路 韜

(三峽大學(xué)三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖北 宜昌 443002)

中壩滑坡位于四川省雅安市石棉縣,為一古滑坡,1998年開始出現(xiàn)地表裂縫等復(fù)活跡象,“5?12”地震后變形加劇,滑坡前緣出現(xiàn)土層坍滑,在地震、持續(xù)暴雨下,滑坡存在發(fā)生整體或局部滑移破壞的可能.中壩滑坡一旦發(fā)生失穩(wěn)破壞,將嚴(yán)重威脅到坡體上居民生命財(cái)產(chǎn)及當(dāng)?shù)丶?zhèn)公路安全,故對(duì)中壩滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理十分緊迫必要.

本文通過(guò)建立計(jì)算模型對(duì)中壩滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià),中壩滑坡整體滑動(dòng)面在各工況條件下均處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài),其局部前緣在暴雨工況及自重+地震工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)[1-3].根據(jù)計(jì)算結(jié)果和《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》,提出了如下治理方案:對(duì)滑坡體上已形成的坡面裂縫采用粘土封填夯實(shí)、在滑坡前緣坡腳位置設(shè)置重力式擋土墻、在滑坡體上布置3條截排水溝.

1 滑坡地質(zhì)環(huán)境

1.1 地形地貌

中壩滑坡屬典型的侵蝕構(gòu)造地貌特征,為深切割中山寬脊溝谷地貌.滑坡平面呈長(zhǎng)舌狀,后緣高程1388m,地形坡度20～27°;前緣高程1230m,地形坡度15～30°,滑坡下方為粉砂巖陡崖,高度55～70m,坡度60°,局部近直立.滑坡前、后緣高差 158 m.滑坡體剖面形態(tài)呈兩級(jí)臺(tái)地,第一級(jí)與第二級(jí)臺(tái)地間斜坡地形上陡下緩,坡度20～35°,局部最大為40°左右,植被發(fā)育.

1.2 地層巖性

勘察資料表明,該處主要出露地層為第四系崩積層,分布于山坡中部滑坡區(qū)內(nèi),巖性為黃褐、灰黃色碎石土夾塊石.其次是第四系殘坡積層,廣泛分布于山坡、溝谷地帶,巖性為黃褐色、灰黃色含碎石粉質(zhì)粘土.滑坡勘察區(qū)南側(cè)出露地層為三疊系上統(tǒng)白果灣組,為一套富含植物化石的碎屑巖及含煤地層,地層傾向南東(110～ 120°),傾角 6～ 10°.

1.3 水文條件

中壩滑坡兩側(cè)為兩條近南東向山溝,為滑坡區(qū)大氣降水排泄通道.滑坡南東坡底為黃家溝,呈“V”型.滑坡體內(nèi)地表水貧乏,無(wú)河流、水庫(kù)及堰塘分布,但在滑坡體后緣至前緣有一條引水溝呈“之”字型縱貫滑坡體,長(zhǎng)度約1250m.在滑坡前部另有一電站引水暗渠呈北東至南西向橫貫滑坡,在滑坡區(qū)內(nèi)長(zhǎng)280m.

工作區(qū)上覆第四系松散崩積層為強(qiáng)透水層,下覆第四系殘坡積層,富水性及透水性均較弱,根據(jù)工作區(qū)地下水賦存條件及含水巖組的孔隙性特征,將勘查區(qū)地下水劃分為松散堆積層孔隙水、碎屑巖裂隙水兩種類型.

1.4 地質(zhì)構(gòu)造與地震

中壩滑坡位于軸向近南北向的小相嶺背斜的北端,其東側(cè)距美羅斷層的南端蘇壩村約4km,西側(cè)距石棉馬前門斷裂北端的石棉縣城約8 km.滑坡區(qū)內(nèi)無(wú)斷裂構(gòu)造,地層傾向南東(110～120°),傾角 6～10°,局部巖層呈波狀起伏.

中壩滑坡處于川西地震構(gòu)造帶上.因斷層帶縱橫交錯(cuò),地震破碎,因而地震頻繁,地震活動(dòng)有如下特點(diǎn):即弱震密集,小震頻繁.根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2001),中壩滑坡所處位置的區(qū)域地震基本烈度為Ⅷ度,根據(jù)《四川省地震危險(xiǎn)區(qū)劃圖》,石棉縣屬于6.0～6.7級(jí)地震危險(xiǎn)區(qū).

1.5 人類工程活動(dòng)

滑坡區(qū)人類工程活動(dòng)主要表現(xiàn)為采礦、農(nóng)業(yè)耕種、修路建房等.滑坡體上人類工程活動(dòng)導(dǎo)致樹木減少,坡體裸露,降低了坡體抗沖蝕能力和穩(wěn)定性,增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量,對(duì)斜坡的穩(wěn)定性均產(chǎn)生了一定的不利影響.特別是大面積種植農(nóng)作物,由于耕地灌溉需要(引水溝從后緣至前緣縱貫滑坡體),導(dǎo)致地表水大量滲入,增加了斜坡土體的重度,并導(dǎo)致土體軟化,抗剪強(qiáng)度降低,對(duì)坡體穩(wěn)定產(chǎn)生了極為不利的影響,是誘發(fā)斜坡變形的因素之一.而采礦形成的大面積的采空區(qū),采空區(qū)塌落將對(duì)滑坡體形成牽引,也是誘發(fā)斜坡變形的因素之一.

2 滑坡特征及形成機(jī)制

中壩滑坡主滑方向125°,縱向軸長(zhǎng)約560 m,后緣寬80m,中部寬240m,前緣寬190m,平面面積11.38×104m2,滑體厚度14.60～33.60m,平均厚度21.35m,滑坡總體積243×104m3,屬大型深層崩塌堆積體滑坡.滑坡區(qū)第四系覆蓋層具有典型的二元結(jié)構(gòu),即上部滑體為第四系崩積層碎石土,下部滑床為第四系殘坡積層含碎石粉質(zhì)粘土及三疊系上統(tǒng)白果灣組粉砂巖.中壩滑坡結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示.

圖1 中壩滑坡結(jié)構(gòu)示意圖

中壩滑坡為一復(fù)活型古滑坡.坡體北部山體崩塌的碎石土不斷順坡堆積于坡體部第四系殘坡積層含碎石粉質(zhì)粘土及三疊系基巖之上,逐漸累增、加載,滑動(dòng)能量逐漸積累,斜坡平衡條件逐漸被破壞,斜坡土石體向失穩(wěn)方向發(fā)展,加之地殼不斷抬升,臨空面進(jìn)一步發(fā)育,滑坡變形的邊界條件逐漸完備.其次在連降大、暴雨激發(fā)下,坡體平衡狀態(tài)完全破壞,形成滑坡,構(gòu)成現(xiàn)二級(jí)臺(tái)地及斜坡地貌.滑坡后坡體又處于平衡狀態(tài),而自20世紀(jì)60年代以來(lái),坡體人類工程活動(dòng)逐漸增強(qiáng),耕田修路、開挖煤礦形成采空區(qū),以及地震作用等,破壞了坡體的平衡條件,致使1998年以后坡體出現(xiàn)地表裂縫、居民房屋墻體開裂、傾斜等滑移變形現(xiàn)象,導(dǎo)致古滑坡復(fù)活.2008年汶川地震后,滑坡前緣出現(xiàn)局部坍滑,表明該滑坡的運(yùn)動(dòng)形式為牽引式.

3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 荷載組合及工況

依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》,確定中壩滑坡防治工程等級(jí)為三級(jí).計(jì)算工況分為3種:工況1為自重,工況2為自重+暴雨,工況3為自重+地震.

3.2 計(jì)算參數(shù)

選取中壩滑坡滑動(dòng)面計(jì)算參數(shù)時(shí),根據(jù)滑體成因、組成特征,取現(xiàn)場(chǎng)大重度試驗(yàn)成果平均值作為滑體重度;對(duì)比室內(nèi)快剪試驗(yàn),結(jié)合石棉縣迎政鄉(xiāng)同類滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù),確定了滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù).計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1.

表1 危險(xiǎn)滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表

3.3 計(jì)算方法

中壩滑坡整體滑動(dòng)面形態(tài)呈折線型,選用《滑坡防治工程勘查規(guī)范》推薦的傳遞系數(shù)法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算[4].中壩滑坡前緣局部地形較陡,在“5?12”地震中前緣出現(xiàn)坍滑現(xiàn)象,物質(zhì)成分為第四系崩積碎石土.為驗(yàn)算滑坡前緣局部失穩(wěn)可能性,選擇了1-1′剖面采用瑞典條分法進(jìn)行局部穩(wěn)定性計(jì)算.

3.4 計(jì)算模型的建立

根據(jù)滑動(dòng)面的確定情況、縱勘探線勘查資料以及滑坡的變形特征相互結(jié)合,對(duì)滑坡現(xiàn)階段可能的破壞建立了2種計(jì)算模型(整體Ⅰ-Ⅰ剖面和前緣1-1′剖面):第1種為滑坡整體破壞模式,如圖2所示;第2種為滑坡前緣局部破壞模式,如圖3所示.計(jì)算時(shí)地形線按折線處理,取單寬1m進(jìn)行研究,將滑坡穩(wěn)定性問(wèn)題簡(jiǎn)化為二維空間問(wèn)題進(jìn)行計(jì)算.

3.5 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

2種計(jì)算模型在3種工況下中壩滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2.

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)(見(jiàn)表3),滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)按穩(wěn)定系數(shù)分4級(jí),當(dāng)某一工況條件下滑坡穩(wěn)定系數(shù)大于或等于滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)時(shí),該滑坡在該工況下的穩(wěn)定性可視為滿足對(duì)應(yīng)的狀態(tài).

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分級(jí)

根據(jù)中壩滑坡整體Ⅰ-Ⅰ滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果,參照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)有關(guān)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分規(guī)定,得出以下評(píng)價(jià):工況1:自重,滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.237,處于穩(wěn)定狀態(tài).工況2:自重+暴雨,滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.083,處于基本穩(wěn)定狀態(tài).工況3:自重+地震,滑坡穩(wěn)定系數(shù)1.054,處于基本穩(wěn)定狀態(tài).

根據(jù)滑坡前緣1-1′滑動(dòng)面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果,參照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)有關(guān)滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分規(guī)定,得出以下評(píng)價(jià):工況1:自重,滑坡前緣局部穩(wěn)定系數(shù)1.189,處于基本穩(wěn)定狀態(tài).工況2:自重+暴雨,滑坡前緣局部穩(wěn)定系數(shù)1.047,處于欠穩(wěn)定狀態(tài).工況3:自重+地震,滑坡前緣局部穩(wěn)定系數(shù)1.012,處于欠穩(wěn)定狀態(tài).

由計(jì)算結(jié)果可知:中壩滑坡整體滑動(dòng)面在天然狀態(tài)下整體處于穩(wěn)定狀態(tài),在工況2(暴雨?duì)顟B(tài))、工況3(自重+地震)下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài),均不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模整體性突滑;中壩滑坡局部前緣在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài),在工況2(暴雨?duì)顟B(tài))、工況3(自重+地震)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài),有可能產(chǎn)生滑動(dòng),因此有必要針對(duì)中壩滑坡局部前緣采用適當(dāng)?shù)墓こ讨卫泶胧┯枰苑乐蝃5].

4 工程治理

為提高中壩滑坡滑體穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備,達(dá)到設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)要求,防止滑坡整體及前緣局部在降雨、地震等因素的誘發(fā)下發(fā)生滑動(dòng),應(yīng)對(duì)中壩滑坡采取工程治理措施.根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》,中壩滑坡防治工程等級(jí)為Ⅲ級(jí).防治工程等級(jí)為三級(jí)的設(shè)計(jì)穩(wěn)定安全系數(shù)為:設(shè)計(jì)工況Ks=1.08,校核工況Ks=1.05.根據(jù)定性、定量穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果,提出如下治理方案[6-7]:

(1)對(duì)滑坡體上已形成的坡面裂縫采用粘土封填夯實(shí).

(2)在滑坡前緣坡腳位置設(shè)置重力式擋土墻.墻身外露2.5m,埋深1.5 m,擋土部分墻背垂直,墻面坡度為1∶0.2,頂寬為1.2m.

(3)為減少地表水對(duì)邊坡的不利影響,在滑坡體上布置3條截排水溝.排水溝均采用梯形斷面,斷面形式有 3種:①底寬 400 mm,深 400 mm,頂寬 600 mm,長(zhǎng) 173.0 m;②底寬 400 mm,深 400 mm,頂寬600mm,長(zhǎng)344.1m;③底寬 500mm,深 500mm,頂寬800mm,長(zhǎng)392.7 m.排水溝采用M7.5漿砌塊石砌筑.

5 結(jié) 語(yǔ)

本文在地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上,對(duì)中壩滑坡形成機(jī)制進(jìn)行了分析,通過(guò)計(jì)算對(duì)穩(wěn)定性做出了評(píng)價(jià).由計(jì)算結(jié)果得出中壩滑坡整體滑動(dòng)面處于穩(wěn)定或基本穩(wěn)定狀態(tài),前緣滑動(dòng)面處于基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài).因而對(duì)滑坡前緣采用了擋土墻支擋,同時(shí)結(jié)合截排水以及坡面裂縫封填等一系列處理措施.滑坡經(jīng)過(guò)治理后能達(dá)到安全要求.

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