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        延安能源化工廠西區(qū)滑坡特征與變形原因分析*

        2021-01-21 02:32:18侯仰慶
        甘肅科技 2020年22期

        侯仰慶,金 鑫

        (1.中鐵西北科學(xué)研究院有限公司,甘肅 蘭州 730000;2.中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司,北京 100055)

        1 概況

        延安能源化工程西區(qū)滑坡項目位于延安市富縣境內(nèi),具體位置在富縣縣城南側(cè)洛陽村、段家莊村附近。因受地形限制,洛河將廠區(qū)分為四個區(qū)域,分別為:東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)(污水處理廠)及北區(qū)(綜合行政管理區(qū))。由于整個工廠用地分散在洛河兩岸,兩座跨河大橋?qū)⒏鱾€廠區(qū)之間聯(lián)系起來,形成一個有機的整體。其中西區(qū)位于洛陽村西側(cè)洛河西岸的山坡地上,占地面積約為782462.555m2。此次治理項目就位于這個區(qū)域,有北連接線滑坡及A邊坡兩處滑坡。如圖1所示。

        圖1 平面示意圖

        2 工程地質(zhì)與環(huán)境條件

        2.1 地形地貌

        滑坡位于段家莊村扶塔山、花梁山及菜子梁上。此處地形起伏較大,地勢西高東低,坡面陡坎較多,主要為黃土質(zhì)邊坡。坡面植被覆蓋相對較好,局部地段撂荒。溝谷下切較深,存在多處老滑坡。

        2.2 地層巖性

        地層主要分布有耕植土、黃土狀土,土質(zhì)欠均勻,可見異性土塊,局部鈣質(zhì)結(jié)核富集,含植物根,大孔發(fā)育,塊團狀結(jié)構(gòu),硬~堅硬。滑坡堆積物主要為粉質(zhì)粘土,結(jié)構(gòu)雜亂且局部有裂隙,含水率較高。此處黃土土質(zhì)較均勻,偶見蝸牛殼狀碎片,針狀孔隙發(fā)育。古土壤土質(zhì)不均勻,有白色鈣質(zhì)條紋及結(jié)核,呈團塊狀結(jié)構(gòu),并有針狀孔隙且較堅硬。砂巖及泥巖,強風(fēng)化至微風(fēng)化,巖層接近水平。

        2.3 地質(zhì)構(gòu)造

        在區(qū)域大地構(gòu)造位置上,位于中朝準地臺-陜甘寧臺坳-陜北臺凹。此處褶皺和斷裂較少,大部分位于陜北臺凹向斜構(gòu)造的東側(cè),區(qū)內(nèi)巖體較穩(wěn)定。新構(gòu)造運動在本區(qū)中生代及新生代地層中變化不明顯,褶皺、斷裂構(gòu)造不發(fā)育,屬于新構(gòu)造運動相對穩(wěn)定區(qū)。整體呈現(xiàn)出間歇性緩慢抬升的狀態(tài)。

        2.4 氣象條件

        本區(qū)域?qū)倥瘻貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候,具有西北內(nèi)陸黃土高原的氣候特征。本區(qū)域多年平均氣溫為9.3℃,極端最高氣溫達38.7℃,極端最低氣溫可低至-26.3℃。

        2.5 水文地質(zhì)條件

        1)地表水。此區(qū)域內(nèi)唯一河流為屬黃河水系的洛河,主要發(fā)源于白于山郝莊梁,由北向南橫穿富縣城區(qū)。據(jù)當?shù)貧庀筚Y料,自1960-2009年,近50年的平均降水量為550.8mm,最大降水量(1961年)為732.0mm,最小降水量也有499.1mm。降雨多集中于7、8、9三個月,其全年降水量占比有60%之多,且暴雨居多。

        2)地下水。淺部土層中的地下水屬于暫時性上層滯水,其水位動態(tài)變化主要受地表水體、大氣降水、地面蒸發(fā)等因素的影響,并隨氣候而變化。基巖裂隙水從基巖出露的地方以下降泉的形式排出。北連接線滑坡有較為豐富的巖層裂隙水,該裂隙水日出水量約為110m3/d,該處地下水早先為長流水。

        3 滑坡變形特征與原因分析

        3.1 北連接線滑坡特征

        本處因由道路開挖而引起老滑坡局部復(fù)活的次級滑坡。按照滑坡產(chǎn)生順序,將老滑坡定為一級滑坡,此處次級滑坡定為二級滑坡。邊坡高度約44m,滑坡長度約150m,滑坡外緣距路中最大91m,滑坡體最大厚度約17m,后緣高度20m左右,總滑移土方約7萬方。2013年6月北連接線出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,同年8月,北連接線靠近A邊坡局部發(fā)生第一次滑塌,2014年 7月 18日北連接線 NK1+900~NK2+050右側(cè)邊坡發(fā)生滑坡。

        一級滑坡:周界比較清晰,屬于老滑坡?;轮芙绫容^清晰,后緣呈現(xiàn)圈椅狀。后壁傾角50°至60°,滑坡主軸傾向NE76°,滑體后部滑面位于土層內(nèi)部,中前部滑面位于泥巖層內(nèi),滑體厚度約30m。老滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),北連接線修建時將開挖棄土均堆放至老滑坡前緣,故進一步增大了滑坡體的抗力。老滑坡滑帶土為泥巖全風(fēng)化層,黃綠色,層厚40cm,天然狀態(tài)下為飽水狀態(tài),風(fēng)化后粘滑細膩,鉆孔巖芯中泥巖頂面存在40cm的粘滑泥巖所形成的粘土層,由于滑體長期未活動,滑面已重新膠結(jié),擦痕不明顯,巖芯用手拉即明顯伸長彎曲,榔頭輕敲不碎,但會引起下陷。

        二級滑坡:是失穩(wěn)段,滑坡后壁呈現(xiàn)圈椅狀,裂縫明顯,滑體由于在路基開挖后經(jīng)過多次滑動,造成現(xiàn)滑體內(nèi)裂隙無處不在。前緣滑面位于土石接觸面,沿土石界面有地下水出露?;瑒訋辄S綠色泥巖形成的飽水粘土,開挖邊坡三疊系瓦窯堡組砂巖之上可見清晰滑面,滑面高度自南向北逐漸變低?;孀畲舐裆罴s15~20m,滑面后緣傾角45~50度左右,滑坡主軸走向NE76°,該滑坡滑動面(帶)呈上陡下緩的形態(tài)。經(jīng)滑坡穩(wěn)定性計算分析滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

        3.2 A邊坡滑坡特征

        2013年6月,A邊坡坡頂有裂縫產(chǎn)生,2014年9月北連接線滑坡發(fā)生的同時A邊坡發(fā)生較大變形,裂縫加大且上下貫通,根據(jù)最新的A邊坡監(jiān)測報告,A邊坡仍在以0.65mm/d的速率繼續(xù)變形。A邊坡滑坡與北連接線滑坡性質(zhì)相同,都是由于道路開挖使老滑坡局部復(fù)活而形成的次級滑坡。

        A邊坡滑坡呈圈椅狀,裂縫明顯,滑體由于路基開挖發(fā)生滑動,但因坡腳護面墻施工已完成及下伏砂巖性質(zhì)較好,造成現(xiàn)滑體前部僅發(fā)生少量水平位移,后部坡體下錯,坡體裂隙發(fā)育,前緣坡腳護面墻出現(xiàn)鼓脹裂縫?;潞蟊趦A角60°~80°,滑坡主軸滑向NE48°,滑面埋深最大約20m,推測前緣滑面位于坡腳護面墻下2~5m,滑動帶為黃綠色泥巖形成的飽水粘土,滑面高度自南向北逐漸變低。經(jīng)滑坡穩(wěn)定性計算分析滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

        3.3 滑坡變形產(chǎn)生的原因分析

        各級滑體滑動面(帶)均為由侏羅系下統(tǒng)富縣組黃綠色泥巖所形成的飽水粘土,呈黃綠色,滑動帶厚度5~40cm,自上而下逐漸變薄,遇水粘滑,擦痕清晰?;庐a(chǎn)生原因主要有以下幾方面:

        路塹施工后,臨空邊坡體應(yīng)力釋放,坡體產(chǎn)生裂縫,加之下伏砂巖垂直節(jié)理發(fā)育,坡面水下滲通道順暢;坡體滑動前,當?shù)卦掷m(xù)多天降雨,持續(xù)降雨使滑坡體含水量增大,在巖石面上存在黃綠色泥巖全風(fēng)化層,此泥巖遇水極易軟化,是滑坡產(chǎn)生的內(nèi)因;連續(xù)降雨后,由于坡面排水未能及時完成,土體重量增加,使坡體失穩(wěn);由于原邊坡體較陡 (1∶0.75),并且坡面未做任何防護,加之該部位地下水出露,地下水使得泥巖軟化,也促發(fā)了滑體的失穩(wěn)。

        地下水和地表水的共同作用也是滑坡變形產(chǎn)生原因之一。此處地下水豐富,年平均降雨量較大,以暴雨居多。因為黃土的抗沖蝕能力較差,易在坡體表面形成徑流。所以該邊坡完工后,因降雨而形成的坡面徑流,對坡面的穩(wěn)定產(chǎn)生較大影響。北連接線滑坡由于坡體滑動,邊坡體形成張拉裂縫,邊坡土體也為之松動,加之該區(qū)域內(nèi)大量發(fā)育落水洞和陷穴,在大氣降雨時雨水向坡體裂縫、落水洞和陷穴內(nèi)灌入,使水分賦存于坡體之內(nèi),故為該處提供了穩(wěn)定的水源。

        4 滑坡防治措施

        滑坡防治措施主要有邊坡體刷坡、回填及順坡,漿砌片石擋墻,微型樁,預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁,錨索地梁及截排水溝等工程。

        5 滑坡推力計算

        根據(jù) 《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》的工程級別劃分,該滑坡因受災(zāi)對象、受災(zāi)程度、施工難度及工程投資等因素,將防護級別定為Ⅰ級。采用傳遞系數(shù)法進行計算,選取計算結(jié)果較大者作為該滑坡治理工程設(shè)計時的控制滑坡推力。北連接線的控制滑坡推力約為663kN/m;A邊坡的控制滑坡推力約為512kN/m。如圖2,3所示。

        圖2 北連接線滑坡斷面圖

        圖3 A邊坡滑坡斷面圖

        6 幾點體會和認識

        1)滑坡治理應(yīng)遵循盡早治理的防治原則??梢杂行p少工程治理的費用,縮短工程治理的時間。本項目由于發(fā)生在當?shù)亟涤昶冢麦w遇水失穩(wěn),沒有及時治理,導(dǎo)致坡體發(fā)生過一次滑坡,從而大大的增加了滑坡治理的難度,也導(dǎo)致治理成本及工期的增加,影響廠區(qū)整體的建設(shè)進度。

        2)中、大型復(fù)雜滑坡應(yīng)采取分批次、分時期治理的原則,尤其是對處在蠕動變形階段的或者已經(jīng)產(chǎn)生輕微變形的滑坡。其次還應(yīng)該重視并做好治理前的應(yīng)急措施,如坡體反壓、坡面臨時排水等。這些措施的實施,既能夠有效減少施工的時間,又能夠?qū)κ┕がF(xiàn)場的人員及機械提供一定程度安全保障。

        3)此次工程在施工期間曾多處產(chǎn)生變形甚至小規(guī)模位移,嚴重影響了工程的工期進度和廠區(qū)的交通,無形中增大了治理的成本。因此在公路、鐵路或相關(guān)道路等設(shè)計選線時,應(yīng)進行充分而細致的地質(zhì)調(diào)查及勘查,應(yīng)盡量避開有中、大型滑坡或多個滑坡的地段,盡量避開施工開挖后可能發(fā)生較大滑坡的地段,從源頭上減少不必要的投資。

        4)預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁是治理中、大型復(fù)雜滑坡的一種效果良好的工程治理措施,以此結(jié)合防、排水等措施,可以取得非常好的治理效果。

        5)經(jīng)過一年多的施工治理,現(xiàn)場治理效果基本上達到了設(shè)計要求,滑坡已被治理,坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

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