牟方杰

(安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院,安徽 蕪湖 241000)

0 引言

滑坡地質(zhì)災(zāi)害對(duì)居民安全威脅性較大,具有突發(fā)性等特點(diǎn),人類工程活動(dòng)對(duì)既有邊坡的擾動(dòng)是造成滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要因素之一[1-2]。滑坡治理需要結(jié)合滑坡的成因機(jī)制,選取合適的治理方案以達(dá)到治理效果,同時(shí)降低工程投資[3-5]。在滑坡成因機(jī)制、變形機(jī)理研究中常用的方法為:數(shù)值模擬方法、物理模型試驗(yàn)方法,兩種方法均在工程實(shí)踐中得到廣泛利用[6-9]。數(shù)值模擬方法與物理模型試驗(yàn)方法相比可以不制作物理材料,可提高計(jì)算速度。FLAC是目前較為常用的數(shù)值分析軟件,計(jì)算效率較高,在工程中應(yīng)用廣泛。

1 滑坡工程地質(zhì)情況

金寨縣關(guān)塘安置點(diǎn)滑坡后緣出現(xiàn)長(zhǎng)約140 m的拉張裂隙,圈椅狀明顯,后緣壁近直立,最大垂直位移達(dá)到2 m,擋墻外滑坡前緣鼓脹凸起高度約0.5 m,擋墻的受力集中部位已經(jīng)破壞變形,向臨空方向傾斜約0.15 m,使滑坡前緣關(guān)塘安置點(diǎn)的一棟房屋墻體開裂受損,經(jīng)過地形測(cè)量,滑坡體長(zhǎng)約50 m,寬度約200 m,初步判斷滑坡體為土巖質(zhì)滑坡,滑體產(chǎn)狀為310°～340°∠35°,平面形態(tài)呈圓弧型,滑體表層縱斷面呈階狀,上陡下緩,滑動(dòng)面以上平均松散土層厚3～5 m,巖層1～4 m,整個(gè)坡體處于極不穩(wěn)定狀態(tài),預(yù)估滑體體積大于10萬 m3。調(diào)查時(shí)滑坡正處于繼續(xù)變形階段,嚴(yán)重威脅安置點(diǎn)人民生命財(cái)產(chǎn)全及國(guó)道G529行車安全。

治理區(qū)地層為第四系殘坡積土層和侏羅系毛坦廠組(J3m)。土層為粉質(zhì)黏土,局部夾有碎石塊,平均厚度約4 m。毛坦廠組巖性為英安質(zhì)、流紋質(zhì)、粗面質(zhì)火山巖,成分主要為正長(zhǎng)石、石英、云母、斜長(zhǎng)石、角閃石等。層理產(chǎn)狀40°～45°∠40°～60°

現(xiàn)滑動(dòng)面出露于地表,推測(cè)在滑坡已坍塌區(qū)域內(nèi)存在一軟弱破碎構(gòu)造帶,物探反演資料推斷其走向呈近東西向,埋深約4～6 m的結(jié)論較合理?；婀饣?主滑面局部具有“玻璃化現(xiàn)象”,有沖逆斷層性質(zhì)的階步明顯,因?yàn)樵搮^(qū)域地應(yīng)力早期以韌性剪切、晚期以脆性變形為主,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)又以地殼緩慢上升為主要特征,原先的擠壓為主的應(yīng)力變?yōu)閺垜?yīng)力,在斜坡上巖土體具備了下滑的趨勢(shì),不良地質(zhì)環(huán)境作用和不合理的人類活動(dòng)下易形成滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

圖1 滑坡滑動(dòng)前全貌

圖2 治理區(qū)地層分布情況

2 滑坡成因機(jī)制分析

原始邊坡坡度約35°,在坡腳較低洼,兩側(cè)略高,利于雨水匯集。巖體強(qiáng)風(fēng)化,結(jié)構(gòu)較為松散,強(qiáng)降雨期間,導(dǎo)致處在飽水狀態(tài)。斜坡基巖為毛坦廠組粗面質(zhì)火山巖,上部全風(fēng)化的殘坡積層和強(qiáng)風(fēng)化帶較厚,透水能力較強(qiáng),結(jié)構(gòu)松散,穩(wěn)定性較差,在降雨期間土體大量賦水,入滲到結(jié)構(gòu)較差的巖土體內(nèi)部后,增加了土巖體容重及下滑力,在坡底無支檔的情況下易造成坡體土層順基巖面或?qū)娱g軟弱帶滑動(dòng),形成滑坡地質(zhì)災(zāi)害。坡體內(nèi)部存在傾角較陡的斷層軟弱結(jié)構(gòu)面,這是該滑坡發(fā)生的潛在重要因素。工程建設(shè)將斜坡開挖擾動(dòng)后,坡面植被破壞,未能及時(shí)將坡面復(fù)綠或封閉,與原始坡面相比,雨水入滲量加大。入滲的雨水不能有效排除,從而導(dǎo)致?lián)鯄Πl(fā)生“脹裂”,地面發(fā)生隆起。該滑坡地質(zhì)災(zāi)害是由上述幾個(gè)不利因素綜合造成的,調(diào)查與勘查期間及應(yīng)急削方減載時(shí)坡體處于變形階段,幾次強(qiáng)降雨后都造成幾千甚至幾萬方土體滑塌,說明當(dāng)時(shí)滑坡體處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 治理方案分析

3.1 應(yīng)急搶險(xiǎn)方案分析

應(yīng)急階段正值汛期,降水集中,為防止滑坡進(jìn)一步變形導(dǎo)致規(guī)模較大的滑塌,在滑坡體后緣進(jìn)行削方減載,同時(shí)清理坡體上已擾動(dòng)的土石方,做好應(yīng)急(臨時(shí))排水、坡體防滲工作。合理安置受災(zāi)群眾,合理安排堆土場(chǎng)位置,防止次生災(zāi)害發(fā)生。待滑坡體變形趨緩后,由上至下進(jìn)行刷坡,清理已經(jīng)松動(dòng)的浮石及松散土體;進(jìn)行分臺(tái)階削坡,整治規(guī)整邊坡;在合理部位砌筑截排水溝,徹底消除該滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

圖3 應(yīng)急削坡減載后滑坡現(xiàn)狀

圖4 典型斷面

3.2 治理方案分析

3.2.1 治理方案

邊坡投影面積約12 410 m2,邊坡最大高度40 m,平均寬度約170 m,坡度約25°～55°,主要為巖石邊坡,巖石似層狀,產(chǎn)狀40°～45°∠40°～60°,與坡面呈斜角關(guān)系,巖石完整性較好,為了邊坡防治整體效果、安全性及施工方便,對(duì)該區(qū)邊坡的防治采用設(shè)置多級(jí)平臺(tái)方式整治,以便消除隱患。

截排水溝設(shè)置在+170 m平臺(tái)內(nèi)及擋墻外側(cè),+170 m平臺(tái)內(nèi)沿截水溝與西側(cè)老水溝相接,長(zhǎng)度150 m;擋墻外側(cè)排水溝兩端分別引向已建好的安置點(diǎn)和國(guó)道排水系統(tǒng),長(zhǎng)度約210 m,為使平臺(tái)上積水能快速下泄,設(shè)置兩條縱向排水溝與平臺(tái)相接,長(zhǎng)度分別為82 m、93 m,并在兩端拐彎處及中間排水溝相接處共設(shè)置3個(gè)集水井,尺寸1.0 m×1.0 m×1.0 m。

圖5 排水溝大樣圖

地表水匯流量Q按下式計(jì)算:

Q=16.67ΨqF

(1)

式中:Ψ徑流系數(shù),取0.6,F匯水面積,取0.01 km2;q降水強(qiáng)度,取0.4 mm/min。

計(jì)算Q為0.04 m3/s。

截排水溝過流量Q＇計(jì)算公式為:

Q＇= WC RI

(2)

C=R1/6/n

(3)

式中:R為水力半徑(m),取0.12 m;I為截水溝坡度,取0.05;n為粗糙系數(shù),取0.013;W為過流面積,取0.15 m2;C為流速系數(shù)。

經(jīng)計(jì)算排水溝過流量Q＇為0.07 m3/s,大于Q,設(shè)計(jì)的截排水溝尺寸應(yīng)能滿足要求。

3.2.2 治理效果數(shù)值模擬研究

根據(jù)滑坡治理方案,數(shù)值計(jì)算模型,對(duì)滑坡的位移和應(yīng)力進(jìn)行分析。通過分析治理后的變形和位移情況對(duì)治理效果進(jìn)行分析。

當(dāng)發(fā)生以下3種情況時(shí)即可認(rèn)為滑坡已經(jīng)發(fā)生破壞,計(jì)算過程無法達(dá)到收斂、位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)生突變、坡體形成貫通的塑性區(qū)。

治理前,滑坡將沿著基巖、覆蓋層接觸面形成貫通的塑性區(qū),滑坡計(jì)算不收斂,將產(chǎn)生滑動(dòng)變形。采取治理措施后邊坡表層的位移數(shù)據(jù)如下圖6所示,其中X方向表示順坡向位移,根據(jù)位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知,在順坡方向邊坡的最大變形量約為90 mm,采取治理措施后未形成貫通的破壞面,邊坡整體穩(wěn)定性良好。

圖6 數(shù)值計(jì)算結(jié)果

根據(jù)應(yīng)力變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知,應(yīng)力最大區(qū)域?yàn)槠履_區(qū)域,滑坡的變形首先發(fā)生在坡腳區(qū)域,主要是坡腳前緣臨空條件良好,有助于滑坡向臨空方向的變形。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以金寨縣關(guān)塘安置點(diǎn)滑坡治理為例,通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查對(duì)金寨縣關(guān)塘安置點(diǎn)滑坡成因機(jī)制進(jìn)行分析,并提出了相應(yīng)治理措施,得到如下結(jié)論:

(1)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究金寨縣關(guān)塘安置點(diǎn)滑坡的成因機(jī)制,認(rèn)為松散的滑體土、破碎斷裂帶、人類工程活動(dòng)切坡等因素綜合作用下,導(dǎo)致滑坡在降水條件下發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)破壞。

(2)為了減少滑坡破壞對(duì)下方安置點(diǎn)的影響,在滑坡體后緣進(jìn)行削方減載,同時(shí)清理坡體上已擾動(dòng)的土石方,做好應(yīng)急(臨時(shí))排水、坡體防滲工作。合理安置受災(zāi)群眾,合理安排堆土場(chǎng)位置,防止次生災(zāi)害發(fā)生。待滑坡體變形趨緩后,由上至下進(jìn)行刷坡,清理已經(jīng)松動(dòng)的浮石及松散土體;進(jìn)行分臺(tái)階削坡,

(3)結(jié)合應(yīng)急處置措施,綜合考慮選取了削坡方式進(jìn)行治理,通過建立數(shù)值計(jì)算模型,經(jīng)過數(shù)值分析計(jì)算可知,處理后的滑坡整體穩(wěn)定性良好,可滿足規(guī)范要求。