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        水文及工程地質(zhì)勘察在滑坡災害治理工程中的應用

        2021-11-30 06:19:06楊宇祥
        世界有色金屬 2021年21期

        楊宇祥

        (廣東省核工業(yè)地質(zhì)局二九二大隊,廣東 河源 517000)

        滑坡災害是自然界常見的自然災害之一,其誘發(fā)因素復雜,對人類的生命安全及財產(chǎn)安全損傷巨大?;聻暮Φ闹卫硇枰浞至私庵卫韰^(qū)域的水文及工程地質(zhì)條件,才能更加合理的確定治理方案[1,2]。因此,本文以某滑坡的治理方案編制為例,分析水文及工程地質(zhì)勘察在滑坡災害治理工程中的應用。

        1 水文地質(zhì)條件

        1.1 地表水

        研究區(qū)附近無地表水體,在海拔約160.7m~161.1m山腰處,有一由北往南開挖的土質(zhì)平臺,為修筑灌溉水渠所開挖,平臺寬約2m~6m,水渠長度290m,寬約1.0m~2.5m,為土質(zhì)水渠,未做“三面光”處理。

        1.2 地下水位類型與補徑排條件

        根據(jù)地下水的賦存條件、水動力特征,結合研究區(qū)含水介質(zhì)的組合狀況,研究區(qū)地下水類型劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水兩種類型。

        1.2.1 松散巖類孔隙水

        主要賦存在坡殘積土層中,主要受大氣降水補給,但補給量較小,由于坡體較陡,地下水徑流路徑短,具即補即排的特點。

        1.2.2 基巖裂隙水

        研究區(qū)主要由泥質(zhì)粉砂巖組成,在區(qū)域地質(zhì)構造影響和長期風化作用下,巖石層理、裂隙、節(jié)理發(fā)育,大氣降水容易沿著層理、裂隙下滲,賦存于基巖裂隙內(nèi),對邊坡穩(wěn)定十分不利。

        地下水補給源主要為大氣降水,以蒸發(fā)和徑流方式排泄。研究區(qū)降雨量充沛,補給范圍大,補給條件較好;徑流形式以垂直下滲循環(huán)為主,地下水以孔隙水和裂隙水為主,地下水的滲透性弱,徑流條件較差;孔隙潛水和基巖裂隙水相互間有一定的水力聯(lián)系,一般僅在雨后一段時間含水層飽水并開始向下游排泄,徑流途徑短,多排泄于附近河流及相鄰低洼處。當降雨停止后,隨著蒸發(fā)作用的加劇,含水層逐漸失去水份,直至干涸。

        1.3 地下水位及其動態(tài)變化

        研究區(qū)地下水位的變化與地下水的賦存形式及排泄、補給方式關系密切,由于大氣降水是地下水的主要補給來源,而每年的5~9月為本區(qū)的雨季,大氣降水豐沛,故該時段水位將明顯抬升,而在冬季因降水減少,地下水位隨之下降。邊坡場地地表水系不發(fā)育,自然排水順暢,雨季時水量較豐富。邊坡場地地表水主要是雨季隨丘坡的片流水??辈炱陂g的靜止水位埋深2.8m~19.4m(高程介于149.0m~156.0m)。地下水位受大氣降水、自然排泄、蒸發(fā)等因素影響而發(fā)生升降,雨季水位上升,旱季水位下降,地下水位年變化幅度不大,水位動態(tài)變化一般為1.00m~2.00m;研究區(qū)周邊未見污染源??傮w上研究區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

        1.4 地層的透水性分類

        研究區(qū)邊坡巖土層主要為坡積粉質(zhì)黏土層、殘積粉質(zhì)黏土層、全風化泥質(zhì)粉砂巖及強風化泥質(zhì)粉砂巖,根據(jù)研究區(qū)區(qū)域工程勘察經(jīng)驗,坡積粉質(zhì)黏土層、殘積粉質(zhì)黏土層為弱透水層,全風化泥質(zhì)粉砂巖及強風化泥質(zhì)粉砂巖為中-弱透水層。

        2 工程地質(zhì)條件

        研究區(qū)內(nèi)巖土體根據(jù)工程地質(zhì)分類主要為坡積粉質(zhì)黏土層、殘積粉質(zhì)黏土層、全風化泥質(zhì)粉砂巖及強風化泥質(zhì)粉砂巖。根據(jù)巖石風化程度及工程物理力學性質(zhì)自上而下可劃分為:

        (1)第四系坡積層:

        粉質(zhì)黏土<1>:灰褐色、褐黃色、褐紅色,稍濕,可塑~硬塑狀,主要成分為粉黏粒,粘性一般,夾少量的碎石,大小3cm~6cm,含量5%~10%,分布不均,為坡積土。全場地分布,各孔均揭露到該層,揭露厚度0.9m~6.8m,平均厚度3.39m,層頂標高152.40m~174.20m,層底標高149.90m~171.00m。該層進行標準貫入試驗8次,實測標貫擊數(shù)18~28擊,平均值23.1擊。

        (2)第四系殘積層:

        粉質(zhì)黏土<2>:灰褐色,呈硬塑狀,稍濕,主要成分為粉粘粒,土質(zhì)較純,韌性差,干強度一般,為殘積土。除ZK9外,各孔均揭露到該層,揭露厚度0.9m~8.1m,平均厚度3.32m,層頂標高149.90m~171.00m,層底標高143.40m~168.40m。該層進行標準貫入試驗7次,實測標貫擊數(shù)32~39擊,平均值35擊。

        (3)白堊系上統(tǒng)燈塔群:

        全風化泥質(zhì)粉砂巖<3-1>:黃褐色、棕紅色、紫紅色等雜色,稍濕~濕,原巖結構尚可辯認,巖芯呈堅硬土柱狀,局部為硬塑,巖芯采取率高,土質(zhì)較均勻,以粉質(zhì)粘土為主,夾粉砂,合金鉆頭干鉆可鉆進。除ZK9外,各孔均揭露到該層,揭露厚度2.10m~13.30m,平均厚度6.31m,層頂標高143.40m~163.40m,層底標高137.00m~159.60m。該層進行標準貫入試驗10次,實測標貫擊數(shù)41~59擊,平均值49.4擊。根據(jù)巖石風化程度結合本地區(qū)勘察經(jīng)驗判定,巖石屬于較軟巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

        強風化泥質(zhì)粉砂巖<3-2>:灰褐色,原巖結構大部分已破壞,礦物成份顯著變化,巖石風化強烈,裂隙稍發(fā)育,巖芯碎塊狀、半巖半土狀,合金鉆頭干鉆可鉆進。

        除ZK3、ZK4、ZK10外,各孔均揭露到該層,揭露厚度3.60m~19.2m,平均厚度8.70m,層頂標高142.50m~160.00m,層底標高136.80m~151.60m。根據(jù)巖石風化程度結合本地區(qū)勘察經(jīng)驗判定,巖石屬于較堅硬巖,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。

        3 研究區(qū)地質(zhì)災害體現(xiàn)狀

        地質(zhì)災害體現(xiàn)狀:

        根據(jù)工程地質(zhì)測繪及調(diào)查,研究區(qū)分為水渠平臺上方山體災害和水渠平臺下方邊坡災害。

        (1)水渠平臺上方山體。

        水渠平臺上方山體坡度18°~35°,局部較陡,可達50°,坡底高程160.7m~161.1m,坡面植被以松樹、灌木及雜草為主??辈閰^(qū)山坡中部為山谷,強降雨時,該處山谷易匯集大量雨水,最后流入水渠。在鉆孔ZK14附近、水渠平臺上方有1處小崩塌(BT1)。BT1崩塌位于鉆孔ZK14附近、水渠平臺上方,詳見工程地質(zhì)綜合平面圖。崩塌上部位于海拔164.0m的位置,崩向121°,上部寬約4m,下部寬約8.5m,沿主崩方向長約4.0m,崩塌物為坡殘積粉質(zhì)黏土,為土質(zhì)崩塌。BT1為老崩塌體,從現(xiàn)場看,該崩塌屬于淺層土質(zhì)崩塌,估計崩塌方量為20m3,屬于小型崩塌。力學性質(zhì)上看,崩塌發(fā)生的主要原因為由于坡腳修建水溝,崩塌體前緣臨空,極端降雨條件下,雨水進入邊坡體,減小了土體的抗剪強度,增大土體重力,土體沿不利方向剪出崩落。

        (2)水渠平臺下方邊坡。

        邊坡坡度22°~45°,研究區(qū)所在的虎形屋居民區(qū)位于邊坡坡腳,邊坡長度約275m,坡腳高程為152.1m~153.9m。工程區(qū)坡面總體地表植被繁茂,水渠平臺以下坡面植被以竹子為主,灌木、蕨類發(fā)育。由于削坡建房,坡腳開挖形成邊坡,近似直立,高度0.5m~2.5m,調(diào)查中暫未發(fā)現(xiàn)土體崩落現(xiàn)象。邊坡建有4處擋土墻,總長度84.63m,漿砌片石結構,擋墻結構完好,未發(fā)現(xiàn)裂縫、變形現(xiàn)象,擋墻完整性較好,現(xiàn)狀擋土墻是穩(wěn)定的,設計可適當予以保留。

        4 治理方案

        對于該地質(zhì)災害治理,既要考慮對已發(fā)生的小崩塌體進行治理,又要考慮對潛在不穩(wěn)定邊坡體進行防治。根據(jù)邊坡體的地質(zhì)環(huán)境條件、崩塌體高度、寬度及周邊環(huán)境狀況,崩塌體治理措施建議以下兩種:

        (1)方案一:平臺水溝“三面光”+截排水系統(tǒng)+護腳擋墻+監(jiān)測。

        平臺水溝“三面光”:提高水溝抗沖性,避免雨季水溝內(nèi)流水滲入平臺以下邊坡,提高邊坡穩(wěn)定性。

        護腳擋墻+截排水系統(tǒng):增加邊坡穩(wěn)定性,防止邊坡(面)受水浸泡產(chǎn)生靜水壓力及動水壓力,使邊坡失穩(wěn)。

        監(jiān)測:以變形監(jiān)測為主,監(jiān)測內(nèi)容包括位移(水平、垂直)、裂縫充水情況,根據(jù)監(jiān)測結果,對可能發(fā)生崩塌的時間、崩塌可能的運方向及路徑、規(guī)模、造成的損失范圍、威脅的人群及財產(chǎn)做出預判,提出危險性預警[3]。巡視監(jiān)測應對地表裂縫等各種變形跡象進行巡視檢查、拍照和記錄。

        (2)方案二:平臺水溝“三面光”+格構梁+錨桿(錨索)+護腳擋墻+監(jiān)測。

        錨桿(錨索)+格構梁:加固邊坡,增強邊坡的抗滑力和整體穩(wěn)定性。

        護腳擋墻+截排水系統(tǒng):增加邊坡穩(wěn)定性,防止邊坡(面)受水浸泡產(chǎn)生靜水壓力及動水壓力,使邊坡失穩(wěn)。

        依據(jù)經(jīng)濟合理、安全可靠原則,結合研究區(qū)潛在地災體現(xiàn)場實際,推薦采用“方案一”進行治理,建議設計對以上方案充分的在技術、經(jīng)濟方面進行分析對比,擇優(yōu)選用。

        5 結語

        綜上所述,研究區(qū)水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件是滑坡災害治理工程編制的基礎依據(jù),也是確定治理方案主體思路的主要參照指標。根據(jù)對研究區(qū)地質(zhì)災害特征及水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件的了解,結合經(jīng)濟投入等,認為“平臺水溝“三面光”+格構梁+錨桿(錨索)+護腳擋墻+監(jiān)測”的治理方案更加合理。

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