■馬猛
(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)江蘇連云港222023)
江蘇連云港花果山九龍橋滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理分析
■馬猛
(江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)江蘇連云港222023)
通過九龍橋滑坡災(zāi)害勘查方法、地質(zhì)環(huán)境條件的論述,通過滑坡形成原因和機(jī)理的分析、滑坡體發(fā)生、發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)、滑坡體的穩(wěn)定性和危害程度的評(píng)價(jià)和計(jì)算等,闡述了滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查的一般步驟和內(nèi)容,對(duì)同類工作具有借鑒意義。
江蘇連云港花果山九龍橋滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理
我國(guó)是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的國(guó)家,地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、活動(dòng)頻繁、危害重,是世界上地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一。每年因滑坡、崩塌和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害造成的死亡人數(shù)占自然災(zāi)害死亡人數(shù)的比例較大,造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)百億元。
地質(zhì)災(zāi)害治理工程的勘查是一項(xiàng)復(fù)雜的工作,尤其是滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程的勘查,其內(nèi)容包括查明災(zāi)害體的分布特征、分析災(zāi)害體的形成原因、預(yù)測(cè)災(zāi)害體的發(fā)展趨勢(shì)、評(píng)價(jià)災(zāi)害體的危險(xiǎn)性和危害特征、選擇地質(zhì)災(zāi)害治理工程方案等。本文結(jié)合江蘇省連云港市花果山九龍橋滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程的勘查進(jìn)行探討。
九龍橋滑坡位于花果山中部南側(cè),高差50米左右,坡度較陡,局部地段發(fā)育節(jié)理裂隙十分發(fā)育,形成眾多自由面,目前山頂可見多條縱橫交錯(cuò)的裂縫,寬度0.1~3.0米不等,滑坡前緣巖石破碎,路邊可見滾石,原水泥路面被滑坡體前緣拱起,路面已裂縫。
滑坡前緣為花果山旅游風(fēng)景區(qū)通往九龍橋車站的唯一通道,一旦滑坡加劇,將會(huì)給人民群眾和游客的生命財(cái)產(chǎn)造成損失,危害重大。為保證景區(qū)游客安全及基礎(chǔ)設(shè)施安全,對(duì)該滑坡進(jìn)行治理勘查。
勘查采用的主要工作方法有收集分析已有資料,地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查,1:500滑體地形測(cè)量,1:500水工環(huán)災(zāi)害地質(zhì)測(cè)繪,開展鉆探,山地工程,室內(nèi)測(cè)試等。通過地形測(cè)量和水工環(huán)災(zāi)害地質(zhì)調(diào)查,查明了滑坡體的平面分布特征;通過鉆探、取芯、采樣和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等手段基本查明了滑坡體的空間特征、歷史滑移面等特征,達(dá)到了預(yù)期目的。
2.1地形地貌
該滑坡地處于濱海低山丘陵地區(qū),地面高程一般為200-250米,地形起伏較大,附近最高點(diǎn)625.3米。該區(qū)地層產(chǎn)狀為95~120°∠30~40°,受區(qū)域構(gòu)造的影響,巖石節(jié)理比較發(fā)育。局部節(jié)理相對(duì)密集,巖石破碎。山體植被較發(fā)育,多為松木及灌木,覆蓋率平均70%左右。
2.2地層及工程地質(zhì)特征
滑坡區(qū)在區(qū)域上屬于華北地臺(tái)與揚(yáng)子地臺(tái)交界處,由晚-中元古代云臺(tái)巖群花果山巖組(Pt2-3yh)組成,以二長(zhǎng)片麻巖為主的變質(zhì)巖構(gòu)成。該區(qū)范圍內(nèi)未見較大的斷裂構(gòu)造。通過本次勘探現(xiàn)已查明,滑坡區(qū)場(chǎng)地由薄層剝蝕堆積土層和基巖組成。土層較薄,下伏中-晚元古代古老變質(zhì)巖(二長(zhǎng)片麻巖)構(gòu)成的基底。根據(jù)工程地質(zhì)特征,將組成滑坡的巖土體分為4個(gè)工程地質(zhì)層。.
第①層:雜填土(Qnl+al)
雜色,松散主要由細(xì)小碎石、粘土組成,局部夾有全風(fēng)化片麻巖。底面高程220~250米。
第②層:強(qiáng)風(fēng)化片麻巖(Pt)
褐黃色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,主要組成礦物為長(zhǎng)石、石英和云母,長(zhǎng)石多已泥化,手捻易碎,RQD=0。厚度約1.90~5.60米,底面高程約195.0~246米,底面傾角約15°~20°。
第③層:強(qiáng)風(fēng)化云母片巖(Pt)
褐黃色~綠色,片狀構(gòu)造,主要由云母組成,局部夾有泥質(zhì)充填。厚度約0.5~1.3米,底面高程約163~245米,底面傾角約15° ~20°。
第④層:中風(fēng)化片麻巖(Pt)
褐黃色~褐紅色,鱗片粒狀變晶結(jié)構(gòu),片麻狀構(gòu)造,主要組成礦物為長(zhǎng)石、石英和云母,巖芯呈短柱狀,錘擊可碎,RQD=10%~25%。
2.3地質(zhì)構(gòu)造與區(qū)域穩(wěn)定性
從區(qū)域資料分析,在滑坡發(fā)育的斜坡上未見較大的斷裂構(gòu)造,連云港地區(qū)位于郯廬地震帶東側(cè),有史以來未發(fā)生過破壞性地震,根據(jù)有關(guān)史料記載,1668年郯城發(fā)生的8.5級(jí)地震對(duì)本區(qū)有所影響,近期黃海內(nèi)4級(jí)地震為數(shù)不少。評(píng)估區(qū)抗震設(shè)防烈度為7度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.10g,設(shè)計(jì)地震分組為第三組。
2.4水文地質(zhì)條件
滑坡區(qū)地表水主要類型有面流、澗谷季節(jié)性水流,受大氣降水控制,水量及水質(zhì)受降水量及地表水水質(zhì)影響。
基巖裂隙水主要沿基巖裂隙、層面以及斷裂破碎帶分布。巖石裂隙率為15%~28%,節(jié)理、裂隙貫通性好,巖體滲透系數(shù)可取1.5× 10-2~2.2×10-2m/d;受裂隙充填程度影響,滲透系數(shù)差異較大。其補(bǔ)給主要來自大氣降水、地表水的滲透以及附近構(gòu)造、裂隙水的補(bǔ)給。
3.1地質(zhì)災(zāi)害影響因素
滑坡受多種因素影響,主要分為內(nèi)在因素和外部因素二個(gè)方面,內(nèi)在因素包括:組成邊坡巖土體的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造及巖體初始應(yīng)力等;外部因素包括水的作用、地震、巖體風(fēng)化及人為因素等。內(nèi)在因素對(duì)滑坡起控制作用,而外部因素會(huì)促使邊坡變形破壞,產(chǎn)生滑坡。
(1)巖土體類型和結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)松散、抗剪強(qiáng)度和抗風(fēng)化能力低的巖土體(軟弱夾層)是產(chǎn)生滑坡的內(nèi)在物質(zhì)基礎(chǔ)。軟硬互層結(jié)構(gòu)的碎屑巖組亦有利于滑坡的形成。另外巖層中的各種節(jié)理、裂隙、層理面及順坡和緩傾的構(gòu)造面是產(chǎn)生滑坡的內(nèi)在地質(zhì)環(huán)境條件。
(2)地形地貌:地面相對(duì)高差較大,山體較陡,斜坡傾向與巖層結(jié)構(gòu)面傾向一致都有利于滑坡的形成與發(fā)展。
(3)地下水作用:地下水使巖土體軟化、降低巖土的抗剪強(qiáng)度,產(chǎn)生動(dòng)水壓和孔隙水壓力,潛蝕巖土,增大巖土容重,對(duì)透水巖石產(chǎn)生浮托力等是產(chǎn)生滑坡的水文地質(zhì)條件。
(4)人為工程活動(dòng)影響:由于人為的開挖坡腳或開挖邊坡增大了原有坡體的坡度角,破壞了原來坡體的平衡狀態(tài),從而為滑坡創(chuàng)造了條件,極易引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。
據(jù)本次調(diào)查,九龍橋滑坡起源于20年前九龍橋公路的興建,在此之前坡面安然無恙。由于修建公路,對(duì)坡腳切坡開挖而導(dǎo)致了山體失穩(wěn)下滑。原建于滑坡體上的部分房屋已搬遷。
3.2滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成機(jī)制分析
通過調(diào)查分析,九龍橋滑坡類型屬于順層滑坡、牽引式滑坡。該滑坡體形成的主要原因?yàn)椋簬r體上發(fā)育一層云母片巖(當(dāng)?shù)匕傩辗Q之為“油石”或“狗屎泥”),加之上部巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育,軟巖遇水軟化后抗剪強(qiáng)度較低,是產(chǎn)生滑坡體滑動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。下部為較完整的基巖,起到隔水作用。當(dāng)?shù)叵滤聺B后,在其分界處構(gòu)成軟滑膩面,使得上層巖體沿此軟弱面而向下滑動(dòng)。由于切坡不當(dāng),坡腳開挖,破壞了山體的支撐部分,使之失去平衡而下滑,巖體從母體脫離產(chǎn)生滑坡,是產(chǎn)生滑坡體滑動(dòng)的外在動(dòng)力。
滑坡突發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害,破壞性較大,尤其在人類生活和社會(huì)活動(dòng)相對(duì)集中的地區(qū),災(zāi)害的發(fā)生和發(fā)展,會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,甚至造成人員傷亡,使建設(shè)環(huán)境和生活環(huán)境失去安全感,直接關(guān)系到社會(huì)穩(wěn)定問題。
通過上面的描述與分析,由于對(duì)山體的無規(guī)劃削切和特殊的地質(zhì)作用,使得花果山九龍橋地段形成了一定規(guī)模的滑坡。根據(jù)目前情況,治理區(qū)已成為地質(zhì)災(zāi)害的高易發(fā)區(qū)。隨著旅游業(yè)的發(fā)展,花果山風(fēng)景區(qū)勢(shì)必吸引越來越多的中外游客觀光游覽,由于山體上部存在有一定的不安全隱患,如不及時(shí)治理,一旦發(fā)生滑坡,將會(huì)對(duì)滑坡體上部的居民及游客的生命財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)懲威脅。為保護(hù)地質(zhì)環(huán)境,避免人民的生命財(cái)產(chǎn)遭受地質(zhì)災(zāi)害的侵害,使該地區(qū)人民能夠安居樂業(yè),對(duì)該滑坡進(jìn)行全面徹底的治理已經(jīng)迫在眉睫、刻不容緩。
5.1穩(wěn)定性分析
根據(jù)組成滑坡的地層巖性結(jié)構(gòu)的空間分布特征、變形特征和現(xiàn)狀地形地貌特征等分析認(rèn)為,該滑坡目前處于潛滑失穩(wěn)狀態(tài)。
5.1.1地層巖性與結(jié)構(gòu)面特征
滑坡體覆蓋于單一結(jié)構(gòu)面——強(qiáng)風(fēng)化云母片巖之上,坡度約為15°~20°。根據(jù)鉆探揭露結(jié)果,該界面的空間分布連續(xù),坡度為中緩坡,滑坡體沿軟巖面下滑的概率較大。
5.1.2歷史變性特征
該滑坡的發(fā)生主要有兩次引發(fā)活動(dòng)或引發(fā)因素。一為修建公路,對(duì)坡腳切坡開挖而導(dǎo)致了山體失穩(wěn);二為后期的自然降雨,加快了軟弱面的風(fēng)化,導(dǎo)致滑體的下滑。用地質(zhì)歷史分析法預(yù)測(cè),未來一定的強(qiáng)降水可能會(huì)使該滑坡體發(fā)生再次滑動(dòng),即牽引式順層滑動(dòng)。
5.1.3現(xiàn)狀地形特征
現(xiàn)狀滑坡體的地形仍為前緣臨空,滑坡體的坡度為中緩坡(15°~20°),滑坡體上游地形變陡,其地形特征是滑坡再次滑動(dòng)的有利組合。
5.2穩(wěn)定計(jì)算與評(píng)價(jià)
5.2.1計(jì)算參數(shù)的確定
主要根據(jù)鉆探取得的巖性資料和地區(qū)經(jīng)驗(yàn),并參考有關(guān)規(guī)范,主要參數(shù)取值為:
滑動(dòng)帶內(nèi)摩擦角φ=11°粘聚力c=12 kPa
滑動(dòng)帶以上巖土重度γ=26kN/m3
泊松比μ。=0.25
5.2.2主要計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算主要內(nèi)容有兩項(xiàng):①穩(wěn)定法系數(shù)Fs②滑坡體剩余下滑力Fn
①計(jì)算模型及計(jì)算公式
本滑坡為順層牽引式滑坡,可分為主滑、牽引、抗滑一段,理想模型如圖下圖所示。
對(duì)其穩(wěn)定性計(jì)算按下式計(jì)算
式中Wi——各滑塊的重力;
αi——各滑面傾角;
φi——各滑面內(nèi)磨擦角;
Ci——各滑面粘聚力;
Li——各滑面水平投影長(zhǎng)度;
W抗——抗滑段重力。
②計(jì)算參數(shù)的取值
根據(jù)本次工作所取滑坡帶樣品的測(cè)試結(jié)果取值
Wi、W抗=ρiHi
ρ——滑體土體重度,H——滑體厚度;
αi、Li根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料的分層標(biāo)高及間距計(jì)算;
φi、Ci根據(jù)反復(fù)剪切強(qiáng)度取值。
③滑坡穩(wěn)定性計(jì)算
根據(jù)主軸線幾何形態(tài)將滑體劃分為3個(gè)下滑段和1個(gè)抗滑段,計(jì)算過程如下表。
由上表可知,本滑坡體已處于極限平衡狀態(tài),處于高度危險(xiǎn)狀態(tài)。要使滑坡體穩(wěn)定必須使抗滑穩(wěn)定系數(shù)Fs≥1.2,每米要增加1760kN以上的抗滑力或減少1467.07kN的下滑力。
據(jù)該滑坡特征,建議采用以下防治方案:
(1)禁止在滑坡體上進(jìn)行建筑,及坡腳開挖,并進(jìn)行地面位移的監(jiān)測(cè)。
(2)改善排水條件,在滑坡體后緣及兩側(cè)修建明溝,在滑坡體內(nèi)開鑿水平排水井,使地下水位降低到滑動(dòng)面以下。
(3)進(jìn)行削坡、減磅,減少下滑力。
(4)設(shè)立抗滑樁,在滑坡體內(nèi)及坡腳設(shè)立抗滑樁,抗滑樁應(yīng)進(jìn)入第③層強(qiáng)風(fēng)化片麻巖2米以上。該滑坡處于旅游風(fēng)景區(qū)內(nèi),滑坡多為巖石體且滑坡體上綠化、植被發(fā)育,巖體削坡不宜施行,設(shè)立抗滑樁為行之有效的辦法。
花果山九龍橋滑坡地質(zhì)災(zāi)害勘查采用了地形圖測(cè)量、水工環(huán)災(zāi)害地質(zhì)綜合測(cè)繪、鉆探、取芯、采樣和室內(nèi)試驗(yàn)等手段與方法,查明了滑坡體所處的地質(zhì)環(huán)境條件和滑坡體的空間分布特征;在地質(zhì)環(huán)境條件勘查的基礎(chǔ)上,分析了滑坡的形成原因和機(jī)理,預(yù)測(cè)了滑坡體的發(fā)生、發(fā)展趨勢(shì),評(píng)價(jià)和計(jì)算了滑坡體的穩(wěn)定性和危害程度,提出了防治方案建議,為災(zāi)害體治理工程設(shè)計(jì)提供了依據(jù),達(dá)到了預(yù)期目的。
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P694[文獻(xiàn)碼] B
1000-405X(2016)-8-371-2
馬猛(1980~),男,水工環(huán)中級(jí)工程師,研究方向?yàn)楣こ炭辈旒八目辈?,地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估,地質(zhì)災(zāi)害治理勘查、設(shè)計(jì)等。