震后川西某城區(qū)山體滑坡應(yīng)急工程處置對策

趙德富,胡正濤,周杰,趙昌坤(四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì)，成都 611730)

震后川西某城區(qū)山體滑坡應(yīng)急工程處置對策

趙德富,胡正濤,周杰,趙昌坤
(四川省冶金地質(zhì)勘查局水文工程大隊(duì)，成都 611730)

受地震誘發(fā)，川西某城區(qū)山體發(fā)生滑坡。通過監(jiān)測、工程地質(zhì)測繪、鉆探與錨索試驗(yàn)孔揭露等多種應(yīng)急勘查手段，查明滑坡基本特征，分析變形影響因素和破壞模式。在此基礎(chǔ)上，按應(yīng)急治理“三邊”工程原則，擬定工程處置方案，根據(jù)穩(wěn)定性與推力計(jì)算結(jié)果，動態(tài)設(shè)計(jì)，信息化施工。監(jiān)測表明，工程治理效果良好。該例可為該區(qū)域類似滑坡應(yīng)急工程治理提供借鑒。

川西；震后滑坡；穩(wěn)定性評價；應(yīng)急工程處置

2013年，受“8.28”、“8.31”地震影響，川西某城區(qū)林業(yè)局后山斜坡出現(xiàn)強(qiáng)烈變形并迅速發(fā)展，短短2 d坡體呈大面積下滑，前緣推移約3 m直抵林業(yè)局綜合樓，坡腳護(hù)坡?lián)鯄D壓錯斷?；乱坏├^續(xù)整體下滑，將嚴(yán)重威脅坡上2戶居民11人、坡腳林業(yè)局綜合樓內(nèi)162余人的生命及林業(yè)局綜合樓、進(jìn)出縣城唯一道路等財(cái)產(chǎn)的安全，直接、間接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)約1千萬元(圖1)。另外，考慮到少數(shù)名族地區(qū)社會安定問題，很有必要快速查清滑坡基本特征和識別變形影響因素與破壞模式，提出適宜應(yīng)急工程處置對策，準(zhǔn)確評價滑坡穩(wěn)定性，合理設(shè)計(jì)有序施工，達(dá)到徹底根治滑坡，保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全之目的。

圖1 滑坡全貌

1 滑坡基本特征

1.1 形態(tài)特征

滑坡處于青藏高原東南部橫斷山脈北段，川西高原高山峽(深)谷區(qū)，微地貌為中陡斜坡，縱向地形坡度30°～50°?；轮芙缜逦?，后緣以坡體上兩座藏民房中部拉張下錯裂縫為界(圖2)，頂部高程2 305 m；左、右側(cè)分別以各側(cè)民房下方垮塌為界，剪出口位于林業(yè)局綜合樓背后擋土墻坡腳處(圖3、圖4)，底部高程2 275 m，前后緣高差30 m，平面上呈“圈椅”狀?；掳l(fā)育在第四系冰水堆積物為主的地層中，長約45 m，寬約50 m，平均厚度約7 m，體積約1.6×104m3，滑向261°，屬小型淺層堆積層土質(zhì)滑坡(圖5)。

圖2 后緣右側(cè)民房垮塌

圖3 前緣坡體推擠

圖4 坡腳擋墻錯斷

1.2 物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

(1) 滑體：崩坡積堆積物(Q4col+dl)、冰水堆積物(Q3fgl)經(jīng)滑動堆積而成，主要為碎石土，成分為片巖、灰?guī)r及大理巖等，該層上部2～4 m范圍內(nèi)含泥量較高，其余含粉砂土，結(jié)構(gòu)疏松，粒徑較大，干，呈中間厚、兩邊薄狀。

(2) 滑帶：通過鉆孔揭露及預(yù)應(yīng)力錨索試驗(yàn)孔鉆進(jìn)速率和返出物綜合判斷，滑動帶位于上部碎塊石土與下部角礫石土間的相對軟弱接觸部位，約7～9 m處，局部見有地下水?；瑤林饕煞譃辄S色粉質(zhì)粘土夾角礫，礫石含量較少約15%左右，含水量較大，一般大于30%，天然狀態(tài)可塑，滑帶厚0.3～0.6 m?；嬲w呈折線狀，坡度為25°～45°。

(3) 滑床：主要為原狀更新世(Q3fgl)冰水堆積層，稍密、稍濕，透水性一般,完整性較好,主要成分為角礫石土，局部夾3～5 m大孤石，及較薄砂粒層，含泥質(zhì)成分，膠結(jié)一般，厚度較大，覆蓋于泥盆系基巖之上。

1.3 變形特征

通過調(diào)查訪問、巡視、簡易變形量測及專業(yè)地表位移監(jiān)測等手段，該滑坡變形有如下特征：

(1) 滑坡所在斜坡地帶，歷史上曾因坡上居民建房加載，受暴雨誘發(fā)，于1995年坡體發(fā)生過下滑。坡腳既有擋墻為綜合樓修建時開挖坡腳護(hù)坡修筑?！?.28”、“8.31”地震前，自然狀況下坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 滑坡應(yīng)急勘查平面布置圖

(2) 9月5日山體出現(xiàn)強(qiáng)烈變形破壞跡象，9月6日斜坡變形發(fā)展迅速，坡腳擋墻被破壞，前緣發(fā)生嚴(yán)重滑塌，至9月7日，擋土墻發(fā)生整體失穩(wěn)、錯段，向前推移約3 m，直抵林業(yè)局綜合樓墻體。后緣邊界處的下錯裂縫至10月1日時長約35 m、寬約70 cm、深約80 cm，兩側(cè)民房拉裂、下錯明顯，最大下錯達(dá)3.5 m，垮塌區(qū)存在繼續(xù)掉塊、落石現(xiàn)象?；麦w內(nèi)中后緣階梯狀臺坎下錯，局部護(hù)坡開裂。

(3) 專業(yè)地表位移監(jiān)測表明：①滑坡外圍監(jiān)測點(diǎn)均無明顯異常，可認(rèn)為滑坡外圍較為穩(wěn)定，變形范圍未發(fā)生擴(kuò)大。②整體上，滑坡啟動后初期變形滑動劇烈，后期地形上坡體較原先變緩，且坡腳綜合樓抵擋發(fā)揮一定阻滑作用，滑坡體變形速率趨緩并逐漸接近穩(wěn)定。③先期應(yīng)急處置實(shí)施預(yù)應(yīng)力錨索時，機(jī)械擾動、灌漿等因素對滑坡變形有影響，整體變形速率明顯較施工前有所增大。隨著后期錨索張拉工作開展及錨索工作運(yùn)行后變形明顯趨緩。

2 滑坡變形影響因素與破壞模式分析

2.1 變形影響因素

滑坡變形主要與其地形地貌、地層巖性、水體影響、人類工程活動及地震等因素密切相關(guān)。

(1) 地形地貌：滑坡區(qū)處于定曲河谷旁斜坡地帶，地形陡峻坡度30°～50°，滑動區(qū)前后緣高差30 m，前緣在城鎮(zhèn)建設(shè)中開挖形成高約8～10 m的臨空陡坎，建有擋墻。

(2) 地層巖性：坡體上覆第四系全新統(tǒng)的崩坡積堆積物(Q4col+dl)和更新世的冰水堆積物(Q3fgl)，下覆埋藏較深的泥盆系灰?guī)r。覆蓋層土體結(jié)構(gòu)較松散，由碎塊石、角礫，局部含大塊狀冰川漂礫及粉質(zhì)粘土夾角礫等物質(zhì)組成，呈層狀堆積，且含砂、礫的粘性土相對軟弱夾層順坡向傾斜?；鶐r受區(qū)域構(gòu)造形跡影響，巖石較為破碎。

(3) 水體影響：該區(qū)屬金沙江流域干熱河谷地帶，區(qū)域降水偏少，多年年均降雨量330.6 mm，降雨主要集中在6～9月。坡內(nèi)水體來源為地表的大氣降水及生產(chǎn)生活人工用水的入滲，和巖土體內(nèi)地下水的補(bǔ)給。地表水沿松散土石滲入坡體，使表層土體飽水，飽水土體自重加大。坡內(nèi)地下水對相對薄弱土層強(qiáng)度軟化，抗滑力減弱，上部土體極易沿軟弱土層失穩(wěn)滑動。另外，坡腳處既有擋墻未設(shè)置泄水孔，導(dǎo)致地下水排泄不暢，累積靜水壓力效應(yīng)很大。

(4) 人類活動：后緣修筑的2座2層藏民房填方加載和前緣綜合樓修建時開挖坡體，改變了斜坡原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，加之支護(hù)擋墻存在排水缺陷，另外，坡上居民生活污水無序排放及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉等等人類活動，對滑坡穩(wěn)定不利。

(5) 地震：2013年8月28日、8月31日云南、四川、西藏交接處連續(xù)發(fā)生M5.1、M5.9級地震，隨后該區(qū)余震不斷，多次發(fā)生M4級以上地震，造成該區(qū)地震烈度為VI度。地震致使滑坡土體松動，在自重作用下，疊加瞬時水平地震力，觸發(fā)坡體失穩(wěn)。

2.2 破壞模式分析

滑坡受地形地貌、地層巖性控制，水體、人類活動影響，地震觸發(fā)。臨空面附近特別是坡肩與坡腳部位，應(yīng)力較集中，坡體在以自重為主的應(yīng)力長期作用下，斜坡體向臨空面方向沿坡腳部位剪應(yīng)力集中帶形成剪切破裂面，并持續(xù)蠕動變形不斷擴(kuò)展，地表變形趨于明顯；地表水入滲、地下水徑流活動不斷加劇，滑帶土軟化，抗剪強(qiáng)度迅速降低；同時，由于地震作用，土體自穩(wěn)能力急劇下降，導(dǎo)致滑坡發(fā)生，屬于典型的推移式滑坡。

3 滑坡應(yīng)急工程處置的必要性與擬定方案

3.1 應(yīng)急工程處置的必要性

震后滑坡啟動，前期變形滑動迅速，已明顯造成坡肩房屋垮塌、后緣壁下錯，坡腳擋墻受損推移并擠壓前緣林業(yè)局綜合樓體。雖后期受坡腳已有建筑物阻擋，且坡體地形較原先變緩，坡體位能得到了一定的釋放，但滑動面已貫穿、滑帶土強(qiáng)度降低變?yōu)闅堄鄰?qiáng)度，滑坡仍處蠕滑變形階段。當(dāng)現(xiàn)狀下滑坡在水體長期作用或遇地震影響下，或當(dāng)對震后綜合樓修復(fù)需拆除受推擠破壞的擋墻時，滑坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，將繼續(xù)威脅居民生命財(cái)產(chǎn)和房屋、辦公樓、城區(qū)道路等安全。快速開展應(yīng)急工程處置工程，盡快發(fā)揮防災(zāi)減災(zāi)效益，顯得很必要。

3.2 應(yīng)急工程處置擬定方案

按照“邊勘查、邊設(shè)計(jì)、邊施工”(以下簡稱“三邊”)搶險救災(zāi)應(yīng)急管理模式，全過程實(shí)施監(jiān)測，勘查同時，動態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工。同時，處置治理工程必須安全可靠，徹底根治，不留隱患，保護(hù)環(huán)境。另外，盡量因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，配合城區(qū)總體發(fā)展規(guī)劃，美化環(huán)境。應(yīng)急工程處置擬定的總體方案為：“中下部預(yù)應(yīng)力錨索+前緣樁板墻+格構(gòu)護(hù)坡+后緣截排水溝”，輔以必要的臨時防護(hù)工程措施(圖8、圖9)。

(1) 先期應(yīng)急處置時，實(shí)施中下部預(yù)應(yīng)力錨索工程及后緣截水溝。其中，錨索作為永臨結(jié)合工程，搶險時中部攔腰止滑，致滑坡達(dá)到基本穩(wěn)定，保障后續(xù)坡腳抗滑樁施工安全，同時，滑坡綜合治理體系長期運(yùn)行時，分擔(dān)部分推力。

(2) 后續(xù)應(yīng)急綜合治理時，實(shí)施板樁墻和坡面錨桿格構(gòu)護(hù)坡(含植草綠化)等工程。其中：樁板墻作為永久工程，錨桿格構(gòu)護(hù)坡及截排水溝作為綜合防護(hù)工程，被動防護(hù)網(wǎng)為臨時安全防護(hù)工程。

4 滑坡應(yīng)急工程處置穩(wěn)定性評價與推力計(jì)算

4.1 計(jì)算模型與工況

布設(shè)1剖、2剖和3剖等3條縱剖面，代表性穩(wěn)定性計(jì)算模型及條分情況見圖6、圖7。

圖7 代表性穩(wěn)定性計(jì)算模型(2-2′剖)

計(jì)算工況選取時，考慮天然、暴雨和地震3種情形。(1)工況1：自重(天然工況)；(2)工況2：自重+暴雨(暴雨工況，坡體按表層飽水計(jì)<據(jù)表部土體滲透性及周邊類似工程，取1/3滑體厚度飽和>)；(3)工況3：自重+地震(地震工況，地震基本烈度Ⅶ度，a=0.1 g)。

4.2 參數(shù)取值

滑體重度宜采取容積法大型重度試驗(yàn)測得；滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)可采用試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比與反演結(jié)合的方法確定。對中、小型規(guī)模，且結(jié)構(gòu)簡單的滑坡，當(dāng)滑坡處于整體暫時穩(wěn)定～變形狀態(tài)，或整體變形～滑動狀態(tài)時，方可反演分析，此時可采用如下公式進(jìn)行反演：

(1)

(2)

式中，φ為滑帶土的內(nèi)摩擦角(°)；C為滑帶土的內(nèi)聚力(kPa)；F為根據(jù)計(jì)算工況給定的穩(wěn)定系數(shù)；L為滑帶的總長度(m)；Wi為第i條塊的重量(kN/m)；αi為第i條塊滑面傾角(°)。

根據(jù)前述滑坡體規(guī)模大小、結(jié)構(gòu)特征及變形特點(diǎn)，該滑坡具有適宜的反演條件。結(jié)合滑帶土特點(diǎn)及室內(nèi)剔除粗顆粒試驗(yàn)結(jié)果，采用公式(2)，對滑帶土滑動前峰值強(qiáng)度和滑動后殘余強(qiáng)度進(jìn)行反演分析，具體見表1。

表1 滑坡滑帶土強(qiáng)度參數(shù)取值反演分析

滑體土重度通過現(xiàn)場大重度試驗(yàn)測得，滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)以反演分析為主，結(jié)合試驗(yàn)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比綜合確定。該滑坡穩(wěn)定性計(jì)算相關(guān)參數(shù)綜合取值見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算相關(guān)參數(shù)取值

4.3 設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值

根據(jù)應(yīng)急治理的工程類型、實(shí)施順序、階段目的及其長期發(fā)揮效應(yīng)等特點(diǎn)，結(jié)合危害對象的重要性、潛在受災(zāi)損失及施工難度等規(guī)定，滑坡應(yīng)急治理工程設(shè)計(jì)安全系數(shù)取值見表3。

表3 滑坡應(yīng)急工程處置設(shè)計(jì)安全按系數(shù)取值

4.4 穩(wěn)定性評價與推力計(jì)算

采用不平衡推力傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)和推力，計(jì)算結(jié)果見表4～7。

(1) 現(xiàn)狀下，考慮墻前抵至房屋的抗力時，1、2、3剖天然工況下均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況處于失穩(wěn)狀態(tài)，地震工況大部分處于失穩(wěn)狀態(tài)。

(2) 不考慮坡腳已有擋墻及房屋的抗滑阻擋作用時，1、2、3剖各工況下均處于失穩(wěn)狀態(tài)。

(3) 預(yù)應(yīng)力錨索部分：先期臨時應(yīng)急搶險計(jì)算錨固力時，設(shè)計(jì)推力為240～360 kN/m；整體綜合治理工程設(shè)計(jì)期內(nèi)運(yùn)行時，考慮預(yù)應(yīng)力錨索部分有效抗滑作用時對應(yīng)的設(shè)計(jì)推力為170～280 kN/m。

(4) 抗滑樁部分：各工況下滑坡推力天然工況下183.9～248.7 kN/m；暴雨工況下208.2～289.3 kN/m；地震工況下182～245.8 kN/m。

表4 考慮墻前抵至房屋的抗力時滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果

表5 不考慮坡腳已有擋墻及房屋的抗滑阻擋作用時滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果

表6 預(yù)應(yīng)力錨索抗滑時設(shè)計(jì)滑坡推力計(jì)算

表7 抗滑樁設(shè)計(jì)時滑坡推力計(jì)算

5 滑坡應(yīng)急工程處置實(shí)施效果

按照擬定應(yīng)急工程處置方案，根據(jù)穩(wěn)定性與推力計(jì)算結(jié)果，結(jié)合監(jiān)測、施工動態(tài)揭露，依據(jù)規(guī)范對錨索、樁板墻、格構(gòu)護(hù)坡及截排水、坡面植草綠化、臨時防護(hù)等工程進(jìn)行了設(shè)計(jì)(圖8)。應(yīng)急工程處置從2013年10月份開始陸續(xù)實(shí)施至年底實(shí)施完畢(圖9)，順利保障了直接受威脅的綜合樓居民及城區(qū)過往市民的平安。通過施工監(jiān)測及后續(xù)試運(yùn)行效果監(jiān)測表明，該應(yīng)急工程設(shè)計(jì)合理可靠，治理及時得當(dāng)，整體實(shí)施效果良好，發(fā)揮良好防災(zāi)效應(yīng)，受到當(dāng)?shù)卣皣临Y源部門的肯定，同時，為該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理樹立標(biāo)桿。

圖8 應(yīng)急治理工程縱剖面圖(1-1′剖)

圖9 應(yīng)急工程治理后效果圖

6 結(jié)語

(1) 地質(zhì)災(zāi)害治理是典型的“非標(biāo)準(zhǔn)”工程，該滑坡應(yīng)急工程處置時，按搶險救災(zāi)模式實(shí)行“三邊”工程是適宜的。

(2) 通過應(yīng)急工程地質(zhì)測繪、勘探及變形監(jiān)測等手段，結(jié)合場地條件，考慮先“止滑”再“穩(wěn)定”原則，采取應(yīng)急搶險與綜合治理相結(jié)合方式，針對各類治理工程特點(diǎn)，根據(jù)穩(wěn)定性與推力計(jì)算結(jié)果，動態(tài)設(shè)計(jì)，快速有序?qū)嵤╊A(yù)應(yīng)力錨索、樁板墻及護(hù)坡等的應(yīng)急工程處置方案。

(3) 工程處置實(shí)施效果良好，有力保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，發(fā)揮很好國土防災(zāi)減災(zāi)效益。

(4) 該例中冰水堆積地層滑帶參取值、錨索試驗(yàn)孔揭露滑帶手段試用及滑坡應(yīng)急工程處置方案的選用等，可為該區(qū)域類似滑坡應(yīng)急工程治理提供借鑒。

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[9] 國家地震局:“云南香格里拉、德欽-四川得榮交界5.9級地震烈度圖”[EB/OL].http://www.cea.gov.cn/publish/dizhenj/124/196/20130906092904774116859/index.html,2013,9.

作者簡介：趙德富(1966- )，男，大學(xué)本科，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)工作。 E-mail:scyjswd602@163.com

COUNTERMEASURES OF EMERGENCY TREATMENT OF LANDSLIDE TRIGGERED BY THE EARTHQUAKE IN A CITY OF WESTERN SICHUAN

ZHAO De-fu，HU Zheng-tao，ZHOU Jie，ZHAO Chang-kun
(Hydrogeological Team of Sichuan Metallurgical Geology&Exploration Burean，Chengdu 611730,China)

Affected by the earthquake, the landslide occurred in a city of Western Sichuan.Through a variety of emergency exploration tools,such as monitoring, engineering geological mapping, drilling and anchor test hole, and so on , the basic characteristics of the landslide and analysis of deformation factors and failure mode is identified. On this basis, according to the “three side” engineering principles of emergency management, the project management plan is developed; Meanwhile, dynamic design and information construction are carried out according to the stability and thrust calculation results.Monitoring shows that the effect of project management is good. This example can provide reference for the similar landslide emergency engineering management in the region.

Western Sichuan; landslides triggered by the earthquak; stability evaluation; emergency treatment

1006-4362(2016)04-0076-08

2016-08-20改回日期： 2016-09-27

P642.22

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