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        過嶺滑坡形成原因分析及防治處理建議

        2020-12-10 04:09:38林益州
        科學技術創(chuàng)新 2020年35期
        關鍵詞:風化層后緣坡腳

        林益州

        (福建省交通規(guī)劃設計院有限公司,福建 福州350004)

        1 概述

        擬建寧上高速公路K20+535-K20+585 段在勘察期間發(fā)現(xiàn)一處滑坡,采用工程地質測繪、鉆探,結合物探及室內試驗等手段,查明滑坡的形態(tài)特征、成因及巖土體分布情況等,對其進行穩(wěn)定性分析計算,為滑坡防治設計提供地質依據。

        2 工程地質條件

        2.1 地形地貌及氣象資料

        本滑坡位于山坡坡麓上,屬剝蝕丘陵地貌區(qū),地形上陡下緩,滑坡體坡度為10~20°,后緣山坡坡度達40°以上;淺表層土體夾雜大量碎塊石、滾石,結構松散。坡體植被發(fā)育,樹木見有傾倒現(xiàn)象,后緣見有小錯坎,滑體沿主滑方向形成的多級臺坎。本項目區(qū)屬亞熱帶季風性濕潤性氣候,年平均氣溫19 攝氏度,多年平均年降雨量1583mm,年最大降雨量1945mm(2006年),臺風為當?shù)刈钪饕臑暮π蕴鞖?,臺風來臨或發(fā)生短歷時強降雨、暴漲陡落,時常伴隨山洪、山地災害等,年平均氣溫在19.0℃,由于臺風暴雨集中,地表逕流強,對新開挖地表最易造成沖刷水毀等病害。

        2.2 地層巖性及巖土體類型

        根據現(xiàn)場地質調繪和勘察鉆孔揭露,坡體表層為松散的坡積層(Qel-dl),下伏侏羅系南園組凝灰熔巖(J3n)及其風化層:

        坡積含碎石粘性土(Qdl):褐黃色、褐紅色等雜色,硬塑,濕。以粘性土為主,夾30-40%碎石,碎石塊徑以2-5cm 為主,磨圓度差,呈次棱角- 棱角狀,膠結程度差。原巖為凝灰熔巖,粘性一般。該層揭露厚度4.8-12.5m,也引起滑坡的滑動土層,各個鉆孔均有揭示,外業(yè)勘探期間多個鉆孔在該層漏水嚴重。

        凝灰熔巖(J3n)及其風化層:該層主要為下伏侏羅系南園組風化土層,呈褐黃色,以全風化~強風化巖為主。該層穩(wěn)定性良好,屬中等- 低壓縮性土層。

        2.3 水文地質條件

        2.3.1 地表水

        經調查,滑坡體后緣與破裂壁壁交接處有一小泉水發(fā)育,系滑坡體下錯后切割含水層所致,泉水流量約0.08-0.15/s,另外,因坡面排水和農耕引水,滑坡體表面可見面流淌水。

        2.3.2 地下水

        場址區(qū)發(fā)育地下水主要為基巖風化層孔隙裂隙水: 分布于沿線坡地,順溝谷向地勢低的方向排泄,從橫斷面上看,地下水穩(wěn)定水位埋藏變化較大,滑坡體穩(wěn)定水位一般約10-15m。根據附近地段水質分析結果,場址區(qū)地下水對混凝土具微腐蝕性。

        3 滑坡體工程地質特征

        3.1 滑坡形態(tài)及巖土特征

        該滑坡在平面形態(tài)上總體呈圈椅形,長度約80m,寬度50m,厚度5-10m,滑坡在平面形態(tài)上總體呈圈椅形,坡底高程約30m,最大高差約25m,滑向253°,滑坡總體方量約為3.8×104m3,屬中型滑坡。坡體匯水面積約1.25 萬m2,現(xiàn)狀地表因坡體拉裂下錯形成多級臺坎,臺坎寬1-3 米不等,臺坎上局部可見地下水滲出,流量小,但雨季變化大,該滲出點為潛在滑動面。坡腳前緣為松散的堆積體,現(xiàn)植被茂密,樹木見有傾倒現(xiàn)象。

        圖1 滑坡現(xiàn)場形態(tài)特征圖

        3.2 滑坡體的變形破壞特征與成因分析

        根據野外調查和勘探,該滑坡形成于約100 年前,據訪問該滑坡自下滑后形成新的穩(wěn)定平衡狀,未見新的變形發(fā)展跡象。該滑坡在滑動前位于山坳高處,自然邊坡坡度較陡,在長時間干旱后,巖土體中裂隙發(fā)育,土質疏松,結構破壞,強降雨發(fā)生后,地表降水迅速滲入巖土體裂隙中,土體飽和度陡增,抗剪強度減低,滲透壓力增大,從而使山坳斜坡上高處巖土體向山坳地處臨空方向發(fā)生剪切變形,發(fā)生推覆式破壞,形成倒燈泡狀后緣破裂壁(見圖1)。現(xiàn)狀下可觀測到的坡體變形特征:

        (1)后緣:因坡體下滑,形成一個圈椅狀破裂壁,破裂壁上部與坡體后緣高差最大達30m,后緣裂縫均已充填,未見明裂縫;后緣與破裂壁下部交叉部位形成一個小平臺洼地,平臺與后緣破裂壁坡度上存在突變,平臺上可見泉水滲出,并可見喜水植物生長。

        (2)坡體:坡體在較長期干旱后,巖土體中裂隙發(fā)育,在強降雨后,坡體土體的飽水作用后,自重增加,有效應力及抗剪強度降低,且由于突降強降雨可引起滲透應力,由于臨空面的存在,產生不穩(wěn)定的變形,四周巖土體向山坳內發(fā)生推覆式破壞。之后在長期水流和風化營力作用下,坡體上裂縫逐漸封閉或充填,地表突變地貌逐漸緩和

        (3)坡腳前緣:坡腳前緣為松散的堆積體,現(xiàn)植被茂密,部分樹木見有傾倒現(xiàn)象。因坡腳下方地勢更低,滑坡坡腳前緣未見地下水上冒。從總體上來看,該滑坡體形態(tài)明顯,地貌顯著,特征清晰。分析成因主要有以下幾點:

        (1)內因:滑坡前自然坡度陡,上覆厚薄不均的坡積粉質粘土、坡積碎石土,邊坡高處為全- 強風化層凝灰熔巖,坡體巖土均勻性差,在干旱時巖土體易產生不連續(xù)面,滑坡發(fā)生前地下水較活躍,地下水運動使巖土體中土體飽和強度降低,有利于滑裂面的形成。

        (2)外因:植被被砍伐,地表土層裸露,且長期干旱后突降強暴雨。

        (3)誘因:長期干旱后突降強暴雨,大量降水沿裂隙面迅速下滲,使土體迅速飽和加重,地下水來不及排放,形成滲透體力,同時土層中有效應力降低,抗剪強度降低,山坳處存在臨空面,促使坡體產生變形。

        (4)多種勘察手段相互結合

        在工程地質調繪的基礎上,投入鉆探、物探工作。本次物探采用根據瞬態(tài)面波法,初步推斷出滑動面呈現(xiàn)弧狀分布,位于上部的第四系松散堆積層中,其在面波速度影像剖面上,表現(xiàn)為波速大約在200~350m/s 的弧形面;結合外業(yè)鉆探在過程中,多處存在漏水,局部存在軟塑狀夾層等,查明組成坡體的巖土沿深度范圍內地層為:坡積含碎石粘性土,呈灰黃色、褐紅色,硬塑狀,含碎石;底部為凝灰熔巖及其風化層,滑坡體厚度約4.2-12.7m。

        圖2 坡面巖土裂縫,降雨坡體滲水瞬態(tài)面波法

        (5)滑面確定:根據現(xiàn)場的測繪成果,標定后緣邊界及破裂壁上緣,結合鉆探鉆孔資料、物探資料等進一步確定滑裂面深度,并結合地貌地形推斷出滑動面,具體滑面位置及形態(tài)詳見剖面圖。

        圖3 滑坡體代表性工程地質剖面

        4 滑坡體的穩(wěn)定性評價

        4.1 定性評價

        現(xiàn)場調查和測繪表明,滑坡體所反應的宏觀變形跡象已明顯,坡體后緣位置確定,輪廓清晰,滑坡體左右滑動邊界地貌上均有突變,清晰明顯。剪出口和滑動面根據鉆探測繪也已確定。由于該滑坡發(fā)生已有約100 年時間,之后未有滑動,該滑坡總體暫時處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于擬建高速公路路基從坡體中間位置穿過,屬挖方路段,開挖后滑動面位于路基中,且公路施工對上邊坡存在坡腳開挖問題,對下邊坡存在坡頂堆載問題,可能會導致該坡體重新下滑,對公路建設會造成直接威脅。

        4.2 滑坡穩(wěn)定性計算

        采用Morgenstern-Price 法利用Geo-Slope/W 軟件對滑坡體區(qū)選取典型剖面進行不同工況下的穩(wěn)定性計算,對于滑面強度參數(shù)取值根據土體室內試驗值及反算綜合考慮。由于該滑坡目前處于暫時穩(wěn)定狀態(tài),天然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)應在1.2-1.3 之間,滑動面切過坡積含碎石粘性土層,根據臨近場區(qū)同一地層土樣室內反復剪試驗成果,并考慮具體坡體的地層分布,取可能產生滑面的強度參數(shù):c=20.5kPa,φ=10.6 ,滑動依附面為248°∠17°,另抗剪強度指標根據反分析計算求得的結果進行調整。

        表1 穩(wěn)定性計算表

        5 防治方案建議

        根據坡體變形的原因、現(xiàn)狀特征及開挖后可能的斷面形態(tài),并根據具體不穩(wěn)定體的分布,計算采用相應的加固治理措施。

        5.1 對現(xiàn)有的滑坡體進行清理,但在清理過程中應加強對后緣坡體變形的觀測,防止后緣產生新的變形,并根據開挖的坡面情況適時加固后緣坡體??刹捎缅^桿進行加固坡體,以碎塊狀強風化層為錨固段。同時應對整個坡體進行長期人工觀測。

        5.2 該場區(qū)匯水面積較大,暴雨季節(jié)水流較大,建議滑坡體兩側排水溝谷進行適當加深、加寬,以滿足排水要求,在施工及后期運營過程中嚴禁對該坡體進行大的挖方作業(yè)及對山坡植被進行大面積破壞。

        6 結論

        6.1 滑坡區(qū)屬剝蝕丘陵地貌,地形波狀起伏,根據外業(yè)鉆探及測繪揭露情況,坡體表層分布第四系松散坡積體,以碎石、粘性土為主,松散- 稍密狀,厚度5.3-13.4m,開挖易導致該堆積失穩(wěn),下伏為凝灰熔巖及其風化層。需對該滑坡體進行加固處理。

        6.2 對現(xiàn)有的滑坡體進行清理,并根據開挖的坡面情況適時加固后緣坡體??刹捎缅^桿進行加固坡體,并迅速完善坡面上及坡頂?shù)慕嘏潘到y(tǒng)。

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