王嚴一杰
(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局332地質(zhì)隊,安徽黃山245000)
歙縣三陽鎮(zhèn)嶺腳村木嶺滑坡地質(zhì)災(zāi)害點位于安徽省黃山市歙縣三陽鎮(zhèn)嶺腳村木嶺自然村,距離歙縣縣城50km,距離黃山市屯溪區(qū)為85km,勘查區(qū)外有徽杭高速公路和S324 省道通過,因山路多彎狹窄,交通較為不便。
災(zāi)害點位于木嶺組西北側(cè)山體上,該地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生于2016 年3 月初,木嶺村西北側(cè)發(fā)生山體滑塌,約有100m3土石方?jīng)_向坡腳坡下溪流,滑坡發(fā)生后三陽鎮(zhèn)政府進行了應(yīng)急響應(yīng),到現(xiàn)場進行了調(diào)查和人員疏散安排。據(jù)現(xiàn)場對村民采訪獲悉,該邊坡歷史上曾發(fā)生兩次較大滑塌,分別發(fā)生在1978年7月份和1996年6月12日。
滑坡體位于歙縣三陽鎮(zhèn)嶺腳村木嶺自然村西北,坡面植被發(fā)育,下坡面灌木生長茂盛,上坡面主要為山核桃林及其它少量農(nóng)作物。后緣拉張裂縫不斷擴大。
坡體走向近50°向,傾向東南(圖1)。滑坡體底寬約90m,長40m,主滑方向151°,坡度為35°~60°,局部陡立,剪出口位于強風(fēng)化巖體表層(圖2),冠部高程為485m左右,坡腳高程為435~462m左右(圖3),最大高差約50m?;麦w厚度3~6m,垂向厚度最大約9m。方量約12000m3。
圖1 滑坡體HP3、HP4位置
圖2 滑塌剪出口位置
圖3 坡腳塌方堆積及裂隙水出露
組成滑坡體的主要物質(zhì)成分為坡積層碎石土,厚度1.50~4.70m之間。
根據(jù)物探資料解譯:
從高密度10線反演視電阻率斷面等值線圖(圖4)可以看出:在本次工作區(qū)域,推測滑動面用紅線表示;剖面深部整體呈高阻反應(yīng),解釋推測為板巖反應(yīng);在200~260 號點淺部ρs=400Ω·m 左右等值線連續(xù),根據(jù)現(xiàn)場踏勘和區(qū)域地質(zhì)資料,解釋推測為第四系及強風(fēng)化層與完整基巖的界線,厚度在3~10m左右。
從高密度20線反演視電阻率斷面等值線圖(圖4)可以看出:在本次工作區(qū)域,推測滑動面用紅線表示;剖面深部整體呈高阻反應(yīng),解釋推測為板巖反應(yīng);在110~220 號點淺部ρs=400Ω·m 左右等值線連續(xù),根據(jù)現(xiàn)場踏勘和區(qū)域地質(zhì)資料,解釋推測為第四系及強風(fēng)化層與完整基巖的界線,厚度在2~19m左右。
圖4 30線物探剖面圖
從高密度30線反演視電阻率斷面等值線圖(圖4)可以看出:在本次工作區(qū)域,推測滑動面用紅線表示;剖面深部整體呈高阻反應(yīng),解釋推測為板巖反應(yīng);在140~210 號點淺部ρs=400Ω·m 左右等值線連續(xù),根據(jù)現(xiàn)場踏勘和區(qū)域地質(zhì)資料,解釋推測為第四系及強風(fēng)化層與完整基巖的界線,厚度在2~16m左右。
根據(jù)野外工程地質(zhì)調(diào)查揭露,在滑坡側(cè)后緣的坡頂分布1.5~12.3m厚的碎石土,該層土粘粒含量高,干強度高,厚度較大,在飽水浸潤條件,抗剪強度大幅下降,易形成破壞變形。因此認為滑面位于碎石土層內(nèi),該滑動帶立面分布為圓弧形。
目前,該滑坡仍處于滑動狀態(tài),坡體上部有多處長裂縫,最大下挫高度約1m,并有不斷發(fā)展趨勢,如遇短時大暴雨或長時間大雨,則可能產(chǎn)生大規(guī)模的滑坡,并易引發(fā)泥石流等次生地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)定性、定量分析結(jié)果,對木嶺滑坡地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測如下:在降雨以及荷載作用下,滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài),將產(chǎn)生整體滑移形成土層滑坡,直接威脅木嶺村10余戶50多位村民的生命和財產(chǎn)的安全,威脅資產(chǎn)約200萬元;而在暴雨情況下,坡腳溪水上漲,爆發(fā)山洪,與滑坡地質(zhì)災(zāi)害相互作用,極易發(fā)生次生泥石流災(zāi)害,威脅下游木嶺村150 余戶600 多位村民的生命和財產(chǎn)的安全,威脅資產(chǎn)約2000萬元。
據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZT0219-2006)判定,該滑坡工程防治等級為Ⅲ級。
滑坡體規(guī)模預(yù)估體積約12000m3,屬于小型滑坡。該斜坡主要是底部滑塌,逐層牽引,屬于牽引式滑坡??辈閰^(qū)地處清涼峰的北西麓,降水充沛,為區(qū)域地下水的賦存提供了豐富的補給來源,同時由于構(gòu)成邊坡表層為坡積層碎石土,其下板巖,巖土體受物理、化學(xué)、生物風(fēng)化作用的綜合因素影響,風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖石節(jié)理發(fā)育,以上巖體結(jié)構(gòu)特征決定了邊坡具備地下水的貯存空間和接受大氣降水的條件,利于地下水向坡外排泄。綜上所述,坡體具有較良好的補給、徑流、排泄條件。區(qū)內(nèi)人類活動表現(xiàn)為坡面農(nóng)作土地開墾,山核桃樹木種植,在坡頂和坡面平整了一個個平臺。農(nóng)耕不僅使表層土體外露,同時農(nóng)藥的使用和過度耕種會加速土體的板結(jié),導(dǎo)至土體裂隙發(fā)育。同時平臺使地下水更多地存儲下來,不利于坡面排水。這都加速坡體的風(fēng)化和失穩(wěn)。
組成坡體的主要成份為碎石土和板巖,碎石土成因類型為坡積成因,因此,按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/TO218-2006)對邊坡穩(wěn)定性分析。
(1)滑坡穩(wěn)定性計算模型的建立?;略谖雌茐那熬哂胁煌钠茐哪J剑魪幕瑒用娴男螤顏矸?,可大致分為單一平面形破壞、折線形破壞和圓弧形破壞,對于巖體滑坡來說還可能存在受兩組組合結(jié)構(gòu)面控制的楔形破壞,不同的破壞模式計算方法是不同的,滑坡產(chǎn)生破壞的破壞模式要結(jié)合場地工程地質(zhì)條件確定和分析。
在本滑坡工程中,組成滑坡坡體的碎石土,具碎裂狀鑲嵌結(jié)構(gòu),坡體巖石破碎,土層粘粒含量較大,降雨的情況下,受重力和地下水作用下,碎石土層很容易脫離坡體而產(chǎn)生圓弧型滑動。
在本工程中,滑動面位于碎石土層中,易向坡外產(chǎn)生圓弧型滑移的可能性很大,根據(jù)地質(zhì)資料分析,滑動面位于強風(fēng)化層頂面位置。
根據(jù)以上所述,本工程滑坡的破壞模式為沿破裂面的圓弧型滑動。
根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》(GN50330-2013)規(guī)定,采用圓弧滑動法時,滑坡穩(wěn)定性系數(shù)可按下式計算:
式中:ci——滑動面的粘聚力,kPa;
φi——滑動面的內(nèi)摩擦角,(°);
li——條塊滑動面長度,m;
Ni——條塊自重的法向分力,kN/m;
Ti——條塊自重的切向分力,kN/m;
R——圓弧滑動面半徑,m。
(2)工況的選定。根據(jù)滑坡堆積體的特征和組合情況,計算中主要考慮自重、暴雨情況下坡體完全飽水等,分如下二種工況,計算各剖面的穩(wěn)定性及各滑塊的剩余下滑力。
①工況Ⅰ:自重(天然狀況);
②工況Ⅱ:自重+暴雨(坡體全部飽水)。
滑坡力學(xué)反分析法又稱反算法,是確定滑坡力學(xué)參數(shù)的重要方法之一,特別是對于一些無法取得原狀樣的滑坡,采用反算法是可靠的方法。反算可以將滑體恢復(fù)到破壞前的一瞬間,采用原始地形,假定滑體正好破壞的極限平衡狀態(tài)得出滑面指標(biāo);還可以對正在滑動的滑坡、滑動后暫時穩(wěn)定、滑動后已穩(wěn)定的滑坡假定不同的穩(wěn)定性系數(shù)進行反求滑動面力學(xué)指標(biāo)。反求時,可以采用試驗室做出的較可靠的內(nèi)聚力或內(nèi)摩擦角值作為初始值,反求另外一值,這樣比較容易判斷反求值的合理性和正確性。
按照國家規(guī)范,通過反演法檢驗滑動面抗剪強度指標(biāo)要滿足下列要求:
(1)斷面采用滑動后實測的主滑斷面;
(2)正在滑動的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.95~1.00,暫時穩(wěn)定的滑坡為1.00~1.05,已固結(jié)穩(wěn)定的老滑坡1.05~1.10。
根據(jù)以上要求和本處滑坡現(xiàn)狀,采用的反算穩(wěn)定性系數(shù)為1.00,參考土工試驗結(jié)果,取A、B、C 剖面進行多次帶入計算,以同一剖面的多次滑塌進行檢驗,求得抗剪強度指標(biāo)。
邊坡堆積體以含碎石土為主。邊坡體粘土比重為2.73,天然密度1.5g/cm3,天然含水率21.5%,液限40.2%,塑限25.3%,塑性指數(shù)14.9,液性指數(shù)-0.26。壓縮系數(shù)0.68MPa-1,壓縮模量2.7MPa,壓縮性中等。天然狀態(tài)快剪峰值強度c、φ值試驗值分別為66.1kPa 和18.1°。
將以上實驗參數(shù)帶入反算公式,根據(jù)A、B、C剖面的實際情況不斷修正,最終取得邊坡堆積體物理力學(xué)參數(shù)如下:
(1)天然密度1.65g/cm3,飽和密度1.70g/cm3;
(2)天然狀態(tài)快剪峰值強度c、φ值分別為10.0kPa和25.0°;
(3)飽和狀態(tài)下,快剪峰值強度c、φ值分別為9.0kPa和24.0°。
評價標(biāo)準(zhǔn)按《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218-2006)確定,計算成果見表1。
表1 坡積層滑動模式穩(wěn)定性驗算結(jié)果匯總表
據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ 0240-2004),滑坡剩余下滑力計算中的允許安全系數(shù)取1.30。
計算結(jié)果表明(表2):在工況1 條件下,滑坡剖面處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)下;在工況2條件(暴雨影響)下,滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
表2 滑坡推力計算結(jié)果匯總表
可見,計算結(jié)果與現(xiàn)場實際十分吻合,突冒渾水,裂縫位移加大都表明滑坡在持續(xù)變形破壞,穩(wěn)定性極低,降雨即塌,也說明了暴雨對坡體穩(wěn)定性的影響是十分巨大的,和計算結(jié)果相互印證。
本次滑坡是由于人類活動和坡腳沖刷,由暴雨引發(fā)的牽引式滑坡。勘查結(jié)果表明:歙縣三陽鎮(zhèn)嶺腳村木嶺滑坡穩(wěn)定性系數(shù)低,穩(wěn)定性差?;碌拇嬖趪乐赜绊懼皲伌寰用竦娜粘I畈⑼{其生命財產(chǎn)安全。建議采取樁板錨體系組合支擋、截排水等措施,在保證技術(shù)上可靠的前提下,可以做到加固的直接、高效、簡單和經(jīng)濟。