楊建新,王 劍,唐海英
(湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三O二大隊,湖南 郴州 423000)
研究區(qū)位于黃田鋪斷層及楊家源斷層中間部位,巖層總體上呈單斜構(gòu)造,產(chǎn)狀204°∠26°,與坡面傾向基本一致,局部見小型褶皺,強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖地層節(jié)理極為發(fā)育,破碎強烈。
根據(jù)本次勘察鉆探揭露成果,研究區(qū)的主要巖土體主要為第四系粉質(zhì)黏土(Q4dl),坡積成因,硬-可塑狀態(tài),主要由粘粒和粉粒組成,含少量砂礫,局部含風(fēng)化巖碎塊,棱角狀為主,少量次菱角狀,刀切面較光滑,干強度較高,韌性中等,無搖震反應(yīng)[1]。該層廣泛分布于斜坡地帶,厚度較小,一般在1.50m~3.60m之間。其下為泥盆統(tǒng)錫礦山組強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,黃褐色,灰褐色,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞,風(fēng)化差異明顯,風(fēng)化裂隙極發(fā)育,巖體破碎,局部夾頁巖軟弱夾層,風(fēng)化產(chǎn)物中含有較多粘性礦物,具有親水性、脹縮性、崩解性特征,浸水易軟化,巖芯多呈碎屑狀、土柱狀,少量碎塊狀。下伏基巖為泥盆統(tǒng)錫礦山組中風(fēng)化石灰?guī)r,灰黑色,灰色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,巖體較完整,巖芯多呈柱狀,少量短柱狀、碎塊狀,節(jié)長5cm~25cm,屬較硬巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級,巖石RQD=55~75。
研究區(qū)地下水主要為第四系松散堆積物中的孔隙水為主,儲水物質(zhì)主要為滑坡堆積體、殘坡積體等,其中滑坡堆積體、殘坡積體主要分布在斜坡地帶,其地下水含水層主要受大氣降水及基巖裂隙水補給,不利于儲存,一般沿內(nèi)部孔隙或基巖面、基巖裂隙徑流,于沖溝低洼處排泄或沿基巖裂隙下滲。
根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)測繪及調(diào)查,滑坡平面形態(tài)呈扇形狀,坡面較平直,前緣呈階梯狀?;虑熬壐叱?44.61m,滑坡后緣高程193.40m,相對高差近49m,斜坡坡度平均約為25°,滑坡后緣為自然山坡。滑坡主滑方向為192°,滑坡平面投影前緣寬約136m,縱長約100m,正投影面積約8500m2,滑坡體平均厚度約7m,體積約5.95×104m3。該滑坡后緣及右側(cè)邊界明顯,可見清晰的滑坡后壁及側(cè)壁,前緣剪出口特征明顯,地面出現(xiàn)鼓脹、開裂現(xiàn)象[2]。根據(jù)滑坡邊界特征、變形特征及地形地貌特征等綜合判定,該滑坡為一小型淺層牽引式滑坡。
受2019年7月強降雨影響,該滑坡開始變形,坡體已產(chǎn)生局部垮塌開裂和多處拉張裂縫,造成底板局部多處被掏空下沉,外側(cè)垮塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,共發(fā)現(xiàn)4處裂縫,裂縫方向均近垂直于主滑方向,詳見下表1。
表1 滑坡裂縫統(tǒng)計表
根據(jù)工程地質(zhì)測繪及勘探揭示,結(jié)合滑坡剖面圖分析,滑坡體發(fā)育在第四系全新統(tǒng)(Q4)與上泥盆統(tǒng)錫礦山組上段地層中,其物質(zhì)結(jié)構(gòu)可分為滑體、滑帶、滑床三個帶,各帶的物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征具體如下:
(1)滑坡體主要由表層粉質(zhì)黏土及強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖組成,厚度2.85m~8.50m,厚度變化較大,平均厚度約7m。粉質(zhì)黏土(Q4dl):坡積成因,黃褐色,紅褐色,硬-可塑狀態(tài),主要由粘粒和粉粒組成,含少量砂礫,局部含風(fēng)化巖碎塊,棱角狀為主,少量次菱角狀,刀切面較光滑,干強度較高,韌性中等,無搖震反應(yīng)[3]。該層廣泛分布于斜坡地帶,厚度較小,本次揭露深度一般在1.50m~3.60m之間。強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖:黃褐色,灰褐色,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞,風(fēng)化差異明顯,風(fēng)化裂隙極發(fā)育,巖體破碎,浸水易軟化,巖芯多呈碎屑狀、土柱狀,少量碎塊狀,屬極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層分布于第四系覆蓋層底部,本次勘查所有鉆孔均有揭露。
(2)滑帶(面)。本次鉆探工程鉆進過程中,在ZK1鉆 孔4.8m~5.0m處、ZK2鉆 孔5.0m~5.5m處、ZK3鉆孔4.3m~4.6m處、ZK4鉆 孔3.4m~3.6m處、ZK6鉆 孔5.2m~5.6m處、ZK11鉆 孔6.4m~6.7m處、ZK14鉆 孔7.2m~7.5m揭露到滑帶,滑帶潮濕松軟狀、含水量高、濕潤感強,含較多碎石,呈棱角狀,粒徑2mm~20mm(圖1)。同時,在ZK7鉆孔8.3m處、ZK8鉆孔9.2m處、ZK9鉆孔5.1m處、ZK12鉆孔9.1m處滑帶部位,鉆孔漏水明顯、鉆進速度明顯變快。根據(jù)鉆孔揭露情況、剪出口特征及地層巖性特征等綜合判斷,滑坡主要沿著強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖軟弱夾層滑動,為順層滑坡。剖面上,滑面形態(tài)為平緩折線狀,折線形態(tài)一般后部傾角較陡,中部漸緩,前緣近水平。
圖1 鉆孔揭露的滑帶
(3)滑床。根據(jù)鉆孔揭露資料分析,滑床主要為強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,黃褐色,灰褐色,砂質(zhì)結(jié)構(gòu),薄層狀構(gòu)造,原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞,風(fēng)化差異明顯,風(fēng)化裂隙極發(fā)育,巖體破碎,浸水易軟化,巖芯多呈碎屑狀、土柱狀,少量碎塊狀,屬極軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。該層厚度較大,分布于第四系覆蓋層底部,本次勘查所有鉆孔均有揭露。強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖下伏為上泥盆統(tǒng)錫礦山組中風(fēng)化石灰?guī)r,灰黑色,灰色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,巖體較完整,巖芯多呈柱狀,少量短柱狀、碎塊狀,節(jié)長5cm~25cm,屬較硬巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級,巖石RQD=55~75。該層厚度較大,鉆孔未揭穿,揭露最大厚度為7.40m。
該坡體上出露主要地層為上泥盆統(tǒng)錫礦山組強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖,經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,其巖層傾向與坡向基本一致,且節(jié)理裂隙極為發(fā)育,同時由于切坡建房及切坡修路形成了高陡臨空面,邊坡內(nèi)側(cè)應(yīng)力發(fā)生了改變,破壞了原有坡體的平衡。在連續(xù)強降雨條件下,大量水體匯集在廢棄水渠中,集中滲入至坡體內(nèi)部,同時由于公路內(nèi)側(cè)邊溝未硬化,排水不暢,長期以往導(dǎo)致公路被掏空,路基下方土體不斷軟化,降低了巖土層的抗剪強度,形成軟弱帶,導(dǎo)致坡體產(chǎn)生滑移變形,目前滑坡處于蠕動變形階段。
3.2.1 地層巖性
研究區(qū)出露地層為上泥盆統(tǒng)錫礦山組強風(fēng)化泥質(zhì)砂巖、灰?guī)r。泥質(zhì)砂巖風(fēng)化程度高,風(fēng)化產(chǎn)物中含有較多粘性礦物,局部夾頁巖,具有親水性、脹縮性、崩解性特征,其強風(fēng)化層遇水易軟化泥化,致使其抗剪性能降低,形成軟弱帶。同時,泥質(zhì)砂巖巖層傾向與坡向基本一致,給滑坡的形成提供有力的條件,是引發(fā)滑坡的主要內(nèi)因之一。
3.2.2 地形地貌
研究區(qū)地形坡度較陡,坡度在20°~30°之間,同時斜坡坡向與巖層傾向一致,為順向破,巖土體在陡坡下易沿著軟弱結(jié)構(gòu)面向下滑動,形成滑坡。地形坡度高陡是引發(fā)滑坡的主要內(nèi)因之一。
3.2.3 降雨
該斜坡蠕動變形后,表面裂縫較發(fā)育,在連續(xù)性強降雨下,雨水沿裂縫下滲,致使巖土體飽和,重量增大、抗剪強度降低,降低了斜坡穩(wěn)定性,是誘發(fā)滑坡的主要外因之一。
該滑坡破壞表現(xiàn)為首先前緣坡腳失穩(wěn),引發(fā)坡體上產(chǎn)生自地表向深部延伸的拉裂,使整個坡體向下滑動。由于前緣存在臨空面,在長時間降雨或暴雨等因素誘發(fā)下,土體軟化,局部產(chǎn)生小型滑坡,破壞坡體原有平衡狀態(tài),不斷牽引后側(cè)巖土體失穩(wěn)。綜合認(rèn)為,該滑坡破壞模式為牽引式滑坡。
按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2016),根據(jù)經(jīng)驗給定潛在滑帶土粘聚力C值或內(nèi)摩擦角φ值,根據(jù)下列公式反求另一值。計算公式如下:
式中:
c——潛在滑帶土粘聚力(kPa);
φ——潛在滑帶土內(nèi)摩擦角(°);
F——暫時穩(wěn)定系數(shù),取值見表5;
Wi——第i塊段的重量(kN/m);
αi——第i塊段的滑面傾角(°);
L——滑帶長度(m)。
根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查滑坡體變形特征,反演分析選取滑坡主剖面3-3′的滑面按天然工況與暴雨工況進行。在工況Ⅰ(天然工況)該滑坡處于不穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài),選取穩(wěn)定系數(shù)為1.0;在暴雨工況下,滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài),選取穩(wěn)定系數(shù)為0.95,反演滑帶(面)土體對應(yīng)的抗剪強度。
根據(jù)上述公式得到反演成果見表2、表3,根據(jù)反演參數(shù)結(jié)果得到F、C、Φ之間的關(guān)系曲線見圖2、圖3、圖4、圖5。
表2 滑坡3-3′剖面(天然工況)滑帶土參數(shù)反演表
表3 滑坡3-3′剖面(暴雨工況)滑帶土參數(shù)反演表
圖2 滑坡3-3′剖面參數(shù)反演成果F-Φ關(guān)系曲線(天然工況)
圖3 滑坡3-3′剖面參數(shù)反演成果F-C關(guān)系曲線(天然工況)
圖4 滑坡3-3′剖面參數(shù)反演成果F-Φ關(guān)系曲線(暴雨工況)
圖5 滑坡3-3′剖面參數(shù)反演成果F-Φ關(guān)系曲線(暴雨工況)
通過滑坡兩種工況的穩(wěn)定性計算,進一步說明了飽和狀態(tài)下滑坡的穩(wěn)定性較天然狀態(tài)下的穩(wěn)定性差。因此,大氣降水與地表水的長期下滲是影響滑坡變形的主要因素。
由圖3、圖4、圖5、圖6可見,F(xiàn)-Φ關(guān)系曲線中的直線斜率比F-C關(guān)系曲線中的直線斜率大,表明滑坡安全系數(shù)F對內(nèi)摩擦角的反應(yīng)比對粘聚力的反應(yīng)更靈敏,滑帶土的內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性影響較大。
根據(jù)場地內(nèi)工程地質(zhì)條件和巖土層特性,參考土工試驗成果、根據(jù)土體結(jié)構(gòu)特征、結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗,建議巖土體設(shè)計參數(shù)如下表4。
表4 巖土設(shè)計參數(shù)推薦值
本次滑坡穩(wěn)定性計算選取主滑剖面P3-P3′縱剖面,滑坡滑面呈折線型,采用傳遞系數(shù)法對其穩(wěn)定性進行定量分析計算。
腎司二陰:前陰包括尿道和生殖器,是排尿和生殖的器官。腎主司前后二陰。尿液的貯存和排泄雖屬于膀胱的功能,但須依賴腎的氣化才能完成。因此,尿頻、遺尿、尿失禁以及尿少或尿閉,均與腎的氣化功能有關(guān)。
傳遞系數(shù)法的計算公式:
Ri——作用于第i塊段抗滑力(kN/m);
Ni——作用于第i塊段滑動體上的法向分力(kN/m);
Ni=(Wi+Qi)cosαi
Qi——作用于第i塊段滑動體上的建筑荷載(kN/m2);
Ti——作用于第i塊段滑動面上的滑動分力(kN/m),出現(xiàn)與滑動面方向相反的滑動分力時,Ti取負值;
Ti=(Wi+Qi)sinαi+γwAisinαi
Ai——第i塊段飽水面積(m2);
Tn——作用于第n塊段的滑動面上的滑動分力(kN/m);
ψi——第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時的傳遞系數(shù)(j=i);
αi——第i塊段滑動傾角(°);
ci——第i塊段滑動面上粘聚力(kPa);
φi——第i塊段滑帶土內(nèi)摩擦角(°);
Li——第i塊段滑面長°(m);
Wi——第i塊體重量(kN/m);
剩余下滑力計算公式:
Ei=K〔(Wi+Qi)sinαi+γwAisinαi〕+ψiEi~1-(Wi+Qi)cosαitgφi-cili;
其中:Ei-1——第i-1條塊的剩余下滑力(KN/m),作用于分界面的中點;
αi——第i條塊所在滑面傾角(°);
k-滑坡推力安全系數(shù)。
該滑坡采用傳遞系數(shù)法(條分法)對滑坡進行穩(wěn)定性計算與分析,計算結(jié)果見表5。
表5 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算成果表
根據(jù)定量計算并結(jié)合現(xiàn)場定性判斷,安仁縣平背鄉(xiāng)龍頭山村熊古組滑坡天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),坡體在暴雨作用下極有可能發(fā)生滑動,亟需進行工程治理。
根據(jù)滑坡的特征和破壞模式,本次治理治理方案建議采用抗滑樁+截排水綜合治理方案:①抗滑樁工程:在滑坡前緣已建簡易道路上布設(shè)一排抗滑樁,同時在抗滑樁樁頂設(shè)冠梁連接進行有效地阻滑,抗滑樁應(yīng)進入中風(fēng)化石灰?guī)r一定深度,布樁方向宜垂直主滑方向。②截排水溝工程:在滑坡坡頂及坡體上修建截排水溝,在已建簡易道路內(nèi)側(cè)修建排水溝,保證場地地表水排泄暢通。
①基本查明了滑坡的物質(zhì)組成、基本特征、變形特征、災(zāi)情和險情,分析了滑坡的形成機制、破壞模式和穩(wěn)定性,該滑坡為一小型淺層牽引式滑坡。②根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查與勘查,影響滑坡穩(wěn)定性因素主要有地層巖性、人類工程活動、大氣降雨、地形地貌,其中地層巖性、地形坡度較陡是滑坡發(fā)生的內(nèi)因,人類工程活動、大氣降雨是誘發(fā)滑坡主要的外因。③通過對滑帶土的安全系數(shù)、粘聚力、內(nèi)摩擦角進行反演分析,表明滑帶土的內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性影響更大。④根據(jù)穩(wěn)定性定量計算并結(jié)合現(xiàn)場定性判斷,該滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。⑤針對該滑坡體的特征及現(xiàn)場條件,建議采用抗滑樁+截排水的綜合治理方案,本工程的成功應(yīng)用,為今后類似滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理提供寶貴經(jīng)驗。