湖北省松宜礦區(qū)滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

黃 林, 陳 敏, 曹 勁, 彭 慧

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),湖北 荊州 434020； 2.湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊(duì),湖北 宜昌 443100；3.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省松宜礦區(qū)滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

黃 林1, 陳 敏2, 曹 勁1, 彭 慧3

(1.湖北省地質(zhì)局 水文地質(zhì)工程地質(zhì)大隊(duì),湖北 荊州 434020； 2.湖北省地質(zhì)局 第七地質(zhì)大隊(duì),湖北 宜昌 443100；3.湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,湖北 武漢 430034)

湖北省松宜礦區(qū)滑坡近期活動(dòng)較頻繁,若發(fā)生整體滑移,將對(duì)滑坡區(qū)居民、道路等造成極大危害。通過(guò)對(duì)該滑坡形成的地質(zhì)環(huán)境與基本特征的勘查,對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià),并提出“抗滑支擋+地表排水”等相應(yīng)的防治措施。

滑坡；變形特征；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；防治措施

松宜礦區(qū)滑坡位于湖北省宜都市松木坪鎮(zhèn)廟河村8組,于2013年4月23日發(fā)生變形,在暴雨作用下有發(fā)生整體下滑的可能。滑坡若失穩(wěn)將直接對(duì)223縣道造成嚴(yán)重破壞,對(duì)滑坡區(qū)居民生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重危害,因此掌握滑坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì),提出防治措施建議,制定合理的防治方案,對(duì)于保護(hù)滑坡危及范圍內(nèi)的人民生命財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。

1 滑坡基本特征[1]

1.1 滑坡形態(tài)特征

松宜礦區(qū)滑坡地處鄂西山區(qū)東部邊緣向江漢平原過(guò)渡地帶,地貌類(lèi)型為低山丘陵區(qū)?；掳l(fā)育于一近南北向山脊東側(cè)，由D2+3石英砂巖構(gòu)成的斜交順向坡段,滑坡區(qū)地貌總體表現(xiàn)為溝脊相夾的“椅”狀低洼緩坡地形,與兩側(cè)較為順直的原始斜坡形態(tài)結(jié)構(gòu)特征迥然不同?；缕矫娉蚀榛?見(jiàn)圖1),滑體斜長(zhǎng)240 m,橫寬120～140 m,滑體厚8～25 m,均厚18 m,面積3.12×104m2,體積56.16×104m3,為一中型土質(zhì)滑坡,滑坡主滑方向?yàn)?02°。

北側(cè)邊界大致沿一斷續(xù)相連的山脊南側(cè)坡腳展布,南側(cè)邊界總體沿一近東西向沖溝北側(cè)溝坡延伸,前緣外突延伸高程滑坡形態(tài)較為清晰,邊界明顯,滑坡后緣高程458 m,發(fā)育多條與主滑方向近似垂直的地表裂縫,其兩側(cè)與山脊相接處形成坡度60°、高10～15 m的基巖陡坎,395 m的公路切坡陡坎。滑坡縱向上呈陡緩相間折線型,總體坡度約20°～25°,高程435～450 m段形成寬緩的滑坡平臺(tái),為當(dāng)?shù)鼐用窦芯幼^(qū),平臺(tái)前緣為坡度40°～50°的陡坡,雨季易發(fā)生坍滑變形破壞。受人工建房筑路影響,分別于高程412～418 m及405～408 m形成高2～5 m的陡坎(見(jiàn)圖2)?；w厚度在空間上變化較大,縱向上具有中上部厚度大,前、后緣相對(duì)較薄的特點(diǎn),在橫向上滑體自南向北厚度逐漸增大。

滑坡后緣呈陡坡與基巖山體相接,前緣及兩側(cè)邊界外圍均見(jiàn)有大面積泥盆系中上統(tǒng)(D2+3)紫紅色石英砂巖分布,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,主要見(jiàn)有三組:①走向50°,直立,微張開(kāi)1～2 mm,可見(jiàn)延伸長(zhǎng)0.5 m,8條/m；②走向160°,直立,閉合狀,可見(jiàn)延伸長(zhǎng)0.5 m,3條/m；③320°∠75°,可見(jiàn)延伸長(zhǎng)1.0 m,2條/m。①、②組裂隙互切,局部陡坡段巖體完整性較差。

1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

松宜礦區(qū)滑坡滑體0～11 m之間為碎石土,土石比4∶6,碎石成分為石英砂巖,粒徑多在1～5 cm之間。11 m以下為碎塊石土,土石比6∶4,碎石成分為白云質(zhì)灰?guī)r和石英砂巖,其中碎石含量約占40%,粒徑為1～5 cm,塊石占60%,塊徑為8～15 cm,呈次棱角狀。

根據(jù)前、后緣巖土性狀及破壞特征,結(jié)合鉆孔資料分析,該滑坡滑帶滑移擠壓特征不明顯。據(jù)鉆孔揭露,滑坡中上部深度10.8～11 m處存在厚度約0.2 m含角礫粉質(zhì)粘土軟弱夾層,其下部巖土界面處也見(jiàn)有少量含角礫粉質(zhì)粘土分布?；w中碎石土結(jié)構(gòu)松散,透水層性強(qiáng),粉質(zhì)粘土及滑床石英砂巖為相對(duì)阻水層,由于巖土體結(jié)構(gòu)性狀及其水文地質(zhì)特征的差異性,導(dǎo)致巖性突變帶附近地下水富集徑流,粉質(zhì)粘土遇水軟化,力學(xué)強(qiáng)度降低,易形成潛在滑帶。

圖1 松宜礦區(qū)滑坡平面圖Fig.1 Plane graph of landslide in Songyi mine district1.變形體；2.滑坡體；3.建筑物變形；4.地面裂縫；5.鉆孔編號(hào)；6.探槽；7.地層代號(hào)；8.巖土地層分界線；9.勘探線；10.滲水帶。

圖2 松宜礦區(qū)滑坡剖面圖Fig.3 Profile of landslide in Songyi mine district1.第四系殘坡積層；2.第四系滑坡堆積層；3.泥盆系中上統(tǒng)；4.碎塊石土；5.碎石土；6.石英砂巖；7.巖土接觸面；8.軟弱夾層；9.裂縫；10.巖層產(chǎn)狀；11.探槽； 12.鉆孔編號(hào)。

滑床巖性為泥盆系中上統(tǒng)(D2+3)紫紅色石英砂巖,巖性堅(jiān)硬、致密,產(chǎn)狀125°∠15°,與坡面形成斜交順向坡。

1.3 滑坡水文地質(zhì)特征

根據(jù)含水介質(zhì)特征、地下水露頭性質(zhì)分析,滑坡區(qū)地下水主要為松散土體孔隙水(上層滯水)。含水介質(zhì)由滑坡堆積體的粉質(zhì)粘土夾碎石、塊石土組成,厚度較大,為強(qiáng)透水層。據(jù)鉆孔揭露,在11 m處存在粉質(zhì)粘土夾層,為滑體內(nèi)相對(duì)隔水層,地下水運(yùn)移至此受阻形成上層滯水。地下水的來(lái)源有兩處:①大氣降雨,滑坡區(qū)總體為低洼緩坡地形,有利于大氣降雨入滲后形成地下徑流,地下水遇到粉質(zhì)粘土后因其相對(duì)隔水而沿粉質(zhì)粘土層運(yùn)移,形成地下水位；②沖溝內(nèi)地表水的入滲,礦山距滑坡區(qū)不到1 km,且高程遠(yuǎn)大于滑坡區(qū),礦洞內(nèi)流出的水通過(guò)地下涵洞流入滑坡區(qū)右側(cè)沖溝內(nèi),其內(nèi)僅在底端修有一段排水溝,因此地表水在沖溝上部徑流時(shí),會(huì)有水體持續(xù)入滲滑坡體內(nèi),于滑坡區(qū)公路內(nèi)側(cè)切坡陡坎底部排泄形成多處滲水點(diǎn),在連日未降雨的情況下仍然有0.5 L/s的總流量,雨后流量變大。

1.4 滑坡變形特征

松宜礦區(qū)滑坡變形主要分布在滑坡體前緣及后緣處,其中滑坡后緣的變形最為嚴(yán)重,主要變形特征表現(xiàn)為地面拉裂縫及局部坍滑:滑坡后緣因滑坡的變形而使得地面及房屋出現(xiàn)大規(guī)模拉裂縫,裂縫與主滑方向近似垂直?；轮猩喜恳匀鋭?dòng)坍滑為主,據(jù)調(diào)查訪問(wèn),變形主要自223縣道拓寬切坡后開(kāi)始,每次下雨后則出現(xiàn)小規(guī)模的坍滑,經(jīng)過(guò)不斷的變形積累,形成現(xiàn)階段的規(guī)模。

1.4.1 地表裂縫

2013年4月23日,在強(qiáng)降雨的作用下,于滑坡后緣442～448 m高程一帶發(fā)育4條地表裂縫,裂縫發(fā)育方向與主滑方向近似垂直,寬2～10 cm,長(zhǎng)度一般2～5 m,長(zhǎng)者達(dá)10 m。

1.4.2 坍滑

滑坡區(qū)內(nèi)共有2處較為明顯的坍滑體,坍滑方向主要受坡向控制,與滑坡主滑方向大體一致,較小的方量約70 m3,較大的方量約5 000 m3。坍滑受4月23日強(qiáng)降雨的影響,降水持續(xù)入滲使土體飽和,同時(shí)坡體底部對(duì)223縣道進(jìn)行了拓寬,修路切坡形成高3～5 m的陡坎,由于降水入滲和卸荷作用,而產(chǎn)生坍滑。

2 控制和影響滑坡穩(wěn)定性的主要因素

根據(jù)滑坡發(fā)育特征和變形特點(diǎn)分析判斷,控制滑坡穩(wěn)定性的主要因素有地形地貌、地層巖性和滑坡結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件等內(nèi)在因素,及大氣降雨與人類(lèi)工程活動(dòng)等外部因素。

(1) 滑坡發(fā)育于一近南北向展布的山脊東側(cè)斜交順向坡段,并被兩條東西向小山脊夾于其中,滑坡整體處于一凹地形之中,且縱向坡體形成多級(jí)陡坎,下部具備良好的滑移臨空條件。

(2) 滑坡處于平行發(fā)育的兩條近南北向的小斷層之間,下伏基巖為泥盆系中上統(tǒng)(D2+3)石英砂巖,巖性堅(jiān)硬,抗風(fēng)化能力強(qiáng),但受構(gòu)造影響,出露的基巖節(jié)理裂隙發(fā)育,巖體完整性較差,風(fēng)化強(qiáng)烈。

(3) 滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)較為松散,其透水性較好,有利于水流的入滲與局部匯集。另外11 m處為薄層粉質(zhì)粘土含角礫,粉質(zhì)粘土起阻水作用,同時(shí)遇水易軟化,力學(xué)強(qiáng)度降低,易產(chǎn)生變形破壞。

(4) 滑坡區(qū)特殊的巖土結(jié)構(gòu)導(dǎo)致滑坡體透水性強(qiáng),根據(jù)地形地貌和巖土結(jié)構(gòu)配置關(guān)系分析,滑坡區(qū)具有地下水集中匯聚徑流的環(huán)境地質(zhì)條件,較為豐富的地下水在一定程度上會(huì)降低滑坡不同區(qū)段巖土體強(qiáng)度,從而增加滑坡變形失穩(wěn)的可能性。

(5) 大氣降雨對(duì)于滑坡的穩(wěn)定性也是一個(gè)十分不利的因素。降雨后,特別是連續(xù)的暴雨后,由于降雨入滲,滑坡體內(nèi)地下水位迅速升高,致使滑坡體內(nèi)孔隙水壓力隨之升高,滑坡土體由于飽水而使重度及坡體荷載增加,同時(shí)降水入滲還使巖土體飽水后力學(xué)強(qiáng)度降低,不利于滑坡的穩(wěn)定。該滑坡整體處于凹地形之中,后緣地形十分有利于地表水向滑坡區(qū)匯集。同時(shí)滑坡右側(cè)沖溝內(nèi)的水也存在向滑坡體內(nèi)滲漏的情況。滑坡區(qū)近來(lái)變形多集中發(fā)生于汛期雨季,表明大氣降雨引發(fā)的水流沖刷和地表水下滲是滑坡失穩(wěn)變形的主要誘發(fā)因素之一。

(6) 人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境的破壞影響,主要表現(xiàn)為223縣道的拓寬工程?；绿烊黄麦w較陡,尤其滑坡中上部,平均坡度達(dá)50°,切坡修路使中上部坡體坡腳失去原有支撐,及原有的平衡狀態(tài),下部產(chǎn)生臨空面,對(duì)坡體穩(wěn)定性極為不利。

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 計(jì)算模型、工況和參數(shù)

根據(jù)實(shí)測(cè)剖面、鉆孔及地質(zhì)測(cè)繪資料選取具有代表性的Ⅰ-Ⅰ′剖面進(jìn)行滑坡的穩(wěn)定性分析,并根據(jù)滑坡剖面地形條件和滑帶變化特點(diǎn)進(jìn)行剖分(見(jiàn)圖3),選用傳遞系數(shù)法[2]定量計(jì)算滑坡穩(wěn)定性?？紤]到滑坡中部因223縣道拓寬在高程416 m一帶形成的高陡邊坡,存在沿高陡邊坡底部產(chǎn)生局部剪切變形破壞的可能,因此在進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算的同時(shí),對(duì)滑坡中上部進(jìn)行局部穩(wěn)定性計(jì)算。

圖3 兩條計(jì)算剖面關(guān)系圖Fig.3 Relation graph of two calculated profiles

根據(jù)滑坡目前穩(wěn)定狀態(tài),結(jié)合所處的地質(zhì)構(gòu)造部位,在不考慮地震因素的情況下取以下兩種計(jì)算工況[2-3]:

①工況1 自重+地下水(天然)；

②工況2 自重+10年一遇暴雨+地下水(暴雨)。

根據(jù)勘查試驗(yàn)成果資料及綜合分析統(tǒng)計(jì)來(lái)確定各巖土體物理力學(xué)參數(shù),碎石土與碎塊石土(滑體)在天然狀態(tài)下土體重度為19.0 kN/m3,飽和狀態(tài)下平均重度為19.6 kN/m3?；瑤烈驇r性不同,采用不同的參數(shù):①整體(碎塊石土)天然C=12 kPa,φ=23°;飽和C=10 kPa,φ=20°。②局部(粉質(zhì)粘土含角礫)天然C=17 kPa,φ=13.5°；飽和C=16 kPa,φ=12°。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表Table 1 Calculation results of landslide stability

(1) 滑坡Ⅰ-Ⅰ′剖面整體和局部在天然狀態(tài)下(工況1),穩(wěn)定系數(shù)較高,處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2) 在暴雨?duì)顟B(tài)下(工況2),滑坡整體穩(wěn)定性系數(shù)為1.244,仍處于穩(wěn)定狀態(tài)。而局部穩(wěn)定性系數(shù)為1.039,處于欠穩(wěn)定狀態(tài),其安全裕度不高。

由上述分析可知,松宜礦區(qū)滑坡目前整體在天然狀態(tài)及暴雨?duì)顟B(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài),可排除滑坡整體失穩(wěn)的可能性；局部在天然狀態(tài)下穩(wěn)定,在暴雨?duì)顟B(tài)下滑坡體上部為欠穩(wěn)定,存在沿高程416 m處高陡邊坡剪出的可能。

3.3 滑坡穩(wěn)定現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

滑坡近期變形明顯,后緣拉裂導(dǎo)致房屋損毀及公路破損,中部也產(chǎn)生了較大面積的坍滑。隨著人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)坡體的干擾以及大氣降雨對(duì)滑體的影響,該滑坡會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生變形,當(dāng)后緣的裂縫變形加劇,滑坡中部因坡體改造而使坡腳受到破壞時(shí),滑坡有局部剪出的可能。

4 結(jié)論

(1) 松宜礦區(qū)滑坡近期變形明顯,且變形受地形地貌、巖土體結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件、大氣降雨及人類(lèi)工程活動(dòng)控制影響,變形主要發(fā)生于雨季,多分布于高陡邊坡或地形變化較大的、人類(lèi)工程活動(dòng)較為強(qiáng)烈的區(qū)段,大氣降雨入滲是引發(fā)變形破壞的主要?jiǎng)恿σ蛩刂弧?/p>

(2) 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果與滑坡變形特征及宏觀地質(zhì)分析結(jié)論基本吻合,滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài),一般情況下整體失穩(wěn)可能性較小,但在長(zhǎng)時(shí)間暴雨等特殊工況下,存在中上部坡體沿高陡邊坡剪出產(chǎn)生局部變形破壞的可能性,將對(duì)附近居民的生命財(cái)產(chǎn)安全及交通電力通訊設(shè)施構(gòu)成嚴(yán)重威脅。建議針對(duì)滑坡結(jié)構(gòu)及變形特征與穩(wěn)定性影響因素,采用抗滑支擋、地表排水等工程措施進(jìn)行綜合治理,同時(shí)對(duì)切坡形成的陡坎進(jìn)行相應(yīng)支護(hù),避免局部的坍滑而影響治理工程的防治效果。

[1] 陶海川,黃林.湖北省宜都市松宜五七干?；驴辈閳?bào)告[R].武漢:湖北省地質(zhì)環(huán)境總站,2013.

[2] DZ/T0219—2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[3] 工程地質(zhì)手冊(cè)編寫(xiě)委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

(責(zé)任編輯：于繼紅)

Analysis and Evaluation on Landslide Stability in Songyi Mine District

HUANG Lin1, CHEN Min2, CAO Jin1, PENG Hui3
(1.HubeiInstituteofHydrogeologyandEngineeringGeology,Jingzhou,Hubei434020; 2.SeventhGeologicalBrigadeofHubeiGeologicalBureau,Yichang,Hubei443100; 3.HubeiGeologicalEnvironmentStation,Wuhan,Hubei430034)

The activity of landslides is very serious and frequent in Songyi mine district,intergral slip will cause great harm to resisent. Through the exploration of geological environment of the landslide and its basic characteristics,the paper analyzes the stability of landslide and puts forward the corresponding prevention measures.

landslide;deformation characteristics;stability evaluation;prevention measure

2014-05-16；改回日期：2014-08-25

黃林(1982-)，男，助理工程師，土木工程專(zhuān)業(yè)，從事水工環(huán)地質(zhì)工作。E-mail:564589515@qq.com

P642.22

A

1671-1211(2015)01-0040-05

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20141224.0952.009.html 數(shù)字出版日期:2014-12-24 09:52