填土河堤滑坡的形成原因分析

蔡淵蛟 俞俊秋 茆麗霞

（江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司 江蘇揚(yáng)州 225002）

1 工程概況

三河閘下游岸堤建成多年，經(jīng)歷多次洪水考驗(yàn)，岸堤均有不同程度損毀，其中0+610～0+690段護(hù)坡表面有斜向斷裂縫，道路下沉，損壞嚴(yán)重，排水溝多處擠壓變形，呈現(xiàn)滑坡?tīng)顟B(tài)，影響河勢(shì)穩(wěn)定。

該段擬采取拆除清理該段范圍內(nèi)的已損壞的干砌塊石護(hù)坡、拋石；將滑動(dòng)土體全部挖除、重新回填；對(duì)該段范圍內(nèi)堤防迎水坡進(jìn)行削坡減載處理等措施進(jìn)行處理。

2 地質(zhì)條件

2.1 土的物理力學(xué)性質(zhì)

在滑坡體勘察場(chǎng)地內(nèi)所揭示的土層為4層：

A層為褐黃雜灰色粉質(zhì)粘土，含植物根莖，軟硬不均，為開(kāi)挖三河時(shí)人工堆土。

①層為褐黃、灰黃雜藍(lán)灰色粉質(zhì)粘土、粘土，軟硬不均，為開(kāi)挖三河時(shí)人工堆土，為新近滑坡體。

②1層為褐黃、灰黃夾藍(lán)灰色粉質(zhì)粘土，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，硬塑狀態(tài)。

②2層為灰黃夾藍(lán)灰色粉質(zhì)粘土、粘土，硬塑狀態(tài)～堅(jiān)硬狀態(tài)，含少量鐵錳質(zhì)結(jié)核及小砂礓。土的物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表2.1。

從表中可以看出，上部?jī)蓪佣淹亮W(xué)強(qiáng)度低，下部原狀土層力學(xué)強(qiáng)度較高，兩部分差別較大，分界明顯。

2.2 土的膨脹特性

膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種具有多裂隙和顯著脹縮特性的特殊黏土。其黏粒成分主要由黏土礦物（主要是蒙脫石、伊利石等）組成，具有超固結(jié)性、多裂隙性、遇水膨脹、失水收縮開(kāi)裂反復(fù)變形的特性。

由于膨脹土具有多裂隙性以及土體中裂隙雜亂分布，膨脹土所產(chǎn)生的變形破壞作用往往伴有長(zhǎng)期潛在的危險(xiǎn)特點(diǎn)。膨脹土的超強(qiáng)固結(jié)性是膨脹土由于含水率變化引起的膨脹壓力變化產(chǎn)生的，是膨脹土的特有性質(zhì)。由于堤防工程與水親密接觸的特點(diǎn)，因此，當(dāng)?shù)谭拦こ讨杏龅脚蛎浲習(xí)r常給堤防帶來(lái)較大的危害。土的膨脹試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.2-1。

從表 2.2-1中看出，試驗(yàn)土樣的自由膨脹率均大于40%，判定其為膨脹性土，其中兩組土樣膨脹潛勢(shì)為中，其余六組土樣膨脹潛勢(shì)為弱。

取一組土樣安排土的礦物組成試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.2-2。

試驗(yàn)結(jié)果表明，該土的礦物組成中：含蒙皂石5～15%、含水云母10～20%，這兩種礦物均具有親水性，且兩種礦物合計(jì)含量為15～35%，因而使該場(chǎng)地土具有膨脹性。

表2.1 工程地質(zhì)勘察綜合成果及建議值表

表2.2 -1 土樣膨脹性試驗(yàn)成果表

表2.2 -2 土樣礦物組成試驗(yàn)成果表

3 氣候、徑流條件

3.1 地表水

三河閘地區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)過(guò)渡型季風(fēng)氣候，降水量較大，特別是遇梅雨季節(jié)降雨又比較集中，堤坡堆土在短期內(nèi)可以吸收、聚集大量雨水，下部土層是較好的隔水層，這對(duì)于堤防穩(wěn)定非常不利。

3.2 地下水

本堤段地下水類型為松散巖類孔隙水，潛水位隨季節(jié)變化。大氣降水為地下水主要補(bǔ)給來(lái)源，其次為地表水的滲入補(bǔ)給?？辈炱陂g測(cè)得部分鉆孔地下水位及河水位縱剖面上各鉆孔內(nèi)地下水位相連，得該縱剖面的地下水位線，可以看出，該水位線與滑塌體的滑動(dòng)面是基本吻合的。

4 滑坡形成原因

滑坡形成的條件主要有：地質(zhì)條件（包括巖性和地質(zhì)構(gòu)造）、地形及地貌、氣候和徑流條件及其他因素四個(gè)方面。根據(jù)勘探資料和現(xiàn)場(chǎng)觀察分析，該地段滑坡形成的主要原因分析如下：

4.1 地質(zhì)條件

該段堤坡主要土層均為超固結(jié)膨脹土，堤身堆土也是開(kāi)挖河道時(shí)下部膨脹土堆覆而成，上覆堆土和下部原狀土層接觸面同堤坡斜面傾向一致，且傾角較大。根據(jù)膨脹土的特性，上部堆積膨脹土反復(fù)的干縮濕脹，使土體中的裂隙發(fā)育，不僅破壞土體的連續(xù)性和完整性，而且也形成了地表水浸入通道，同時(shí)浸入水加速了土體的軟化及裂隙的生成，而且這種干縮濕脹隨環(huán)境變化反復(fù)發(fā)生，導(dǎo)致土的強(qiáng)度衰減。因此，上部土體強(qiáng)度降低且具有受水、聚水條件，上下部土體接觸面易形成軟弱面，從而具備滑坡形成的地質(zhì)條件。

4.2 地形、地貌

該段堤坡頂部高程在 25m左右，坡腳高程在7.5m左右，兩者相差約18m，坡頂至水邊的平距約70m，堤坡較陡。坡度越大上部堆積土體的下滑力越大，則滑坡發(fā)生的可能性越大。

4.3 氣候、徑流條件

三河閘地區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)過(guò)渡型季風(fēng)氣候，降水量較大，特別是遇梅雨季節(jié)降雨又比較集中，雨水及地表水的滲入使上部土體強(qiáng)度降低，下滑力加大；地下水浸潤(rùn)線與河水位同步小幅波動(dòng)，在地下水浸潤(rùn)線附近的膨脹土的含水率反復(fù)變化，容易形成軟弱滑動(dòng)面。

4.4 其他因素

該堤坡主要是河水的長(zhǎng)期沖刷增大堤坡的坡度，從而影響堤坡的穩(wěn)定性。

5 結(jié)論與建議

綜上所述，三河閘下游左岸滑坡上部土體為人工堆填的膨脹土，由于具有多裂隙和顯著脹縮、隨含水率反復(fù)變化導(dǎo)致土的強(qiáng)度衰減等特性，在堤坡較陡、軟弱結(jié)構(gòu)面與坡堤傾向一致、地表水及地下水長(zhǎng)期作用等因素影響下逐步形成填土淺層滑坡。其中土體的膨脹性是最主要的因素。如果土體不具有膨脹性，上部堆土在自重的作用下，強(qiáng)度會(huì)逐步提高，在其他條件不變的情況下，堤坡應(yīng)該逐步趨于穩(wěn)定。膨脹土由于其特殊的性質(zhì)，所產(chǎn)生的變形破壞作用往往伴有長(zhǎng)期潛在的危險(xiǎn)，而該堤坡因?yàn)樯喜客馏w具有膨脹性，在建成初期堤坡能夠安全穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)反復(fù)的干縮濕脹導(dǎo)致強(qiáng)度衰減，堤坡抗滑強(qiáng)度逐步降低，最終形成滑坡，這正是由于膨脹土的特點(diǎn)所決定的。

建議在河道堤防施工中盡量避免使用膨脹土筑堤、回填，尤其是含水率變化大，長(zhǎng)期裸露在外的工程。如果確實(shí)需要使用膨脹土作為土料，應(yīng)進(jìn)行合理的邊坡設(shè)計(jì)，采取有效措施避免由于膨脹土對(duì)工程產(chǎn)生危害。并進(jìn)行邊坡穩(wěn)定分析和驗(yàn)算、抗滑穩(wěn)定計(jì)算和堤岸防護(hù)計(jì)算等確保設(shè)計(jì)的合理，可靠。

1 工程地質(zhì)手冊(cè)編寫(xiě)委員會(huì). 工程地質(zhì)手冊(cè). 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 1992, 2.

2 膨脹土的改良技術(shù)與工程應(yīng)用. 科學(xué)出版社, 2008, 12.