邊坡,主體巖層細(xì)砂巖傾向不利,并存在軟弱夾層薄層泥質(zhì)砂巖、泥巖等。

        3.2 自然條件、氣候等方面分析

        本地區(qū)冬季降水多以積雪及冰的形式滯留在第四系基巖風(fēng)化層中,春季氣溫上升積雪及凍層融化形成春融上層滯水,大量春融形成的上層滯水及春季降水沿巖石風(fēng)化節(jié)理及裂隙下滲過程中遇到相對隔水的泥質(zhì)砂巖夾層,并積存在該層上部,泥質(zhì)砂巖薄層水穩(wěn)性差,受下滲的上層春融水的浸泡其抗滑強(qiáng)度降低。

        3.3 工程經(jīng)驗(yàn)分析

        工程實(shí)踐表明,施工開挖后,邊坡巖體中原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞,應(yīng)力重新分布,在重新分布過程中,平行臨空面的最大主應(yīng)力顯著升高,垂直臨空面的最小主應(yīng)力顯著降低,使得臨空面附近巖體中應(yīng)力差最大,容易發(fā)生剪切破壞;當(dāng)坡面和坡頂處的拉應(yīng)力值超過巖體的抗拉強(qiáng)度時,則將發(fā)生拉裂破壞,而所形成的張裂隙端部將出現(xiàn)較大的應(yīng)力集中,促使張裂隙進(jìn)一步發(fā)展,最終可能形成連續(xù)貫通破裂面,從而造成邊坡巖體失穩(wěn)。

        特別是本地區(qū)巖層為軟質(zhì)巖,具有強(qiáng)度低、易風(fēng)化風(fēng)解,遇水易軟化的特點(diǎn),路塹開挖在路塹左側(cè)邊坡右側(cè)形成臨空,施工開挖后暴露時間過長,在邊坡暴露過程中,受到降水浸泡及陽光暴曬,巖石很快風(fēng)化風(fēng)解,造成巖體強(qiáng)度降低,節(jié)理裂隙進(jìn)一步發(fā)展,導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度又進(jìn)一步降低,巖體中的應(yīng)力分布不斷向不利于邊坡穩(wěn)定的方向發(fā)展,為邊坡的滑動破壞創(chuàng)造了條件。

        3.4 外力因素分析

        同時,施工期間,重載車輛在路塹坡頂施工便道上行駛,行駛振動作用,不斷誘發(fā)邊坡巖體應(yīng)力分布向邊坡破壞方向發(fā)展。

        4 結(jié)論

        綜上所述,本工程滑坡是由于工程開挖后,在內(nèi)外多種復(fù)雜因素的共同作用下形成的工程順層滑坡?;瑒用鏋榧?xì)砂巖與泥質(zhì)砂巖的接觸面,距離線位越遠(yuǎn),滑動面深度越淺,滑動面位于地面以下2.6~17.6 m?;瑒用婧缶壆a(chǎn)狀,傾角10~30 °,中部和前緣部位滑面產(chǎn)狀趨緩,傾角4~18 °。

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