李明和,錢衛(wèi)明,楊小強
云南省地質(zhì)工程勘察總公司,云南 昆明 650051
云南玉溪由于地形地貌及氣候條件的復(fù)雜性,不斷發(fā)生重大滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害,地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、巖土體性質(zhì)結(jié)構(gòu)是玉溪地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)條件,降雨是誘發(fā)玉溪地質(zhì)災(zāi)害的主要因素,80%以上發(fā)生于雨季(5—10月份),特別是當(dāng)日和前三日暴雨影響最為嚴(yán)重。
玉溪市江川區(qū)爬地小組滑坡變形由來已久,形態(tài)清晰、周界清楚,變形特征明顯。該滑坡直接威脅居民5戶26人,間接威脅西北側(cè)居民區(qū)11戶60人,并對后緣主干道路穩(wěn)定運行造成較大影響。該項目是云南省自然資源廳大型地災(zāi)防治項目,立項核定工程治理匡算資金為500萬元。
該滑坡主滑方向166°,整體坡度為13°~15°,橫向最大寬度為148.0m,軸長374.5m,平面面積為36500m2,鉆孔揭露滑體厚6.5~11.5m,平均厚9m,總體積約32.86萬m3,該滑坡屬中型中層推移式滑坡。
該滑坡后緣原小學(xué)教學(xué)樓在二十多年間整體下滑約5.0~6.0m;2014年強降雨期間,后緣再次明顯活動變形,裂縫長度達70m以上,錯臺約40~50cm,裂縫寬3~5cm,導(dǎo)致混凝土排水溝多段拉裂變形、局部錯段嚴(yán)重;2016年在滑坡前部新建的變壓器電桿,在三年間整體下移2~3m;滑坡中后部過境道路多次變形破壞,水溝多處錯斷,路肩擋墻多段剪斷,并伴隨圈椅狀牽引裂縫,主要裂縫發(fā)育特征如表1所示。
表1 滑坡區(qū)內(nèi)主要變形裂縫特征表
根據(jù)鉆孔揭露的巖土垂向結(jié)構(gòu),該滑坡滑體物質(zhì)由上至下主要為散體結(jié)構(gòu)的耕植土(Q4d)、殘坡積粉質(zhì)黏土層(Q4el+dl)、全~強風(fēng)化玄武巖(P2β),滑體平均厚度為9m。上覆巖土體內(nèi)部及層間結(jié)構(gòu)空隙較大、土體裂隙較發(fā)育、透水性較強,有利于降雨下滲、徑流,是水體良好的運行通道。流動的水體既是地質(zhì)營力,又是致災(zāi)因子。
滑床為二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組(P1q+m)灰?guī)r,系硬質(zhì)巖石,灰白色、青灰色,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖溶強度一般,新鮮斷面可見鐵質(zhì)浸染,巖層穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)相對完整,力學(xué)強度較高,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅱ級。
該滑坡垂向結(jié)構(gòu)上,在滑體與滑床之間普遍存在全風(fēng)化凝灰?guī)r(P2β),該軟弱夾層易吸水軟化,吸水后結(jié)構(gòu)破壞變得松散,其物理力學(xué)性質(zhì)較差,水理性質(zhì)不甚穩(wěn)定?;瑤Т瓜蝾伾植家宰霞t色+灰綠色+黃褐色為主(多數(shù)鉆孔以紫紅色及灰綠色或一種顏色為主),局部混雜以后為雜色、彩色,稍濕,可塑~硬塑,切面光滑。縱向上,滑動帶為折線型,有后部陡、中前部緩的特征。
現(xiàn)場取該滑坡凝灰?guī)r鉆孔巖芯浸泡約15min,發(fā)現(xiàn)其明顯軟化、局部崩解,巖土強度明顯下降、由硬塑改變?yōu)檐浰堋伤埽帜?、搓、揉似泥漿,有較強滑膩感。
開挖時凝灰?guī)r一般較干燥,含水率不是很高,一旦遇水后,就會發(fā)生快速膨脹,膨脹量較大,這將導(dǎo)致強度降低。可見,凝灰?guī)r水理性質(zhì)較差,易吸水、膨脹、崩解是該滑坡變形破壞的主要內(nèi)因。
除有利的地形條件與人類活動外,特殊的地層巖性組合是該滑坡的主要內(nèi)因。下伏灰?guī)r與上部玄武巖之間分布全風(fēng)化凝灰?guī)r,系典型軟弱夾層,透水性差、易吸水,其干燥時呈硬塑黏土狀,吸水后短時間內(nèi)軟化為軟塑~可塑,力學(xué)強度降低值大。降雨或灌溉用水下滲后軟化全風(fēng)化凝灰?guī)r,降低其力學(xué)性質(zhì);滑體物質(zhì)飽水后容重增大并增加下滑力分量;地表水下滲到滑面附近受阻,并沿滑面向前緣方向滲流,垂向孔隙水壓力及縱向滲流壓力作用使下滑力分量增加,均不利于坡體穩(wěn)定。當(dāng)下滑力大于抗滑力,則發(fā)生整體滑坡、局部劇烈變形。
通過勘查及上述分析表明,該滑坡縱向主滑面已近乎完全貫穿,由整體蠕動變形、局部劇變向整體滑坡演變,部分坡體已被裂縫切割成分散的塊體。后部滑體為主滑段、中部為動力傳遞段、前部具有阻滑性質(zhì),后部滑體水平位移及地表構(gòu)筑物的變形均明顯大于前部。
值得注意,該滑坡縱向長度超過370m,滑面傾角差異大,后緣牽引段、中部主滑段、前緣抗滑段特征明顯不同。中部主滑段首先失穩(wěn)蠕動,為剪切受力,形成一組壓扭面和一組張扭面。后部牽引段因失去支撐,大主應(yīng)力為其土體自重力,小主應(yīng)力為其水平壓應(yīng)力,因而發(fā)生主動土壓破壞。前部抗滑段受來自主滑段和牽引段的滑坡推力,因而發(fā)生被動土壓破壞。根據(jù)滑動段位置及傾角特征,穩(wěn)定性計算時應(yīng)注意抗剪強度的差異性取值。因此,抗滑段滑帶抗剪強度取值時,應(yīng)考慮其實際阻滑作用,取值可適當(dāng)大于主滑段及牽引段。
基于此該滑坡特征,根據(jù)國內(nèi)相關(guān)研究宜使用不平衡推力傳遞系數(shù)法或摩根斯頓普萊斯法進行穩(wěn)定性評價。根據(jù)該滑坡穩(wěn)定性定量計算結(jié)果,在天然工況Ⅰ(自重條件)下,穩(wěn)定系數(shù)為1.070~1.140,處于基本穩(wěn)定狀態(tài);在校核工況Ⅲ(自重+暴雨條件)下,穩(wěn)定系數(shù)為0.962~1.025,處于不穩(wěn)定~欠穩(wěn)定狀態(tài);在校核工況Ⅳ(自重+地震條件)下,穩(wěn)定系數(shù)為0.986~1.039,處于不穩(wěn)定~欠穩(wěn)定狀態(tài)。
以上表明,該滑坡整體已處于不穩(wěn)定狀態(tài),在特殊工況下隨時可能整體滑動,發(fā)展趨勢不容樂觀。
該滑坡天然工況下為基本穩(wěn)定狀態(tài),暴雨工況下為不穩(wěn)定~欠穩(wěn)定狀態(tài),如不采取有效的綜合治理措施,隨著時間的推移,在各種不利因素(降雨、地表水、地震及人類工程活動等)的綜合影響下,滑體沿灰?guī)r頂面整體滑動破壞的可能性大,將直接危害坡體后緣居民區(qū)建筑、道路設(shè)施及坡體中部居民區(qū)建筑的安全穩(wěn)定及人員安全。因此,應(yīng)扼制滑坡的發(fā)展趨勢,綜合考慮控制最不利滑動帶的形成貫通與受力作用特點,采取合理的治理工程,并結(jié)合現(xiàn)有排水設(shè)施完善排水系統(tǒng)。
根據(jù)滑坡綜合特征,于滑坡后部居民區(qū)及公路下側(cè)有限設(shè)置一排抗滑樁以對保護區(qū)域形成直接支擋,可在短期內(nèi)減緩、減小變形位移程度;并于滑坡前部地形收窄處設(shè)置一道谷坊壩,將施工產(chǎn)生的棄土堆積于庫區(qū)內(nèi),可直接對滑坡體前緣形成反壓,以減緩、減輕前部滑坡的滑移作用。
(1)爬地小組滑坡特征清晰,周界清楚,主滑方向166°,整體坡度為13°~15°,滑體平均厚9m,總體積約32.86萬m3,屬中型中層推移式滑坡。
(2)全風(fēng)化凝灰?guī)r是灰?guī)r與玄武巖之間的軟弱夾層,其水理性質(zhì)較差,易吸水、膨脹、崩解,是滑坡變形破壞的主要內(nèi)因。
(3)滑帶以上巖土體結(jié)構(gòu)松散,是地下水良好的運行通道,水體促使全風(fēng)化凝灰?guī)r遇水、吸水后發(fā)生水理性質(zhì)變化,是滑坡變形破壞的主要誘因。
(4)該滑坡整體已處于不穩(wěn)定狀態(tài),在特殊工況下隨時可能整體滑動,發(fā)展趨勢不容樂觀。
(5)應(yīng)盡快采取科學(xué)合理的防治工程,如抗滑樁工程,并結(jié)合現(xiàn)有排水設(shè)施完善排水系統(tǒng)。