川北某順層巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

盧洪沛, 胡正濤, 唐利平

(1.甘孜州地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川 康定 626000; 2.甘孜州國(guó)土資源局,四川 康定 626000; 3.四川省冶金地質(zhì)勘查局 水文隊(duì),四川 成都 611730)

川北某順層巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

盧洪沛1, 胡正濤2,3, 唐利平3

(1.甘孜州地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，四川 康定 626000; 2.甘孜州國(guó)土資源局,四川 康定 626000; 3.四川省冶金地質(zhì)勘查局 水文隊(duì),四川 成都 611730)

受“5·12”地震影響,加之坡腳安置區(qū)建設(shè)切坡活動(dòng),川北某順層巖質(zhì)滑坡滑移—拉裂變形加劇。2009年暴雨誘發(fā)該滑坡較大規(guī)?；瑒?dòng),中部見(jiàn)拉陷槽,后緣拉裂縫、左側(cè)剪切裂縫加大、貫通?；碌淖冃纹茐哪Ｊ綄倩啤?起動(dòng)機(jī)制為暴雨條件下在拉裂帶內(nèi)靜水壓力和沿滑移面空隙水揚(yáng)壓力的聯(lián)合作用下平推式滑動(dòng)?；绿烊还r下處于穩(wěn)定狀態(tài),暴雨工況下為不穩(wěn)定狀態(tài),地震工況下為基本穩(wěn)定狀態(tài)。提出“裂縫充填+擋土墻+截排水”、“切方”兩個(gè)比選治理方案,從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度綜合對(duì)比后推薦采用沿順層的平面切方應(yīng)急排危方案處置滑坡。

順層巖質(zhì)滑坡;平推式滑動(dòng);成因機(jī)制;穩(wěn)定性評(píng)價(jià);防治對(duì)策

滑坡位于川北某鎮(zhèn)村社,“5·12”地震前,長(zhǎng)期處于緩慢蠕滑變形階段。受“5·12”地震影響,加之坡腳規(guī)劃的安置區(qū)建設(shè)切坡,尤其2009年7月暴雨后,滑坡中前部變形強(qiáng)烈,中部出現(xiàn)最寬約3 m的裂縫。一旦滑坡變形加劇下滑,將威脅前緣工業(yè)園區(qū)的建設(shè)進(jìn)程及6戶31人災(zāi)后規(guī)劃安置居民的生命及財(cái)產(chǎn)安全,直接經(jīng)濟(jì)損失約400萬(wàn)元。為此,開(kāi)展滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究,為其治理提供勘查設(shè)計(jì)依據(jù)十分必要。

1 滑坡基本特征

1.1 滑坡形態(tài)特征

滑坡處于四川盆地邊緣,構(gòu)造侵蝕低山地貌區(qū),微地貌為緩斜坡,縱向地形坡度約12°?；轮芙缜逦?后緣以橫向拉裂縫為界,頂部高程508 m,右側(cè)以小型逆斷層構(gòu)造基巖出露陡坎為界,左側(cè)以縱向剪切裂縫為界,前緣以人為切坡形成的陡坎為界,坡腳高程500 m,前后緣高差8 m?；缕矫嫘螒B(tài)呈舌狀,滑坡體相對(duì)左、右側(cè)明顯向下凹陷,呈典型圈椅狀特征?；麻L(zhǎng)約38.5 m,寬約35 m,厚約0.8～5.0 m,體積約0.3×104m3,主滑方向262°,與巖層傾向一致,屬小型緩傾坡外的順層巖質(zhì)滑坡(圖1)。

圖1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)平面圖Fig.1 Engineering geological plane of landslide area1.控制部面及編號(hào);2.侏羅系沙溪廟組;3.第四系殘坡積物;4.巖層產(chǎn)狀;5.滑坡;6.地層分界線;7.滑坡堆積物;8.變形裂縫(或拉陷槽)及編號(hào)。

1.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

(1) 滑體:主要為強(qiáng)風(fēng)化泥巖,上覆0.5～0.7 m厚薄層粉質(zhì)粘土。粉質(zhì)粘土層呈紅褐色,可塑,含少量碎石,粘性土約含60%～70%,碎石約占15%～20%,余為角礫;泥巖為黃褐色、暗紫色,產(chǎn)狀262°∠17°,主要由粘土礦物組成,泥質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,巖質(zhì)較軟,遇水易軟化?；w平均厚度約2.3 m。

(2) 滑帶:降水沿裂隙(縫)下滲在強(qiáng)風(fēng)化泥巖和下伏砂巖接觸面積聚,導(dǎo)致界面軟化、泥化形成滑動(dòng)帶(照片1),滑帶土為含砂礫粘性土,呈紅褐色,稍濕—濕,軟可塑狀態(tài),可搓條,厚約10～20 cm。

(3) 滑床:為強(qiáng)、中風(fēng)化砂巖,灰白色,產(chǎn)狀262°∠18°,主要由長(zhǎng)石、石英等礦物組成,細(xì)粒結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造,巖質(zhì)較硬。

圖2 典型工程地質(zhì)剖面Fig.2 Typical geological section of profile1.第四系全新統(tǒng)殘坡積層;2.第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層;3.粉質(zhì)粘土;4.泥巖;5.砂巖;6.地層界線;7.侏羅系沙溪廟組;8.風(fēng)化狀態(tài)分界線。

1.3 變形特征

(1) “5·12”地震前,緩傾坡外的侏羅系砂、泥巖互層狀斜坡體,受滑移—拉裂影響,坡體產(chǎn)生變形,后緣、中部發(fā)育拉裂縫,滑坡長(zhǎng)期處于緩慢蠕滑變形階段。

照片1 滑動(dòng)面(TJ4揭露)Photo 1 Sliding surface

(2) “5·12”地震后,受震動(dòng)影響,加之暴雨沿裂縫入滲,在水力作用下坡體滑移—壓致拉裂影響加大,滑坡變形加劇,后緣裂縫漸拉寬增深,中部現(xiàn)拉陷槽(照片2)。拉陷槽(L2)張開(kāi)寬度約1.5～3.0 m,錯(cuò)落高度約0.4～0.8 m,裂縫深約1.35 m,延伸長(zhǎng)度約33 m,走向325°。后緣裂縫(L1)與坡體左側(cè)剪切裂縫(L3)近似弧形相連,張開(kāi)寬度約20 cm,錯(cuò)落高度約30 cm,裂縫深約0.8 m,后緣方向延伸長(zhǎng)度約46 m,走向?yàn)?24°,左側(cè)延伸長(zhǎng)度約12 m,走向?yàn)?73°。裂縫與滑帶基本連通。

照片2 中部拉陷槽L21Photo 2 Aulacogen in central district about L21

2 滑坡成因機(jī)制及破壞模式分析

2.1 變形主要影響因素

滑坡變形主要與其地層巖性、地形地貌、大氣降雨、人類工程活動(dòng)等因素密切相關(guān)[1]。該滑坡砂泥巖雙層物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊的地形地貌是滑坡產(chǎn)生的主要內(nèi)部因素,大氣降雨和人類工程活動(dòng)則是直接誘發(fā)滑坡的外部因素。

(1) 砂泥巖雙層物質(zhì)結(jié)構(gòu):上覆強(qiáng)風(fēng)化泥巖具有脹縮性,遇水軟化、風(fēng)干后開(kāi)裂,風(fēng)化裂隙十分發(fā)育,下伏砂巖頂部隔水,使滑坡易于沿砂、泥巖界面產(chǎn)生滑動(dòng)。另外,緩傾順向巖質(zhì)斜坡,在坡腳開(kāi)挖使上部強(qiáng)風(fēng)化泥巖于砂泥巖界面處臨空時(shí),具備下滑的動(dòng)力勢(shì)能和運(yùn)移空間條件。

(2) 特殊的地形地貌:滑坡區(qū)屬構(gòu)造侵蝕低山地貌,滑坡體相對(duì)左、右側(cè)明顯向下凹陷,易于匯水。

(3) 大氣降雨:該區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候,降水量集中在每年5月—9月,多年月平均降雨量77.8 mm,雨量充沛。大氣降水充填坡體中后緣裂縫,在裂縫處形成靜水壓力,在順滑面底部形成揚(yáng)壓力;另外降雨下滲軟化滑帶。整體對(duì)滑坡穩(wěn)定性不利。

(4) 人類工程活動(dòng):主要表現(xiàn)為前緣切坡、臨空,抗滑段土體挖減,滑坡穩(wěn)定性降低。

2.2 成因機(jī)制與破壞模式

從滑坡變形破壞特征上看,受緩傾軟弱面控制及蠕滑作用影響,坡體發(fā)育變形裂縫,當(dāng)斜坡內(nèi)裂隙充水,層間軟弱面強(qiáng)度降低,在異常水壓力作用下,坡體沿下伏軟弱面向坡前臨空方向平移滑移,滑移體迅速滑落發(fā)生解體,蠕變過(guò)程較為短暫,產(chǎn)生拉裂帶,解體特征明顯,變形破壞模式屬滑移—拉裂。從滑坡的變形破壞過(guò)程看,中前部塊體先發(fā)生變形破壞滑動(dòng),屬牽引式滑坡;起動(dòng)機(jī)制為暴雨條件下在拉裂帶內(nèi)靜水壓力和沿滑移面空隙水揚(yáng)壓力的聯(lián)合作用下產(chǎn)生的平推式滑坡(圖3)。

圖3 平推式滑坡演化過(guò)程示意圖[2-3]Fig.3 Schematic diagram of evolution process of translational gliding landslidea.滑移—壓致拉裂型;b.正常雨季空隙水壓力分布狀況;c.特大暴雨空隙水壓力分布狀況;d.平推滑動(dòng)、制動(dòng)。

3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與發(fā)展趨勢(shì)分析

3.1 穩(wěn)定性宏觀判斷

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查訪問(wèn),根據(jù)前述坡體變形特征,結(jié)合滑坡現(xiàn)狀,初判天然工況下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);暴雨時(shí),拉裂縫(帶)內(nèi)充水、匯水,滑坡易失穩(wěn);地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 穩(wěn)定性定量計(jì)算

3.2.1 參數(shù)取值

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果、當(dāng)前變形情況穩(wěn)定性反分析,結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn),滑坡穩(wěn)定性計(jì)算相關(guān)的巖土體物理力學(xué)參數(shù)取值見(jiàn)表1。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算相關(guān)參數(shù)取值

3.2.2 計(jì)算工況

(1) 工況1:自重(天然工況);

(2) 工況2:自重+暴雨(暴雨工況,裂縫充水,坡體1/3飽水);

(3) 工況3:自重+地震(地震工況,地震基本烈度Ⅶ度,a=0.05g)。

3.2.3 計(jì)算模型

在1-1＇ 剖面中,分別針對(duì)中前緣滑體(塊)H1、整體滑坡H及后緣滑體(塊)H2,采用巖質(zhì)滑坡經(jīng)典二維方法計(jì)算模型(圖4)。其中,暴雨工況下滑坡體受地下水作用力示意見(jiàn)圖5。

圖4 巖質(zhì)滑坡經(jīng)典二維穩(wěn)定性計(jì)算簡(jiǎn)圖[4]Fig.4 Calculation diagram of two-dimensional stability of rock landslide

圖5 暴雨工況下滑坡受地下水作用力示意圖Fig.5 Schematic diagram of groundwater force in rainstorm condition

穩(wěn)定性計(jì)算公式:

(1)

剩余下滑推力計(jì)算公式[5]:

P=KS·T-R

(2)

式中:P為滑坡剩余下滑推力;T為下滑力;R為抗滑力;KS為安全系數(shù)。

3.2.4 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述公式,考慮滑坡內(nèi)部與整體關(guān)系單純計(jì)算分析時(shí),各工況下滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及剩余推力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

(1) 中前緣滑體(塊)H1的穩(wěn)定性較整體滑坡H差,與實(shí)際變形及宏觀判斷一致;后緣滑體(塊)H2穩(wěn)定性分析前提是基于前緣H1已經(jīng)失穩(wěn)臨空條件。故:從工程角度評(píng)價(jià)該滑坡穩(wěn)定性,以中前緣滑體(塊)H1的穩(wěn)定性為基準(zhǔn)。

(2) 天然工況下,滑坡穩(wěn)定系數(shù)為1.166,處于穩(wěn)定狀態(tài);暴雨工況下,拉裂縫(帶)充水高度達(dá)0.8 m,即0.6倍中部裂縫深度,1倍后緣裂縫深度時(shí),滑坡穩(wěn)定性系數(shù)為0.996,失穩(wěn)狀態(tài),設(shè)計(jì)剩余下滑推力為29.32 kN/m;地震工況下,滑坡穩(wěn)定系數(shù)為1.122,處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及推力計(jì)算結(jié)果

注:1)暴雨工況下,拉裂縫(帶)充水高度為L(zhǎng)1、L2拉裂縫(帶)同時(shí)充水;0.6h1=h2時(shí),L1已充滿;繼續(xù)充水時(shí),L1充水高度不變;2)計(jì)算H2穩(wěn)定性時(shí),假定前緣H1已經(jīng)失穩(wěn),其前緣臨空。

3.3 滑坡發(fā)展趨勢(shì)分析

滑坡變形發(fā)展至今,經(jīng)歷了幾次局部滑動(dòng)調(diào)整,尤其2009年7月暴雨誘發(fā)較大規(guī)?；瑒?dòng),坡體位能已得到一定的釋放。但目前拉裂縫(帶)已充水、排水不暢,在后續(xù)遇暴雨異常水頭的不利條件下存在潛在失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。

4 滑坡防治對(duì)策

結(jié)合滑坡區(qū)地形地貌、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、規(guī)模及平推式滑坡變形破壞機(jī)理,在滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上,充分考慮防治工程方案的技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)合理性,提出如下兩種比選方案:方案一為裂縫充填+擋土墻+截排水。對(duì)坡體上寬大裂縫進(jìn)行粘土充填,同時(shí)在滑坡剪出口坡腳臨空處設(shè)置抗滑擋墻,并輔以后緣外圍截排水措施。方案二為由于滑坡體積比較小,沿順層的平面進(jìn)行切方。綜合對(duì)比后推薦方案二,切方應(yīng)急排危處置滑坡。

[1] 徐邦棟.滑坡分析與防治[M].北京:中國(guó)鐵道出版社,2001.

[2] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].2版.北京:地質(zhì)出版社,1994.

[3] 王思敬,黃鼎成.中國(guó)工程地質(zhì)世紀(jì)成就[M].北京:地質(zhì)出版社,2004.

[4] 肖樹(shù)芳,楊淑碧.巖體力學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1987.

[5] 中華人民共和國(guó)地質(zhì)礦產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)組.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范:DZ/T 0219—2006[S].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

(責(zé)任編輯：陳姣霞)

Stability Evaluation of a Bedded Rock Landslide in Northern Sichuan

LU Hongpei1, HU Zhengtao2,3, TANG Liping3

(1.Geo-environmentalMonitoringStation,GanziPrefecture,Kangding,Sichuan626000; 2.LandandResourcesBureauofGanziPrefecture,Kangding,Sichuan626000; 3.HydrogeologicalTeamofSichuanMetallurgicalGeology&ExplorationBurean,Chengdu,Sichuan611730)

Affected by the “5·12” Wenchuan earthquake,coupled with the slope cutting at the toe for the construction of resettlement areas,sliding and fracturing deformation of a bedded rock landslide in northern Sichuan Province intensifies.Large scale sliding is induced by heavy rainfall in 2009.Pull trough appear in the middle of the landslide,the cracks of the trailing edge and the left side increased and linked up.The deformation and failure mode of the landslide is sliding and fracturing.Starting mechanism is translational slide combined hydrostatic pressure at cracking zone with pore water uplift pressure along the slip surface in heavy rain.The stability of landslide is stable in natural conditions.Finally, the treatment schemes for the landslide are put forward:one is crack filling and retaining wall and drainage,the other is slope cutting.Cutting slope along the bedding plane for emergency disposal of landslide is recommended after the technical and economic comparison.

bedded rock landslide; translational slide; genetic mechanism; stability evaluation; countermeasures

2015-08-26;改回日期:2015-10-14

四川省地震災(zāi)區(qū)第五批重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急勘查項(xiàng)目(川國(guó)土資函[2010]76號(hào))。

盧洪沛(1982-),男,助理工程師,環(huán)境工程專業(yè),從事地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境地質(zhì)工作。E-mail:79023340@qq.com

P642.22; P694

A

1671-1211(2016)02-0194-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.013

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1056.008.html 數(shù)字出版日期:2016-03-03 10:56