大關(guān)縣某道路滑坡穩(wěn)定性評價及治理方案

韓飛

關(guān)鍵詞：大關(guān)縣；某道路滑坡；穩(wěn)定性評價；危害性；治理方案

1 地質(zhì)環(huán)境條件

擬建場地地處大關(guān)縣木桿鄉(xiāng)向陽村，有公路直達，交通較為便利。項目區(qū)地處細沙溪沖洪積地貌邊緣，細沙溪位于項目區(qū)東側(cè)滑坡坡腳，流經(jīng)方向為從場地邊緣南東向到北西方向，細沙溪雨季水量較大，勘查期間水量較小，細沙溪及其支溝大部分河堤已進行支護[1]。分布地層主要有第四系人工填土、第四系沖洪積層、古生界二疊系下統(tǒng)茅口組?？辈閰^(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，屬單斜構(gòu)造，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有斷層、褶皺構(gòu)造發(fā)育，區(qū)域內(nèi)活動斷裂形跡表現(xiàn)為灑漁河斷裂。依據(jù)結(jié)構(gòu)和強度特征，將項目區(qū)內(nèi)分布的地層劃分為土體和巖體兩大工程地質(zhì)類型，結(jié)合各地層時代巖性差異、組合的不同、物理力學(xué)性質(zhì)指標以及工程地質(zhì)特征的差異，將項目區(qū)內(nèi)出露地層劃分為松散土體與巖體兩大類。其中，土體根據(jù)成因及巖性組合分為兩個工程地質(zhì)巖組；巖體根據(jù)巖性、巖體結(jié)構(gòu)及強度分為一個工程地質(zhì)巖組。根據(jù)項目區(qū)含水介質(zhì)的不同及地下水賦存形式和水動力條件的差異，將區(qū)內(nèi)地下水劃分為孔隙水和裂隙水兩大類。項目區(qū)人類工程活動主要為工程建設(shè)、耕作及道路建設(shè)等，對地質(zhì)環(huán)境的改變和影響較強烈。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡發(fā)育形態(tài)與結(jié)構(gòu)特征

滑坡處地形現(xiàn)為自然緩坡，坡度在20°～40°。根據(jù)滑坡形態(tài)，滑坡表層主要由人工堆積填土形成，坡體形態(tài)整體呈上陡下緩的緩坡狀，坡體上部后緣5.00～10.00 m坡度為30°～40°，出露巖性主要為人工堆積雜填土及沖洪積粘土；坡體中下部坡度為20°～30°，坡體中部較緩，出露巖性主要為人工堆積雜填土。坡體平面走向大致呈東—西向。坡寬60.00 m，坡向105°，滑坡長107.00 m。坡頂后緣為道路，最大標高1 194.85 m。坡腳前緣為細沙溪溝谷，當(dāng)前該段未治理，標高1 163.67 m，滑坡最大高差31.18 m。受降雨入滲及坡頂人類工程振動影響，該段滑坡中易發(fā)生滑動破壞，對坡頂建筑、道路及來往車輛影響較大[2]。

滑坡整體平均坡度約35°，后緣高4.00～8.00 m，受滑坡拉裂作用，坡頂?shù)缆肪植颗R空，巖性為填土及粘土，邊坡為順向坡，受坡體滑動作用，拉裂縫發(fā)育，坡面左右兩側(cè)拉裂縫寬10.0～15.0 cm，后緣呈多級拉裂縫，拉裂縫寬10.0～30.0 cm（該裂縫經(jīng)初步回填處理，現(xiàn)狀不明顯），坡體被切割成條狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)破碎，滑坡體厚4.00～8.00 m。滑坡體體積為107×55×6=35 310 m3，屬小型滑坡。該滑坡現(xiàn)處于蠕動階段后期，前緣滑動堵塞細沙溪河道，后緣拉裂道路及民房基礎(chǔ)，隨著雨季來臨，隨時會進入滑動期，發(fā)生災(zāi)害的可能性較大，威脅對象為坡頂?shù)缆贰⒚穹考斑^往工程車輛，阻礙工程進度，后果嚴重，危險性較大[2]。

據(jù)勘查資料，該滑坡坡體上部為第四系堆積填土及粘土，主要組分為碎石土及粘土，松散—稍密，稍濕，厚6.00～17.00 m；下部為中風(fēng)化灰?guī)r，風(fēng)化較強烈，裂隙較發(fā)育。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，該滑坡現(xiàn)主要為淺層人工堆積填土滑坡，中下部由于工程棄土不合理堆載引發(fā)滑坡后，對上部坡體形成進一步牽引式滑動，現(xiàn)趨于較穩(wěn)定，但在坡頂車輛動荷載及雨水作用下可能進一步發(fā)生滑坡。

2.2 坡體水文地質(zhì)特征

組成坡體的主要物質(zhì)為透水不含水的填土及粘土，在自然條件下，大氣降水是滑坡區(qū)地下水的主要補給來源[3]。粘土具有較弱的滲透性，上層填土下滲的雨水極易在粘土表層形成上層滯水，并形成軟弱結(jié)構(gòu)面，往往成為滑坡、垮塌發(fā)生的主要動力作用之一。

2.3 巖土體物理力學(xué)性質(zhì)及參數(shù)建議

滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)建議值結(jié)合試驗成果及反算結(jié)果，在經(jīng)驗類比的基礎(chǔ)上綜合確定，如表1所示。

3 形成條件及變形影響因素分析

該滑坡變形破壞的主要影響因素包括地形地貌、地層巖性、降雨、地震以及人類工程活動等。

3.1 地形地貌

區(qū)內(nèi)滑坡發(fā)育區(qū)位于大關(guān)縣北部，屬構(gòu)造剝蝕斜坡地貌，是地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)段。據(jù)調(diào)查，項目區(qū)滑坡坡高約32.00 m，前緣坡度在20°～30°，后緣坡度在30°～50°，具備不利于其穩(wěn)定的臨空條件，坡頂為居民房及國道，動靜荷載加劇了坡體不穩(wěn)定性，坡體斷面呈上陡下緩的階臺狀。適宜的坡度和一定的高差是導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)破壞的基本條件，為滑坡的變形破壞創(chuàng)造了有利的地形條件。

3.2 地層巖性

根據(jù)勘查，組成滑坡坡體的物質(zhì)以人工堆積碎石土和粘土為主。其中，填土以碎石土為主，厚3.00～8.00 m，結(jié)構(gòu)松散，自身穩(wěn)定性較差，且利于水力入滲軟化。粘土層稍密，濕，可塑，切面稍有光澤，干強度中等偏低，韌性中等，搖震反應(yīng)中等，遇水軟化膨脹，失水收縮干裂，屬沖洪積成因。土體結(jié)構(gòu)稍密，在雨水侵蝕作用下極易軟化拉裂滑動。

上述組成坡體的土體易在水力侵蝕、軟化作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，出現(xiàn)松動、垮塌現(xiàn)象，在自身重力作用下發(fā)生變形破壞。坡體表層新近堆積填土層自身結(jié)構(gòu)較為松散，組分多樣，在自重及載荷作用下，極易變形破壞。

3.3 降水及地下水

水是滑坡變形破壞的主要誘發(fā)因素之一，其作用方式主要表現(xiàn)為降低土的抗剪強度，增加重度，使坡體變形失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡或垮塌。

年平均降雨量為995.8 mm，20年一遇最大日降雨量為145.8 mm，雨季（5—10月）降雨量占全年的80%，易形成洪澇災(zāi)害。滑坡發(fā)育區(qū)上部為居民房及國道，建筑和路面積水、生活用水、降水易匯流形成地表股狀漫流，進而沖蝕、軟化坡體，降低其穩(wěn)定性。

滑坡內(nèi)地下水位較高，位于填土及粘土界面以上，雨季坡體大量水體入滲進一步降低了軟弱滑動面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，導(dǎo)致坡體失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡。

3.4 人類工程活動

本區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件較為脆弱，人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的改造程度較高，大量填土在坡體無序堆積，在自身應(yīng)力及外界因素的影響下極易失穩(wěn)變形。

綜上所述，項目區(qū)滑坡威脅對象分布集中，險情較大，需盡快治理。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 滑坡穩(wěn)定性定性評價

依據(jù)滑坡穩(wěn)定性野外判定特征，結(jié)合滑坡發(fā)育特征和坡體各部位變形跡象以及滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，考慮災(zāi)情、險情、人類工程活動等因素，對其穩(wěn)定性進行定性分析，得到坡體特征：滑坡后緣臨空，坡度在30°～40°，坡高31.18 m，坡體物質(zhì)組成為雜填土、沖洪積粘土，坡面表層土體結(jié)構(gòu)較松散，坡面上局部有小的裂縫，其上建筑物、植被無新的變形跡象，裂隙較發(fā)育或存在軟弱結(jié)構(gòu)面，坡體中部局部存在積水地形，坡腳為細沙溪徑流，整體欠穩(wěn)定。

區(qū)內(nèi)滑坡坡面受人為改造以至于起伏不一，變形破壞方式主要為垮塌、滑塌，發(fā)生原因主要有4個方面：一是坡度和坡高超過了巖土體所能保持的穩(wěn)定角，即安息角；二是坡腳開挖后，臨空面部位應(yīng)力相對集中，變形破壞為自身應(yīng)力釋放；三是坡頂建筑物增加了坡體上部荷載，加大了下滑力；四是其變形破壞受自身軟弱結(jié)構(gòu)面控制。

受坡頂荷載及坡面填土加載影響，該滑坡坡體以陡坎—陡坡狀產(chǎn)出；坡面堆載后土體松散，拉裂縫發(fā)育，起伏不定，易形成積水和滲水現(xiàn)象；坡腳徑流侵蝕。綜上所述，該滑坡組成坡體的土體自身穩(wěn)定性較差，且存在構(gòu)筑物坡頂載荷，在地震、地表水、強降雨等外力作用下，局部發(fā)生垮塌、滑坡的可能性較大，局部累進性破壞勢必影響坡體整體的穩(wěn)定性。

滑坡發(fā)生的可能性主要表現(xiàn)為：（1）滑坡中下部表地層為厚度較大的填土，結(jié)構(gòu)松散且地下水位較高，位于下部粘土界面之上，填土與粘土之間的界面極易形成滑動面，引發(fā)滑坡的可能性較大，下部粘土層呈層狀結(jié)構(gòu)且埋深較大，與下部基巖呈不整合接觸，形成滑坡的可能性小；（2）滑坡上部后緣現(xiàn)臨空面較大且坡頂動荷載明顯，在暴雨工況下易形成填土層及下部粘土層切層滑動。因此，綜合分析認為其欠穩(wěn)定。

4.2 滑坡穩(wěn)定性定量計算

根據(jù)實地調(diào)查和勘探點資料，結(jié)合滑坡的分布發(fā)育特征，選取具代表性的斷面進行穩(wěn)定性計算。按照上述方法，對3種工況進行穩(wěn)定性計算，結(jié)果如表2所示。

依據(jù)GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查規(guī)范》中12.4.6條穩(wěn)定性劃分標準：穩(wěn)定系數(shù)F＜1.00為不穩(wěn)定，1.00≤F＜1.05為欠穩(wěn)定，1.05≤F＜1.15為基本穩(wěn)定，F(xiàn)≥1.15為穩(wěn)定，對計算結(jié)果進行判定。

根據(jù)表2判定，該滑坡上部在自重、地震及暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)?；轮邢虏吭谧灾毓r下處于穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。綜合判斷滑坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。

4.3 穩(wěn)定性綜合評價

根據(jù)坡體形態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，對其進行定性評價和定量計算，并根據(jù)其結(jié)果進行穩(wěn)定性綜合評價。根據(jù)計算結(jié)果，項目區(qū)滑坡上部在天然、地震、暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡中下部在自重工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)、地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)、暴雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。發(fā)生大規(guī)模滑坡的可能性較小，但滑坡上部形成小規(guī)模滑坡、垮塌等危害的可能性較大，進而誘發(fā)坡頂土體大規(guī)?？逅⒒瑒?。項目區(qū)滑坡總體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取措施進行支護。

5 危害性與危險性分析

綜合判定項目區(qū)滑坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。由于影響滑坡穩(wěn)定性的因素眾多，在外界條件發(fā)生變化的觸發(fā)下或隨變形的發(fā)展累進，尤其是在坡頂一帶存在降水匯流入滲作用，發(fā)生再次垮塌、滑塌的可能性大，潛在的險情較大。

滑坡在外在因素影響下再次垮塌或局部滑塌，其滑動破壞主要有兩個方面，一是整體滑塌堆積于坡腳，阻斷細沙溪河流，形成堰塞湖；二是坡頂拉裂，破壞坡頂房屋、道路。

根據(jù)對滑坡的穩(wěn)定性判定結(jié)果和發(fā)展趨勢分析，結(jié)合對其覆蓋、拉裂坡壞范圍建筑物、人員的摸底統(tǒng)計，滑坡威脅坡頂3棟居民房、213國道及過往車輛的安全，威脅坡腳細沙溪的安全。潛在威脅人數(shù)為居民15人左右，潛在資產(chǎn)損失大于500萬元。

根據(jù)對區(qū)內(nèi)滑坡變形機制的分析，認為其危害方式主要為拉裂坡頂?shù)缆贰⒔ㄖ投氯履_河流形成堰塞湖、侵占土地資源。依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情與險情分級標準判斷，其規(guī)模為中型。

6 治理方案建議

根據(jù)區(qū)內(nèi)滑坡的分布發(fā)育特征、穩(wěn)定性綜合評價結(jié)果、可能的變形破壞方式、危害對象、危害方式以及場地工程地質(zhì)條件，充分考慮治理工程的安全性與可行性、經(jīng)濟合理性等因素，并結(jié)合業(yè)主規(guī)劃提出的治理方案建議，本次治理擬采用坡體防護與截排水相結(jié)合的方案，主要治理措施包括坡腳擋墻支護、坡面清理結(jié)合排水措施、坡體中上部采用抗滑樁及檢測預(yù)警等。

6.1 擋墻支護

對區(qū)內(nèi)滑坡的治理，首先可考慮采用本區(qū)類似地質(zhì)災(zāi)害治理中常用的坡腳擋墻支護措施，穩(wěn)固坡腳，防止坡腳水流侵蝕，同時，還可有效杜絕坡腳進一步滑動。擋墻布置依據(jù)坡腳鄰水沿線對部分段河床輕微改道，使擋墻總體順直、美觀。該治理措施在本區(qū)類似地質(zhì)災(zāi)害治理中已得到廣泛應(yīng)用，積累了許多成功的經(jīng)驗，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，施工用塊石、砂石、水泥等建筑材料價格較為低廉，在技術(shù)、經(jīng)濟上均合理可行，且施工簡單，效果明顯。

6.2 坡面整理及截排水工程

滑坡區(qū)坡面地形起伏較復(fù)雜，拉裂縫發(fā)育，坡面集水面積較大，地形地貌條件利于降水的匯集。降水形成的水流沿坡面匯集漫流至滑坡，易弱化斜坡巖土體力學(xué)性質(zhì)，誘發(fā)斜坡失穩(wěn)變形。因此，建議對坡面中下部進行整理，使整體坡降小于20%，然后在坡面依地形條件修建截排水工程，減少坡面匯流滲入坡體的水量，減輕坡面匯流對滑坡的影響。

6.3 抗滑樁

根據(jù)整平方案，坡體中上部緊鄰213國道及居民房，屬滑坡后緣部位，當(dāng)前滑坡后緣落差較大，坡體較陡，坡頂存在建房與車輛加載和地表匯水入滲現(xiàn)象。后緣陡坎高4.00～8.00 m，寬35.00 m，存在不利于坡體后緣穩(wěn)定的臨空面，整體穩(wěn)定性差，存在進一步拉裂滑動的可能。治理工程設(shè)計可在臨近道路的坡面設(shè)置抗滑樁工程進行支護，樁后夯填至路面標高，實現(xiàn)穩(wěn)固坡頂?shù)哪康摹?/p>

6.4 監(jiān)測工程

區(qū)內(nèi)滑坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定，險情、規(guī)模均為中型，威脅區(qū)人員、構(gòu)筑物分布密集。本治理工程籌建期及建設(shè)期較長，為避免在工程運營期間滑坡對項目區(qū)人員、財產(chǎn)造成危害，需與當(dāng)?shù)貧庀蟛块T密切配合，在滑坡威脅區(qū)視天氣雨晴情況進行巡視，及時預(yù)報地質(zhì)災(zāi)害，一旦出現(xiàn)險情，應(yīng)立即撤離人員至安全地段。

6.5 管理和維護

加強滑坡區(qū)的管理和維護是保證其長期安全穩(wěn)定的重要措施之一，主要內(nèi)容有：（1）及時修補毀壞的工程物，及時清理排水溝和排水孔等設(shè)施中的堵塞物，保證防治工程正常發(fā)揮作用；（2）及時制止各種不利于滑坡穩(wěn)定的亂挖亂建和亂排亂倒行為；（3）發(fā)現(xiàn)新的裂縫時要及時夯實回填；（4）通過宣傳教育普及地質(zhì)災(zāi)害防治知識，規(guī)范人類工程活動，防止不合理工程活動對滑坡穩(wěn)定性的影響。

7 結(jié)語

滑坡區(qū)出露的地層主要有填土、粘土及灰?guī)r?？辈閰^(qū)發(fā)育1處滑坡，滑坡總長107.00 m，坡高31.18 m，坡體物質(zhì)組成為填土、粘土及灰?guī)r。通過穩(wěn)定性定性分析和定量計算，認為該滑坡穩(wěn)定性為不穩(wěn)定。針對滑坡的基本特征提出了坡面清理結(jié)合截排水渠、坡腳擋墻支擋、坡面中上部抗滑樁防護、監(jiān)測預(yù)報、工程管理等相結(jié)合的方案建議。