三峽庫(kù)區(qū)某變形體穩(wěn)定性分析與治理措施

孟照蔚, 程心意, 肖東佑, 劉 彬, 呂國(guó)偉

((長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢),湖北 武漢 430010)

三峽庫(kù)區(qū)某變形體穩(wěn)定性分析與治理措施

孟照蔚, 程心意, 肖東佑, 劉 彬, 呂國(guó)偉

((長(zhǎng)江巖土工程總公司(武漢),湖北 武漢 430010)

針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)萬(wàn)州某變形體工程的地質(zhì)、巖體結(jié)構(gòu)等特征,分析變形體形成原因,并對(duì)其典型剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。通過(guò)采用抗滑樁、錨桿、格構(gòu)護(hù)坡、坡頂截水等綜合治理措施,提高變形體整體穩(wěn)定性。實(shí)踐證明,這些措施可以消除變形體的安全隱患,取得了較好的治理效果。

變形體;平面滑動(dòng);穩(wěn)定性;治理措施

三峽庫(kù)區(qū)移民城鎮(zhèn)建設(shè)過(guò)程中,形成了較多高切坡。受巖土體強(qiáng)度、切坡高度、開(kāi)挖方式及工程處理措施等因素的影響,高切坡變形引發(fā)的崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害時(shí)有發(fā)生,直接影響附近居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,必須進(jìn)行治理。

三峽庫(kù)區(qū)某變形體位于重慶市萬(wàn)州,該變形體總體形態(tài)呈“箕形”狀(圖1),高度29～40 m,橫寬約96 m,縱長(zhǎng)約60 m,坡度約35°～47°。變形體面積約5 760 m2,厚2.0～4.6 m,平均厚度3.5 m,體積約為2.016×104m3。該變形區(qū)域后緣坡頂及前緣坡面均發(fā)生變形開(kāi)裂,嚴(yán)重威脅坡底居民住房、坡頂天然氣干管及國(guó)防光纜的安全。

1 基本地質(zhì)條件

變形體前緣出現(xiàn)小范圍撓曲現(xiàn)象,巖層傾角從38°突變?yōu)?0°后又變?yōu)?8°。撓曲寬度約16 m,該范圍內(nèi)巖體破碎(圖2)。

圖1 變形體平面示意圖Fig.1 Sketch plane of deformation

圖2 變形體前緣撓曲Fig.2 The flexure in the leading edge of deformation

2 變形體基本特征

2.1 物質(zhì)組成

變形體巖性主要為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組砂巖和粉砂質(zhì)泥巖,局部坡體上覆蓋第四系殘坡積粉質(zhì)粘土。變形體區(qū)內(nèi)巖層產(chǎn)狀339°∠37°,巖層層面平直光滑、微起伏,無(wú)膠結(jié),少許泥膜覆蓋,結(jié)合很差,為軟弱結(jié)構(gòu)面。

2.2 變形特征

變形體坡頂、坡面及坡腳均可見(jiàn)變形開(kāi)裂跡象。坡頂裂縫延伸82～85 m,沿邊坡走向在表層殘坡積粉質(zhì)粘土層中展布,裂縫寬度1～50 cm,下挫5～8 cm,在降雨時(shí)有加劇跡象;中部坡面可見(jiàn)表層混凝土隆起開(kāi)裂,沿邊坡走向延伸長(zhǎng)度約12 m;中下部地段,由于前緣開(kāi)挖,邊坡順向臨空,受裂隙切割沿巖層層面發(fā)生表層垮塌,形成長(zhǎng)約15 m的拉張裂縫。

3 穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

3.1 形成原因分析

變形體的形成及其發(fā)展,既受其不良地質(zhì)基礎(chǔ)控制,又受到降雨及人類(lèi)工程活動(dòng)等外界因素的誘發(fā)與影響。

3.1.1 不良地質(zhì)基礎(chǔ)

變形體巖性為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組砂巖及粉砂質(zhì)泥巖互層,這種軟硬相間地層屬易滑地層;巖層產(chǎn)狀339°∠37°,為順向坡;巖層層面平直光滑、微起伏,無(wú)膠結(jié),少許泥膜覆蓋,結(jié)合很差,為軟弱結(jié)構(gòu)面。同時(shí),巖體節(jié)理裂隙發(fā)育,將巖層切割成不規(guī)則的塊體,使其整體性降低,為地表水的入滲及變形體的形成創(chuàng)造了有利條件。變形體后緣形成的拉裂縫走向與巖層走向基本一致,巖層層面為變形體后緣拉裂縫形成的主控因素,變形體沿著巖層層面方向滑動(dòng)。

變形體前緣存在一處小的撓曲范圍,撓曲寬度約16 m,該范圍內(nèi)巖體破碎。從一定程度上為后部巖體變形提供了空間,不利于巖體穩(wěn)定。

3.1.2 降雨作用

該區(qū)多年平均降雨量1 319.8 mm,其中5—9月降雨量占全年降水量的70%,短期集中降雨易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。在降雨時(shí),雨水下滲,一方面變形體重量增加,另一方面雨水入滲后在相對(duì)隔水層頂面賦存,長(zhǎng)期軟化隔水層頂面,使其層面抗剪強(qiáng)度降低,形成軟弱結(jié)構(gòu)面,同時(shí)形成一定的動(dòng)、靜水壓力,從而增大變形體的下滑力,降低變形體穩(wěn)定性。

3.1.3 人類(lèi)工程活動(dòng)

開(kāi)挖形成臨空邊坡等容易對(duì)變形體的穩(wěn)定性造成不利影響。

3.2 穩(wěn)定性計(jì)算

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》表3.2.1、表5.3.2,確定該變形體安全等級(jí)為二級(jí),邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.30。

3.2.1 計(jì)算公式

采用平面滑動(dòng)法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》A.0.2,計(jì)算簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

圖3 平面滑動(dòng)法簡(jiǎn)圖Fig.3 The diagram for plane sliding method

式中:F為穩(wěn)定系數(shù);G為滑塊重度(kN/m3);Gb為地表荷載(kN/m3);θ為滑面傾角(°);φ為結(jié)構(gòu)面內(nèi)摩擦角(°);C為結(jié)構(gòu)面粘聚力(kPa);l為結(jié)構(gòu)面長(zhǎng)度(m);hw為后緣裂隙水頭高度(m)(裂隙深度的1/2～2/3);rw為水的重度(N/m3)。

3.2.2 計(jì)算參數(shù)

據(jù)試驗(yàn)成果并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn),變形體巖土體容重取值如下,結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度計(jì)算值見(jiàn)表1。

天然、飽和狀態(tài)下,變形體土體容重(γ)取值分別為19.5 kN/m3、 19.8 kN/m3,變形體砂巖巖體容重(γ)取值分別為24.8 kN/m3、 25.5 kN/m3。

表1 結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)計(jì)算值

3.3 計(jì)算結(jié)果與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

對(duì)變形體典型剖面進(jìn)行計(jì)算(圖4),穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2。

圖4 典型剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.4 The calculation diagram of typical profile

表2 變形體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

Table 2 Calculation results of deformation stability

項(xiàng)目潛在滑動(dòng)面1-1′2-2′3-3′穩(wěn)定性系數(shù)(暴雨工況)1．121．081．13變形體剩余推力/(kN·m-1)(暴雨工況)102．42338．7398．46

穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明,該變形體在暴雨工況下,處于欠穩(wěn)定狀態(tài),坡面巖體可能沿潛在滑面發(fā)生滑移,從坡腳處剪出。

4 防護(hù)措施

變形體前緣坡腳及后緣坡頂已經(jīng)出現(xiàn)明顯變形,急需對(duì)坡腳進(jìn)行加固處理,防止變形體從前緣坡腳剪出。因變形體剩余下滑推力過(guò)大,單靠錨桿無(wú)法滿足穩(wěn)定性要求,故在坡腳設(shè)置抗滑樁。樁間設(shè)置擋板。樁后回填碎石土并碾壓密實(shí),形成對(duì)坡腳臨空面的反壓。

對(duì)變形體表面進(jìn)行清理,并采用錨桿和格構(gòu)對(duì)坡面進(jìn)行加固,防治變形體發(fā)生淺層滑移并從抗滑樁頂部剪出(圖5)。同時(shí)在坡頂部及周邊設(shè)置截排水工程,將坡頂匯水及時(shí)引出變形范圍。

圖5 變形體治理措施典型剖面圖Fig.5 The typical profile diagram of treatment for deformation

抗滑樁受力計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖6、圖7所示,可以看出,抗滑樁主要受變形體推力作用,受力最大處位于嵌固段附近?；靥罘磯汉?抗滑樁與樁后填土共同抵擋變形體推力。

圖6 變形體推力作用下抗滑樁計(jì)算結(jié)果Fig.6 The calculation results of anti-slide pile under landslide thrust

設(shè)計(jì)抗滑樁為方樁,樁間距為4 m,截面尺寸1.5 m×2.0 m?？够瑯兑曰鶐r層為嵌固段,嵌固長(zhǎng)度約1/2樁長(zhǎng)左右?？v向鋼筋為直徑32 mm的HRB400級(jí)螺紋鋼筋,架立筋為直徑20 mm的HRB400級(jí)螺紋鋼筋,箍筋為直徑14 mm的HRB400級(jí)鋼筋,混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

圖7 庫(kù)倫土壓力作用下抗滑樁計(jì)算結(jié)果簡(jiǎn)圖Fig.7 The calculation results of anti-slide pile under Coulomb soil pressure

樁間擋板單跨長(zhǎng)度3.6 m,板頂平樁頂,厚度400 mm。每塊擋板(1 m高)均逢中設(shè)置1處排水孔,孔徑91 mm,傾斜10% 。擋板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。擋板施工完畢后應(yīng)立即在樁后采用碎石土回填并碾壓密實(shí)。

變形體坡頂設(shè)置混凝土截水溝,匯入坡腳排水系統(tǒng)。

5 結(jié)語(yǔ)

(1) 通過(guò)對(duì)變形體物質(zhì)組成、變形特征的研究,以及對(duì)變形體形成原因的分析,確定了變形體失穩(wěn)破壞模式,選取了典型剖面進(jìn)行相應(yīng)的穩(wěn)定性計(jì)算。

(2) 采用抗滑樁支擋、錨桿加固、格構(gòu)植被護(hù)坡、坡頂截水等措施對(duì)變形體進(jìn)行綜合治理,效果良好。

[1] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范:GB 50021—2001[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2002.

[2] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范:GB50330—2013[S].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2013.

[3] 程心意,張?zhí)K,雷世兵,等.店子組滑坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及防治對(duì)策研究[J].資源環(huán)境與工程,2015,29(5):620-623.

(責(zé)任編輯：陳文寶)

Stability Analysis and Control Measures of a Deformationin Three Gorges Reservoir Area

MENG Zhaowei， CHENG Xinyi， XIAO Dongyou， LIU Bin， LU Guowei

(ChangjiangGeotechnicalEngineeringCorporation，Wuhan，Hubei430010)

According to the geological，rock mass structures of a deformation project in Three Gorges Reservoir Area，the authors analyse the formation reasons of deformation，and make stability calculation of typical profile. To improve the stability of whole deformation，it can take measures such as anti-slide pile，rock bolts，lattice protection slope，water interception project on the top of slope and some comprehensive control measures. It is proved that those measures can eliminate safe hidden troubles of deformation and achieve great control effects.

deformation；planar sliding；stability；control measures

2016-06-15;改回日期:2016-06-21

孟照蔚(1982- ),男,工程師,巖土工程專(zhuān)業(yè),從事巖土工程設(shè)計(jì)工作。E-mail:11097319@qq.com

TU433; TU441+.35

A

1671-1211(2016)05-0766-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.022

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1433.006.html 數(shù)字出版日期:2016-08-10 14:33