張衛(wèi)明

（勝利油田勝利勘察設(shè)計研究院有限公司，山東東營257026）

普光氣田千河村滑坡穩(wěn)定性分析與治理評價

張衛(wèi)明

（勝利油田勝利勘察設(shè)計研究院有限公司，山東東營257026）

千河村滑坡位于普光氣田地面集輸工程擬建場區(qū)內(nèi)，其穩(wěn)定性關(guān)系到擬建工程的安全。文章在對滑坡體進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，運用數(shù)值模擬手段，分析了其穩(wěn)定性。結(jié)果表明：滑坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在50年一遇暴雨條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。據(jù)此提出：后河大橋及后河天然氣管道懸索跨越應(yīng)重新選址；如工程不另選址，則應(yīng)根據(jù)滑坡縱向剩余下滑力的大小及分布，采用兩級抗滑樁支擋進(jìn)行防治。

集輸工程；滑坡體；滑坡穩(wěn)定性；治理評價；建議

0 引言

千河村滑坡位于四川省達(dá)州市宣漢縣普光鎮(zhèn)千河村，滑坡呈北西—南東方向展布，長約400m，寬約270 m，總體積達(dá)78.3萬m3，為一大型深層土質(zhì)滑坡，如圖1所示。普光氣田地面集輸工程P2~P8井場道路、擬建的后河大橋東橋頭及P5E-07~P5E-08后河懸索跨越東錨固端均位于千河村滑坡上，因此必須對滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評價，以制訂相應(yīng)防治對策。本文根據(jù)天然狀態(tài)后河正常蓄水和暴雨狀態(tài)后河最高水位兩種工況對滑坡體的整體穩(wěn)定性進(jìn)行了分析評價，并對滑坡的發(fā)展趨勢與危害性進(jìn)行了預(yù)測，同時針對擬建的后河大橋和后河跨越工程，對滑坡防治措施進(jìn)行了比較分析。

圖1 滑坡及擬建工程位置示意

1 滑坡區(qū)域地質(zhì)條件

滑坡區(qū)屬淺丘斜坡剝蝕地貌和河谷沖刷地貌，地形坡度較陡。南北向由北向南傾斜，東西向由東向西傾斜，總體由北東向南西方向傾斜，滑坡后緣頂部最高點高程為465.0 m，滑坡前緣最低點高程約315.0 m。該區(qū)降雨豐沛，多年平均降雨量為1 049.3 mm，年降雨量最大值為1 356.0 mm，年降水主要集中在6至9月份，占全年的68.8%。

1.1 地層巖性

地層巖性對滑坡穩(wěn)定性的影響很大，應(yīng)是滑坡研究和防治中需首要查清的問題[1]?；聟^(qū)地層主要為侏羅系上統(tǒng)遂寧組泥巖和第四系崩坡積塊石土、沖洪積卵石土以及少許人工填土。填筑土層以低液限黏土、砂巖碎塊石為主；崩坡積塊石土層主要成分為塊石土和低液限黏土，塊石土以砂巖為主，塊石直徑20~1 000 mm，含量40%~70%，空間分布不均，最大厚度為29.1 m；沖洪積卵石土層厚約0.7 m，卵石直徑20~250 mm，含量55%~ 65%，充填物為砂土，充填良好，主要分布在滑坡前緣；巖層為泥巖，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀結(jié)構(gòu)，局部含砂質(zhì)較重，巖體完整性較差。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)位于北西向大巴山弧形褶皺帶與北東向新華夏構(gòu)造體系復(fù)合部位，其主體構(gòu)造形態(tài)為黃金口背斜?；鶐r中發(fā)育有兩組裂隙。該區(qū)覆蓋土層厚度為6.1~29.4 m，為Ⅱ類建筑場地，場地設(shè)防烈度為6度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05 g（g為重力加速度），設(shè)計特征周期為0.35 s，屬于抗震不利地段[2]。根據(jù)縣志，整個宣漢縣境尚無地震活動的記載，總體上區(qū)域穩(wěn)定性良好。

1.3 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水類型有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水在滑坡體內(nèi)呈零星分布，僅有不連續(xù)的上層滯水分布，無統(tǒng)一的地下水面，在后河水位影響范圍內(nèi)富水性好，其水位與后河水位相當(dāng)?；鶐r裂隙水主要分布在泥巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙中，后河最高水位線以下部分隨季節(jié)變化互為補(bǔ)排關(guān)系，最高水位線以上部分地下水主要排泄到后河中。

1.4 不良地質(zhì)作用

滑坡區(qū)有后河從滑坡體前流過，滑坡體位于后河上游與中游的過渡帶，雨季時，湍急的后河河水對滑坡前沿的改造作用明顯，同時雨季時急劇升降的河水對滑體土抗滑能力影響較大，直接影響滑坡抗滑段的阻滑能力，對滑坡的穩(wěn)定性影響較大。

2 滑坡特征

滑坡屬構(gòu)造侵蝕河谷（后河）岸坡地貌?；缕矫娉噬刃?，空間呈座椅狀，其前緣位于后河河床碎石土與卵石土的分界面，后緣為巖土界面。據(jù)滑坡體堆填的微地貌，確定滑坡主滑方向為235°，滑面為基巖頂面，地面未見拉張裂縫發(fā)育[3]?；w剖面如圖2所示。

圖2 滑體剖面示意

3 滑坡形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和變形條件

從滑坡產(chǎn)生、發(fā)展的過程分析，地下水和地表水（后河從滑坡體前緣流過，汛期后河水漲落劇烈）是其產(chǎn)生的主導(dǎo)因素[4]；大氣降水是滑坡進(jìn)一步加速發(fā)展的重要條件[5]。

下列條件亦為滑坡體的變形破壞提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和變形條件：

（1）厚度較大的第四系崩坡積物的存在為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)?；聟^(qū)域內(nèi)，第四系古滑坡堆積物和崩坡積物厚度一般為15~30 m，其巖性以塊石土為主，這種地層結(jié)構(gòu)為易滑坡地層。

（2）相對軟弱面（在地下水作用下的巖土界面）的存在為滑坡的形成提供了良好的地質(zhì)環(huán)境。在第四系松散堆積物與下伏基巖之間便于形成滑動面，軟弱結(jié)構(gòu)面傾向坡外，傾角一般大于20°，這樣的傾角可以使土體產(chǎn)生一定的下滑力。

（3）地形坡角條件為滑坡形成與位移提供了臨空面。滑坡中后部為基巖斜坡，其前部為后河河床，為滑坡形成提供足夠的臨空條件。

（4）水是滑坡形成的激發(fā)因素。區(qū)域內(nèi)降雨量大且集中，雨水的下滲不但會降低土體的抗剪強(qiáng)度，還能提高滑體的重量。

同時經(jīng)過現(xiàn)場抽注水試驗發(fā)現(xiàn)，滑坡體塊石土滲透系數(shù)遠(yuǎn)大于深部滲透系數(shù)，在滲土體中，雨水將沿滑坡面形成的弱透水層流動，形成的靜水壓力更是滑坡的誘發(fā)條件。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 滑坡穩(wěn)定性計算

4.1.1 計算方法

本文選擇對應(yīng)滑坡主滑方向的1—1′、2—2′、3—3′、4—4′和5—5′工程地質(zhì)剖面對滑坡的穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行計算，如圖3所示?；娌捎谜劬€形，滑坡穩(wěn)定系數(shù)根據(jù)傳遞系數(shù)法計算[6]。

4.1.2 計算工況

由于后河下游有江口電站，為保證江口電站用水，滑坡區(qū)附近后河水位一般保持在328.0 m左右，后河50年一遇最高洪水位約為342.0 m，后河常年蓄水位和最高洪水位對滑坡前緣有影響，計算工況須考慮地下水的影響，場區(qū)屬地震基本烈度Ⅵ度區(qū)，不考慮地震荷載。本研究主要考慮了如下兩種工況：

工況1：自重+天然狀態(tài)＋后河常年蓄水位；工況2：自重+50年一遇暴雨（連續(xù)降雨）+后河最高水位。

4.1.3 計算參數(shù)

通過對現(xiàn)場滑體、滑帶、滑床所取試樣進(jìn)行的室內(nèi)試驗得出其巖土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，具體參數(shù)見表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計算參數(shù)

4.2 滑坡穩(wěn)定性綜合評價

滑坡地質(zhì)災(zāi)害危害對象工程安全等級為一級。根據(jù)設(shè)計要求，滑坡剩余下滑力安全系數(shù)在暴雨工況不得小于1.25，本文對安全系數(shù)為1.10時滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，各剖面計算結(jié)果如表2所示。結(jié)果表明，滑坡在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定~穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨飽和狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4.3 滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析

根據(jù)滑坡天然狀態(tài)，利用圖3所示剖面，計算滑體土抗剪強(qiáng)度變化對滑坡穩(wěn)定性影響的程度，計算結(jié)果見表3。結(jié)果顯示，當(dāng)滑帶土內(nèi)聚力C每增加1 kPa，滑坡穩(wěn)定系數(shù)提高0.008 5，當(dāng)滑面內(nèi)摩擦角準(zhǔn)每增加1°，滑坡穩(wěn)定系數(shù)提高0.051，表明滑帶土內(nèi)摩擦角的變化對滑坡穩(wěn)定性影響更為明顯。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

表3 滑坡穩(wěn)定系數(shù)敏感因素分析

5 滑坡發(fā)展變化趨勢及危害性預(yù)測

5.1 滑坡發(fā)展趨勢預(yù)測

后河從滑坡體前緣流過，汛期前后河水漲落劇烈，組成滑坡體的塊石土透水性好，塊石土間的低液限黏土在后河河水的侵蝕作用下逐漸被攜帶出滑體外，在上部自重應(yīng)力作用下，引起下部的骨架顆粒移動（在雨季時，這種作用尤為劇烈），從而引起滑坡體變形的累積。同時滑體土底部為強(qiáng)度相對較高的泥巖滑床，泥巖強(qiáng)風(fēng)化帶相對滑體塊石土為隔水層，當(dāng)大氣降雨滲入塊石土中到達(dá)基巖面時，滑坡體塊石土為強(qiáng)透水～透水層，滲水在界面處可能形成滲流，在地下水作用下，巖土界面變成了軟弱結(jié)構(gòu)面。當(dāng)上述作用積累到一定程度，便會引起滑坡體大范圍的變形破壞，滑坡可能再次復(fù)活。

5.2 滑坡危害性預(yù)測

普光氣田為高含硫化氫氣田，其硫化氫含量最高可達(dá)17.05%，二氧化碳含量可達(dá)10.53%，為國內(nèi)含硫氣田之最。

如果滑坡體再次發(fā)生變形滑動，將直接危及后河大橋和P5E-07～P5E-08后河懸索跨越的安全運營，可能導(dǎo)致后河大橋和P5E-07～P5E-08后河懸索跨越的直接破壞，影響普光氣田井場間的相互聯(lián)系，妨礙井場輸氣管道的維護(hù)和物資運輸，同時將中斷大部分井場與外界的聯(lián)系，給普光氣田的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)造成重大影響。若同時造成高壓輸氣管道破損，周邊生命及財產(chǎn)損失將不可估量。

6 滑坡防治方案比較分析

6.1 滑坡防治方案

分析表明，水是誘發(fā)滑坡的主要因素，治滑的關(guān)鍵之一是治水，因此排水工程對滑坡的穩(wěn)定性起著十分重要的作用。針對擬建的后河大橋和后河跨越工程，在建立完善地表排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，可采用下列方案對滑坡進(jìn)行防治：方案一，后河大橋和后河跨越另選址；方案二，根據(jù)滑坡縱向剩余下滑力的大小和分布，采用兩級抗滑樁支擋進(jìn)行防治[7]；方案三，后緣減載與前緣抗滑樁支擋相結(jié)合；方案四，在擬建的后河大橋和后河跨越30 m范圍內(nèi)進(jìn)行局部防治；方案五，排水和支擋相結(jié)合，對后河常年蓄水位以上的滑體進(jìn)行疏排水處理，在滑坡前緣建擋墻防沖刷侵蝕。

6.2 滑坡防治方案比較分析

采用方案一工程安全度最高，同時由于擬建跨越位置滑體最大厚度大于20 m，滑體中的塊石強(qiáng)度高，且受后河水的影響大，施工時不易成樁，運營時土體受后河水影響易產(chǎn)生變形，對工程安全運營影響大，因此，該方案為首選。采用方案二進(jìn)行防治，工程安全度高，但防治費用高。預(yù)計需要斷面尺寸2.5 m×4.0 m、樁長35 m的抗滑樁31根；斷面尺寸3.0 m×4.0 m、樁長40 m的抗滑樁52根；共兩排抗滑樁，樁中心間距7 m，總計抗滑樁83根。初步預(yù)計工程造價5 500萬元，滑坡治理費用較高，但仍為不另選橋址的最可行與最可靠方案。采用方案三預(yù)計費用約2 500萬元，但對環(huán)境破壞較大，減載后的施工不易防護(hù)，該方案為不另選橋址的第二方案。采用方案四進(jìn)行防治，預(yù)計工程造價3 000萬元，滑坡治理費用較高，該方案相對方案二比較經(jīng)濟(jì)，亦可保證橋和跨越的安全運營，但如實施該方案且后河大橋在此建設(shè)，滑坡區(qū)的P2～P8道路將成主要干道，工程建設(shè)及外界影響可能導(dǎo)致滑坡區(qū)未防治段產(chǎn)生滑坡變形，影響跨越和大橋的正常運營，該方案慎用。方案五實際操作經(jīng)驗不足，風(fēng)險大，不易采用。綜上所述，推薦方案一為優(yōu)先方案，次為方案二，再次為方案三，其余方案慎用。

7 結(jié)論與建議

（1）滑坡現(xiàn)狀處于基本穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，50年一遇暴雨條件下滑體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。如不對滑坡進(jìn)行有效防治，則不能進(jìn)行后河大橋和后河懸索的建設(shè)。

（2）建議后河大橋和懸索跨越另選址，需對滑坡進(jìn)行長期觀測，做到對險情超前預(yù)報，減少相應(yīng)損失。

（3）如后河大橋和后河跨越不另選址，則在建立完善地表排水系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)滑坡的穩(wěn)定情況、縱向剩余下滑力的大小及分布，建議采用兩級支擋進(jìn)行防治。第一級：用抗滑樁進(jìn)行支擋，樁位建議設(shè)置在地面高程355～365 m一線。第二級：用抗滑樁進(jìn)行支擋，樁位建議設(shè)置在地面高程340～350 m一線。

[1]吳瑋江，王念秦.黃土滑坡的基本類型與活動特征[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報，2002，13（2）:36-40.

[2]GB 50011-2001，建筑抗震設(shè)計規(guī)范[S].

[3]GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[4]王恭先.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2004.

[5]羅先啟，姜清輝，葛修潤，等.黃臘石滑坡群石榴樹包滑坡穩(wěn)定性的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2001，20（1）:29-33.

[6]李永樂.巖土工程勘察[M].鄭州：黃河水利出版社，2004.

[7]亢會明，馬驥，劉濤.框架式抗滑樁在井場滑坡治理中的應(yīng)用[J].石油工程建設(shè)，2004，30（6）：36-38.

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.03.007

張衛(wèi)明（1968-），男，重慶忠縣人，高級工程師，1990年本科畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水文地質(zhì)與工程地質(zhì)專業(yè)，2002年獲中國海洋大學(xué)環(huán)境工程（巖土）專業(yè)碩士學(xué)位，長期從事工程勘察技術(shù)和管理工作。

2011-03-12