周留煜
(廣東省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司,廣東 廣州 510507)
滑坡作為一種常見的地質(zhì)災(zāi)害,對各類工程項目影響巨大,尤其在華南地區(qū),天氣潮熱多雨水,砂土、巖石風(fēng)化層厚,極易誘發(fā)滑坡等工程地質(zhì)災(zāi)害?;碌奶幚砗头乐尾粌H關(guān)系到各類建設(shè)工程的質(zhì)量、成本和進度,也關(guān)系到工程建設(shè)階段和使用階段的安全。因此,深入探究滑坡的誘發(fā)機理,才能夠因地制宜地提供詳細的信息。
滑坡是某一滑移面上滑體的剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強度,地質(zhì)巖土體沿著貫通的剪切破壞面發(fā)生的滑移現(xiàn)象。而滑坡的發(fā)生一般有3 個共同特征。1)滑帶土較軟弱,易吸水不易排水,力學(xué)指標(biāo)低[1-2]。2)滑坡形態(tài)多呈圓弧形(土體均勻)或折線形(土體不均勻)。3)滑坡多沿著各種軟弱結(jié)構(gòu)面而發(fā)生[3]。
按滑坡體的體積劃分為4 類。1) 小型滑坡。滑坡 體 積 小 于10×104m3。2) 中型滑坡?;?坡 體 積 為10×104m3~100×104m3。3) 大 型 滑 坡。 滑 坡 體 積 為100×104m3~1000×104m3。4)特大型滑坡(巨型滑坡)?;麦w體積大于1000×104m3。
按滑坡體的厚度劃分第三級按坡體厚度分類:10 m 以下為淺層,10 m~25 m 為中層,25 m~50 m 為深層,50 m以上為超深層。
按滑坡的滑動速度劃分為4 類[4]。1)蠕動型滑坡。人們靠肉眼難以看見其運動,只能通過儀器觀測才能發(fā)現(xiàn)的滑坡。2)慢速滑坡。每天滑動數(shù)厘米至數(shù)10 cm,人們憑肉眼可直接觀察滑坡的活動。3)中速滑坡。每小時滑動數(shù)十厘米至數(shù)米的滑坡。4)高速滑坡。每秒滑動數(shù)米至數(shù)十米的滑坡。按力學(xué)條件劃分為2 類[4]。1)牽引式滑坡?;孪虏客馏w先失穩(wěn),使上部失去支撐而相繼滑動。2)推動式滑坡。上部巖層滑動擠壓下部產(chǎn)生變形滑動,滑動速度較快,滑體表面波狀起伏。
該工程位于河源市連平縣內(nèi)莞鎮(zhèn)以北G105 國道,為一國道改線段工程,全長約2 km,改線段起點端為一新建隧道。該隧道穿過丘陵地貌區(qū),為一雙洞分離型隧道,左右幅全長分別為662 m 和637 m,入口洞門型式為連拱端墻式,出口洞門為端墻式。
該隧洞口位于G105 國道旁的滑坡處?;麦w地貌特征及周邊界線較清晰,平面上呈一倒三角形,兩側(cè)邊界分別為一大型豎立斷層和內(nèi)莞明洞出口南100 m 巖質(zhì)邊坡,坡頂至坡腳高差約70 m,坡腳寬度約30 m,坡度約20°~30°,坡積物多為松散堆積的石英砂巖、砂巖和輝長巖碎石、塊石和少量粉質(zhì)黏土,厚度極不均勻,根據(jù)調(diào)繪和鉆探資料1 m~12 m 不等,平均厚度約4 m,滑坡方量約7 200 m3,為小型淺層滑坡?;轮鬏S長約110 m~120 m,軸向N140°,E 向S140°W。
滑坡體上覆植被多為藤木,木本植物稀少。坡腳約2 m高處出露下伏基巖,巖性主要為石英砂巖和砂巖,巖石硅質(zhì)膠結(jié),節(jié)理裂隙極發(fā)育,斷層褶皺極發(fā)育,巖體切割嚴重,坡腳傾角近垂直,是人工開造成的。
滑坡體地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),全年降水量充沛?;缕旅嫠槭炼逊e層厚,松散透水,下伏砂巖、石英砂巖受斷裂構(gòu)造影響強烈,節(jié)理裂隙極發(fā)育,利于表水下滲,滑坡坡腳地下水巖裂隙溢出,水量極小,時有時無,水質(zhì)無侵蝕性。
滑坡體區(qū)域處在全南-佛岡斷裂帶,受次級構(gòu)造下坪正斷層和內(nèi)莞逆沖斷層控制,斷層發(fā)育,推測下伏輝長巖侵入體受斷裂帶控制。滑坡坡腳可見多條小型斷裂發(fā)育,斷裂帶內(nèi)巖石破碎,充填碎塊狀、團塊狀石英,周邊巖石硅質(zhì)膠結(jié),整個滑坡巖體均存在不同程度的動力變質(zhì)現(xiàn)象。
該研究對該滑坡采用了多種勘察方法結(jié)合的綜合性勘察手段:采用航片解譯,宏觀判斷區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景、地貌輪廓及滑坡整體形態(tài)特征;地質(zhì)鉆探勘察分析下伏巖性及判斷深部地質(zhì)構(gòu)造;地球物理瞬態(tài)面波法探明滑坡各層及滑移面。
該次地質(zhì)勘察在滑坡區(qū)域共布置鉆孔11 個,實施鉆孔8 個,總深度402.1 m,平均孔深50.25 m,均鉆入較完整基巖6 m~10 m,地下水不發(fā)育,如圖1 所示。通過地質(zhì)鉆探巖芯分析,有如下發(fā)現(xiàn)。 1)該滑坡上覆風(fēng)化層厚度在1 m~12 m,變化較大,并且從坡頂至坡腳呈遞增趨勢。2)滑坡下臥層為輝長巖侵入體,并且?guī)r石完整性高,風(fēng)化程度較弱。
圖1 滑坡區(qū)地質(zhì)鉆孔和物探測線布置圖
該次物探勘測利用電子地形圖,采用華測RTK 系統(tǒng)按10 m 的間隔放點。根據(jù)測量點,采用測繩、皮尺布置物探測線、測點,測點平面定位誤差小于0.2 m,高程誤差小于0.2 m。共布置物探測線3 條,測線位置如圖1 所示。
數(shù)據(jù)采集完畢后,應(yīng)用Surface Plus 地震面波軟件進行解譯分析,結(jié)合地質(zhì)鉆探資料,可得出如下結(jié)論。1)勘察區(qū)測線范圍覆蓋層較薄,地表波速低為較松散的碎石土層;附近波速頻譜曲線基本呈“之”字型,面波波速低,該層結(jié)合其波速特征,推斷為滑動面,深度范圍在4 m~12 m。在L1 測線水平距離10 m~35 m 處,存在一個8 m~15 m 的低速層,結(jié)合鉆孔資料推測為軟夾層或巖性交界面,此處也存在滑塌的隱患。2)將巖土層按物理特性分為3 層。結(jié)合巖土層的波速特性,波速差異界面對應(yīng)于強風(fēng)化層頂面。將波速差異界面以上歸并為覆蓋層,結(jié)合鉆孔的情況,推斷覆蓋層是由碎石、強風(fēng)化砂巖和強風(fēng)化輝長巖組成的。
該工程區(qū)域尤其是滑坡區(qū),地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育,斷層褶皺多發(fā)育,因此采用人工地質(zhì)調(diào)繪的方式補充進行地層分析和描述。該次調(diào)繪共采取了22 個地質(zhì)調(diào)繪點,并測取了部分結(jié)構(gòu)面發(fā)育數(shù)據(jù)。根據(jù)人工調(diào)繪分析,該滑坡為土巖混合邊坡,頂部含薄層砂巖風(fēng)化層,中下部為強中風(fēng)化塊狀砂巖、石英砂巖,節(jié)理裂隙極發(fā)育,巖體破碎,抗剪強度低。
利用測量的節(jié)理裂隙數(shù)據(jù)進行節(jié)理玫瑰花圖及赤平投影圖投影分析,該滑坡為順層邊坡,極易發(fā)生楔形滑動破壞或傾倒破壞。
滑坡區(qū)位于構(gòu)造應(yīng)力較強烈的地帶,區(qū)內(nèi)斷層、斷裂帶密布。該滑坡為一順層土巖混合質(zhì)滑坡,存在一組近NW向張性結(jié)構(gòu)面,受該結(jié)構(gòu)面切割,具備切層滑動的條件。存在F1 斷層因近平行于巖層走向,加劇了滑體的向下滑動,另一斷層F1 則控制滑坡的南部邊界。
滑坡區(qū)下伏基巖為石英砂巖和輝長巖,巖性交界面在地表水滲流作用和風(fēng)化作用下,巖體呈松弛破碎狀態(tài),在受到地質(zhì)構(gòu)造、雨水或人工擾動等作用力的情況下,上覆松散體或巖塊沿斷層面或裂隙面極易發(fā)生滑動錯位。
滑坡西部坡腳即為大席河,坡體表層水以及坡體堆積層、基巖裂隙和構(gòu)造破碎帶中匯聚的地下水均向西排泄入大席河,既降低了巖土體強度,又增加了巖土體重量,加劇滑動效應(yīng)。
通過現(xiàn)場勘察發(fā)現(xiàn),滑坡坡腳有明顯的人工掘土的痕跡,并且滑坡上部能偶爾看見橫向的張拉裂縫,再結(jié)合覆蓋體上薄下厚的滑坡形態(tài),推測該滑坡力學(xué)控制應(yīng)為牽引式為主。
根據(jù)成因推斷,按照牽引式滑坡的防治方式,禁止采用坡面減重法,應(yīng)該采用反壓土方、設(shè)置抗滑樁等手段進行防治。
隧道入口施工需要大挖大填,坡積物受人工擾動的影響未知,如施工時限限制,可以采用放崩塌網(wǎng)或簡易骨架進行臨時防護,并設(shè)立警戒區(qū),豎立危險警示牌。
針對連平縣雨季較長,雨水充沛的環(huán)境特點,應(yīng)在滑坡區(qū)做好地下水、坡面水的疏排工作,如在坡頂設(shè)置截水溝,坡面做好引流渠等。
建議對滑坡區(qū)進行動態(tài)監(jiān)測(尤其在雨季),并提前制定好動態(tài)調(diào)整、防治結(jié)合的處置施工方案。