羅紹強 尹霄 肖進
摘要:某滑坡體自1998年出現(xiàn)裂縫變形以來,一直存在安全隱患,威脅當(dāng)?shù)鼐用裆敭a(chǎn)安全。根據(jù)實地調(diào)查及工程勘查,掌握了滑坡體的基本特征,本文對滑坡的變形特征、成因機制及穩(wěn)定性進行了計算與分析。研究表明:該滑坡為一大型土質(zhì)牽引式滑坡,滑坡整體在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨工況下和地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。
關(guān)鍵詞:滑坡;形成機制;拉薩市成關(guān)區(qū)
1.引言
本文擬研究滑坡位于拉薩市城關(guān)區(qū),該滑坡自1998年7月后緣出現(xiàn)裂隙,已毀壞民房10間,近年無明顯變化。該滑坡在持續(xù)暴雨、雪水融化時或者地震情況下一旦失穩(wěn)將直接威脅位于該滑坡前緣居民的生命及財產(chǎn)安全。筆者及團隊通過現(xiàn)場測量、工程地質(zhì)勘查及調(diào)查工作,分析了該滑坡體的范圍、變形特征、影響因素、形成機制及穩(wěn)定性,提出整治建議。
2.地質(zhì)環(huán)境概述
滑坡所在地拉薩市位于特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域一級構(gòu)造單元—念青唐古拉板片岡底斯火山巖漿島弧構(gòu)造帶中段,處于當(dāng)雄—羊八井—尼木與桑日—錯那活動構(gòu)造帶間的“安全島”。區(qū)內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)地震活動及有關(guān)發(fā)生地震的歷史記載,抗震設(shè)防烈度確定為Ⅷ度,地震動峰值加速度值為0.2g[4]。
勘查區(qū)位于拉薩河北側(cè)構(gòu)造侵蝕低高山—中高山地貌區(qū),溝谷切割強烈,地形高陡,整體高程分布3850m~4050m,相對高差約200m。山體整體呈近南部走向,北高南低。
區(qū)內(nèi)主要出露地層為第四系洪積物(Q4pl)和白堊系花崗閃長巖(γδK1)。地下水的主要類型為第四系松散層孔隙潛水與基巖裂隙水,富水性與巖性有關(guān)。地下水主要補給來源為大氣降水,一般徑流途徑短,近距離排泄,未見穩(wěn)定地下水位。
3.滑坡體基本特征
3.1形態(tài)特征
滑坡體平面形態(tài)呈半圓形,縱向長700m,橫向?qū)?30m,主滑方向91°,滑坡邊界清晰,后緣以拉裂縫形成的剝離面為界,兩側(cè)為沖溝。后緣高程4000m,前緣因修建公路形成高度3m~5m的臨空面,剪出口高程3750m(圖1,圖2),坡面自然坡度25°。
滑體由洪積碎石土組成,結(jié)構(gòu)松散,碎石分布不均勻,碎石含量大于55%,粒徑20cm~50cm,上部滑面為基覆面95∠25,下段滑面為碎石土內(nèi)部的粉質(zhì)黏土,呈可塑—軟塑狀,傾角15°~25°,堆積體平均厚度約20m,滑體體積260m3×104m3,屬大型牽引式土質(zhì)滑坡[4]。
3.2變形特征與發(fā)展趨勢
據(jù)調(diào)查,1998年7月在持續(xù)數(shù)日降水后,滑坡體發(fā)生蠕動,坡體上出現(xiàn)拉張裂縫,并逐步擴展延長,裂縫變寬,橫向裂縫兩側(cè)出現(xiàn)上下錯落,錯距最大達0.50m。截至2019年,滑坡體中后緣出現(xiàn)多條橫向拉張裂縫,走向170°,延伸長度達50m,地表寬度20cm~50cm,可見深度30cm~50cm(圖3);中后部民房出現(xiàn)裂縫、倒塌,兩側(cè)沖溝深度2m~5m,形成“雙溝同源”地形,前緣見3m~5m的臨空面。
該滑坡邊界均為沖溝,在暴雨及冰雪融化時,雨水、雪水浸入滑面軟化滑帶,將降低滑坡穩(wěn)定性,可能出現(xiàn)局部變形加劇,整體變形失穩(wěn),發(fā)生災(zāi)害情況。
4.滑坡形成機制分析
4.1變形機制
該滑坡為大型土質(zhì)滑坡,自1998年7月后緣出現(xiàn)裂隙,近年無明顯變化。據(jù)鉆孔揭示,滑體主要物質(zhì)為第四系耕植土、洪積碎石土及砂土,結(jié)構(gòu)松散,碎石粒徑較大,有利于雨水的下滲。滑體的下伏基巖為花崗閃長巖,透水性較差,成為相對隔水層,使坡體松散體飽和,抗剪強度迅速降低。前緣由于削坡修路等人類工程活動,導(dǎo)致出現(xiàn)3m~5m的臨空面,土體軟化后,前緣失穩(wěn),在堆積物自重產(chǎn)生的推力作用下下滑,導(dǎo)致后緣產(chǎn)生拉張裂縫,加之兩側(cè)為沖溝,使滑坡體的穩(wěn)定性再次降低,地下水的動水壓力和對坡體物質(zhì)的軟化作用使坡體失穩(wěn),產(chǎn)生滑坡。
4.2滑坡穩(wěn)定性影響因素
影響該滑坡穩(wěn)定性的主要因素有:地形地貌條件、坡體結(jié)構(gòu)及巖土體類型和性質(zhì)、地表水,以及人類工程活動。
(1)地形地貌:該滑坡地勢整體表現(xiàn)較緩,滑坡范圍內(nèi)斜坡平均坡度25°,前緣為高約2m的陡坎,為滑坡失穩(wěn)下滑提供了臨空面。
(2)坡體結(jié)構(gòu)及巖土體類型:據(jù)鉆孔揭示,坡體組成主要為第四系耕植土、洪積碎石土及滑帶砂土,有利于地表水下滲,底部花崗閃長巖形成相對隔水層,為滑坡提供了滑移條件,地表水下滲軟化土層,致使土體抗剪強度降低,導(dǎo)致滑坡蠕動變形。
(3)地表水:勘查區(qū)年平均降水量495.70mm,具有降水量少但降水集中、雨季明顯等特點,同時蒸發(fā)量大,因而呈現(xiàn)半濕潤狀態(tài),在集中降水和雪水融化時段,地表水大量入滲,使得滑體重度大大提高,穩(wěn)定性較低,更易發(fā)生滑動。
(4)人類工程活動:區(qū)內(nèi)主要的人類活動為修建房屋、耕地、切坡修路等,自然生態(tài)環(huán)境的影響日益加劇,尤其是耕種灌溉,加劇地表水下滲,而切坡修路建屋破壞了斜坡巖土體的完整性,降低了坡體的穩(wěn)定性。
5.滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)分析與評價及參數(shù)取值
本次勘查對滑坡區(qū)的巖土體進行了土工試驗,統(tǒng)計結(jié)果見表1?;路€(wěn)定性評價的參數(shù)取值見表2?;w土天然重度16.1kN/m3,飽和重度18.9kN/m3?;瑤亮W(xué)參數(shù)取值采用室內(nèi)試驗、經(jīng)驗值等綜合確定,天然狀態(tài)C取1.55 kPa,φ取28.5°;飽和狀態(tài)C取1.51kPa,φ取28.2°。
6.穩(wěn)定性分析與評價
滑坡模型的確定:根據(jù)對該滑坡變形破壞模式分析,當(dāng)沿滑面滑動時,滑坡體主要變形為滑體前緣失穩(wěn),牽引后緣變形,屬牽引式滑坡。滑坡將沿著已有滑帶產(chǎn)生折線形滑動。
滑坡穩(wěn)定性計算方法:依據(jù)滑坡極限平衡理論來計算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)及傳遞系法計算滑坡剩余下滑推力[1,5]。
計算工況及剖面選?。罕疚倪x擇天然、暴雨、地震三種工況計算滑坡穩(wěn)定性[8]。選擇的安全系數(shù)如下:
工況一:天然狀態(tài),安全系數(shù)Ks=1.15;工況二:暴雨飽和狀態(tài),安全系數(shù)Ks=1.05;工況三:天然+地震狀態(tài),安全系數(shù)Ks=1.05,地震加速度取0.2g。選擇1-1’剖面進行穩(wěn)定性計算(見圖2)。
穩(wěn)定性計算結(jié)果:根據(jù)上述確定的計算參數(shù)和計算模型,對1-1’剖面三種工況條件下進行整體穩(wěn)定性和推力計算,其穩(wěn)定性系數(shù)計算成果見表3。
根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果可知:該滑坡在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),在地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。
滑坡穩(wěn)定性綜合評價:城關(guān)區(qū)某滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在暴雨或地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在雨季降水集中發(fā)生的情況下,該滑坡體失穩(wěn)的可能性較大,并可能形成泥石流,進一步威脅到奪底溝下游居民的生命財產(chǎn)安全,其危害性大,危險性大。
7.結(jié)論
(1)拉薩市城關(guān)區(qū)某滑坡為一大型牽引式土質(zhì)滑坡,自1998年7月后緣出現(xiàn)裂隙,近年無明顯變化。形成機制是地表水下滲,導(dǎo)致巖土體軟化,使其抗剪強度迅速降低,前緣由于削坡修路等人類工程活動出現(xiàn)臨空面,土體軟化后,前緣失穩(wěn),在堆積物自重產(chǎn)生的推力作用下下滑,牽引后緣變形,地下水的動水壓力和對坡體物質(zhì)的軟化作用使坡體失穩(wěn),產(chǎn)生滑坡。
(2)根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果,該滑坡自然狀態(tài)下基本穩(wěn)定,在暴雨或地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在雨季集中降水或地震情況下,該滑坡體失穩(wěn)的可能性較大,并可能形成泥石流,進一步威脅到下游居民的生命財產(chǎn)安全,其危害性大,危險性大。
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