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摘 要:我国是一个多山的国家,山地、丘陵和比较崎岖的高原占全国总面积的三分之二。特别在贵州,山区地形起伏较大,尤其是地质条件薄弱地区,不稳定的斜坡体在地形陡峻、自重及极端降雨的情况下,易沿一定的滑动面(滑动带)整体向下滑动诱发滑坡等地质灾害,产生大量的工程处治费用,直接影响工程投资,本文基于滑坡实例,介绍了滑坡形成机理及原因分析,为类似工程提供借鉴。
关键词:堆积体;滑坡;稳定性分析
中图分类号:P642.22 文献标识码:A
0 引言
滑坡稳定性分析与评价是地质灾害防治与防灾领域的基础,其稳定性的评价方法是稳定性分析与评价的前提条件,针对复杂堆积层滑坡的特点,对堆积体采用了多种勘察手段,查明滑坡的范围、堆积体成分及性质,采用精准的监测方法,查明了堆积体滑动面的分布,并分析和评价堆积层滑坡的稳定性。
1 项目概况
省道S532米萝至玉舍段,公路等级为二级,设计时速为40公里/小时,沥青混凝土路面,路基宽8.5 m,设计汽车荷载公路-Ⅱ级。米萝至玉舍于2005年通车,通车前K23+960~K24+220段已出现滑动变形,当地政府于2019年将其定为地质灾害隐患点,并在路旁设立告知牌。在2020年受极强降雨影响,该段路基滑再次发生开裂变形,路基出现大面积的开裂、垮塌现象,导致公路断交,严重影响沿线村民交通。
2 场区工程地质条件
2.1 地形地貌
场区位于滇东高原向黔中丘原和广西丘陵的过渡地带,海拔1 635.2~1 773.7 m,相对高差138.5 m,地貌类型属构造—侵蚀低中山沟谷地貌。
2.2 地层岩性
场区出露第四系填土、块石土、粉质粘土及二叠系上统龙潭组(P3l)砂岩夹泥岩、煤层,峨眉山(P3β)玄武岩组玄武岩。
2.3 地质构造与地震
场区位于扬子准地台黔北台隆六盘水断陷威宁北西向构造变形区,未见断层通过。项目区位于格目底向斜西南翼,岩层呈单斜产出,岩层产状为26~58°∠14~33°,主要发育两组节理,节理产状为171°∠88°、262°∠78°。
根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015),场区地震动反应谱特征周期为0.40 s,地震动峰值加速度值为0.10 g,对应地震基本烈度为Ⅶ度。
2.4 水文地质条件
(1)地表水。滑坡体南侧为巴朗河,调查期流量约2~10 m3/s,丰水期流量达40.9 m3/s,枯水期流量0.166 m3/s。滑坡体西侧发育一季节性冲沟,调查期流量约10 L/s。
线位K24+060左侧约70 m处有一水塘(滑坡中后部),面积约1 300 m2;线位K24+260左侧约180 m处有一水塘(滑坡中部),面积约180 m2。
(2)地下水的补给、径流、排泄。场区地下水类型为第四系松散土层孔隙水、基岩裂隙水。地下水靠大气降水补给,降水大部分以坡面流形式向场区南侧巴朗河排泄,一部分下渗形成地下水沿岩体节理裂隙、岩层层面赋存和运移。地下水受季节影响大,雨季基岩裂隙水较丰富,水量较大;枯水期补给差,水量相对较小。据钻孔水位測量,勘察期间地下水位埋藏较浅,地下水位均位于覆盖层块石土中。
3 滑坡特征及稳定性评价
3.1 滑坡类型及规模
该滑坡后缘位于玉马路右侧陡崖底,滑坡区地形北高南低,分布高程1 606~1 701 m,滑坡前缘为南侧巴朗河,后缘为道路右侧基岩出露地带,前后缘高差95 m,自然坡度角约18~25°,长约420 m,宽约350 m,滑体最大厚度33 m,平均厚度约12 m,滑体体积8.8×105 m??3,根据地面变形裂隙调查判定,滑坡主滑方向为191°,该滑坡为大型厚层堆积土质滑坡。
3.2 滑动面、滑体及滑床特征
根据地质调绘、钻探及深层位移监测成果,滑动面位于块石土与强风化层交界处,且滑动面处于饱水状态。
滑体为主要为块石土,块石成分主要为强中风化砂岩,粒径20~200 cm,含量约55%~75%,偶见粒径大于10 m的巨石,余为粉质粘土充填,表层呈松散状,中下部呈中密状,湿~饱和,未见胶结,厚度3.1~23.0 m。在道路及附近分布有人工填土,道路路基范围内呈中密~密实状,路基范围外呈松散~稍密状,主要成分为道路修建、填筑的碎石、砂石、混凝土块,有少量粉质粘土充填。厚度2.0~6.5 m。
滑床为强-中风化砂岩夹泥岩,薄至中厚层状,岩层综合产状34°∠20°,整体反倾,主要发育两组优势节理,产状:171°∠88°、262°∠78°。
3.3 滑坡变形破坏特征
经地质调绘、资料收集,坡体出现大面积变形,道路后缘挡墙局部破坏,前缘挡墙已全部破坏,挡墙未发生整体倾倒。坡面发育多级、密布拉张裂缝及下错陡坎,拉张裂缝最宽约0.3 m,最长约15 m,下错陡坎最高约2 m。且坡体形成2处台地,第一台地标高为1 627~1 636 m,长290 m,宽30~78 m;第二台地标高为1 654~1 662 m,长260 m,宽15~48 m。
为准确查明坡体滑动面分布,了解边坡滑动及变形随时间的变化特征,本次勘察对17个钻孔中11个进行深部位移监测。开始监测时雨季已过,坡体整体变形小,主要JZK8、JZK9变形相对较明显。
综合以上监测数据分析结果表明:
(1)主滑动面埋深8.5~16.5 m;(2)监测期间坡体累积最大位移约为22 mm;(3)10月20日至11月13日之间变形速率为0.35 mm/d;11月13到12月20号变形速率开始变小0.19 mm/d;12月20日至近日相对速率接近0,坡体呈逐渐收敛状态。 3.4 滑坡机理分析
(1)地层岩性:场区覆盖层为填土、块石土,厚3.1~23.0 m,为含水层。下伏基岩为二叠系龙潭煤系地层,为隔水岩组;(2)地形地貌:滑坡后侧坡体延伸长,汇水面积大,区内有多个常年存水洼地,地表水排泄条件差;(3)大气降雨:场区降雨集中,受大气降水补给及上部山体的坡面径流,使场区岩土界面的土体长期处于饱水状态,降低了土体间的抗剪强度,为诱发因素;(4)外荷载:省道常年不间断通行大型拉煤货车,给坡体施加外荷载;(5)坡脚淘蚀:受下方巴朗河常年淘蚀,上覆土体失去平衡而產生变形,牵引上部坡体。
3.5 推荐岩土体物理力学指标
根据地质调绘、钻探及试验,结合工程类比及相关规范,滑动面参数结合反算结果,推荐主要岩土层的相关物理力学参数如表2。
3.6 稳定性分析
根据该滑坡的破坏模式,滑动面为块石土(灰岩)与块石土(全风化砂泥岩)的接触面,总体呈圆弧型,根据《公路滑坡防治设计规范》(JTG/T 3334—2018)规定,对于土质坡体宜采用简化Bishop法进行计算。公式如下:
式中:——边坡稳定性系数;——第i计算条块滑面粘聚力(kPa)和内摩擦角(°);——第i计算条块滑面长度(m);——第i计算条块滑面倾角(°);滑面倾向与滑动方向相同时取正值,反之取负值;——第i计算条块滑面单位宽度总水压力(kN/m);——第i计算条块单位宽度自重(kN/m);——第i计算条块单位宽度竖向附加荷载(kN/m);方向指向下方时取正值,指向上方时取负值;——第i计算条块单位宽度水平荷载(kN/m);方向指向坡外时取正值,指向坡内时取负值;——第i及i-1计算条块滑面前端水头高度(m)。
根据钻探、试验结果,结合工程类比,对现有滑动面进行反算后得出:
4 结语
贵州山区地形起伏较大,尤其是地质条件薄弱地区,不稳定的斜坡体在地形陡峻、自重及极端降雨的情况下,易沿一定的滑动面(滑动带)整体向下滑动诱发滑坡等地质灾害,产生大量的工程处治费用,直接影响工程投资,其重要性不言而喻,滑坡的稳定性评价决定了支护参数的强弱,对工程造成存在决定性影响。
参考文献:
[1]余波,崔建恒,刘晓,等.公路工程地质勘察规范:JTGC20-2011[S].人民交通出版社.
[2]化建新,郑建国,张继文,等.工程地质手册:第五版[M].中国建筑工业出版社,2018.
[3]黄健,巨能攀.滑坡治理工程效果评估方法研究[J].工程地质学报,2012(2):189-194.
[4]郑颖人,等.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.
[5]周海清,刘东升,陈正汉.工程类比法及其在滑坡治理工程中的应用[J].地下空间与工程学报,2008(6):1056-1060.
关键词:堆积体;滑坡;稳定性分析
中图分类号:P642.22 文献标识码:A
0 引言
滑坡稳定性分析与评价是地质灾害防治与防灾领域的基础,其稳定性的评价方法是稳定性分析与评价的前提条件,针对复杂堆积层滑坡的特点,对堆积体采用了多种勘察手段,查明滑坡的范围、堆积体成分及性质,采用精准的监测方法,查明了堆积体滑动面的分布,并分析和评价堆积层滑坡的稳定性。
1 项目概况
省道S532米萝至玉舍段,公路等级为二级,设计时速为40公里/小时,沥青混凝土路面,路基宽8.5 m,设计汽车荷载公路-Ⅱ级。米萝至玉舍于2005年通车,通车前K23+960~K24+220段已出现滑动变形,当地政府于2019年将其定为地质灾害隐患点,并在路旁设立告知牌。在2020年受极强降雨影响,该段路基滑再次发生开裂变形,路基出现大面积的开裂、垮塌现象,导致公路断交,严重影响沿线村民交通。
2 场区工程地质条件
2.1 地形地貌
场区位于滇东高原向黔中丘原和广西丘陵的过渡地带,海拔1 635.2~1 773.7 m,相对高差138.5 m,地貌类型属构造—侵蚀低中山沟谷地貌。
2.2 地层岩性
场区出露第四系填土、块石土、粉质粘土及二叠系上统龙潭组(P3l)砂岩夹泥岩、煤层,峨眉山(P3β)玄武岩组玄武岩。
2.3 地质构造与地震
场区位于扬子准地台黔北台隆六盘水断陷威宁北西向构造变形区,未见断层通过。项目区位于格目底向斜西南翼,岩层呈单斜产出,岩层产状为26~58°∠14~33°,主要发育两组节理,节理产状为171°∠88°、262°∠78°。
根据国家地震局颁布的《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015),场区地震动反应谱特征周期为0.40 s,地震动峰值加速度值为0.10 g,对应地震基本烈度为Ⅶ度。
2.4 水文地质条件
(1)地表水。滑坡体南侧为巴朗河,调查期流量约2~10 m3/s,丰水期流量达40.9 m3/s,枯水期流量0.166 m3/s。滑坡体西侧发育一季节性冲沟,调查期流量约10 L/s。
线位K24+060左侧约70 m处有一水塘(滑坡中后部),面积约1 300 m2;线位K24+260左侧约180 m处有一水塘(滑坡中部),面积约180 m2。
(2)地下水的补给、径流、排泄。场区地下水类型为第四系松散土层孔隙水、基岩裂隙水。地下水靠大气降水补给,降水大部分以坡面流形式向场区南侧巴朗河排泄,一部分下渗形成地下水沿岩体节理裂隙、岩层层面赋存和运移。地下水受季节影响大,雨季基岩裂隙水较丰富,水量较大;枯水期补给差,水量相对较小。据钻孔水位測量,勘察期间地下水位埋藏较浅,地下水位均位于覆盖层块石土中。
3 滑坡特征及稳定性评价
3.1 滑坡类型及规模
该滑坡后缘位于玉马路右侧陡崖底,滑坡区地形北高南低,分布高程1 606~1 701 m,滑坡前缘为南侧巴朗河,后缘为道路右侧基岩出露地带,前后缘高差95 m,自然坡度角约18~25°,长约420 m,宽约350 m,滑体最大厚度33 m,平均厚度约12 m,滑体体积8.8×105 m??3,根据地面变形裂隙调查判定,滑坡主滑方向为191°,该滑坡为大型厚层堆积土质滑坡。
3.2 滑动面、滑体及滑床特征
根据地质调绘、钻探及深层位移监测成果,滑动面位于块石土与强风化层交界处,且滑动面处于饱水状态。
滑体为主要为块石土,块石成分主要为强中风化砂岩,粒径20~200 cm,含量约55%~75%,偶见粒径大于10 m的巨石,余为粉质粘土充填,表层呈松散状,中下部呈中密状,湿~饱和,未见胶结,厚度3.1~23.0 m。在道路及附近分布有人工填土,道路路基范围内呈中密~密实状,路基范围外呈松散~稍密状,主要成分为道路修建、填筑的碎石、砂石、混凝土块,有少量粉质粘土充填。厚度2.0~6.5 m。
滑床为强-中风化砂岩夹泥岩,薄至中厚层状,岩层综合产状34°∠20°,整体反倾,主要发育两组优势节理,产状:171°∠88°、262°∠78°。
3.3 滑坡变形破坏特征
经地质调绘、资料收集,坡体出现大面积变形,道路后缘挡墙局部破坏,前缘挡墙已全部破坏,挡墙未发生整体倾倒。坡面发育多级、密布拉张裂缝及下错陡坎,拉张裂缝最宽约0.3 m,最长约15 m,下错陡坎最高约2 m。且坡体形成2处台地,第一台地标高为1 627~1 636 m,长290 m,宽30~78 m;第二台地标高为1 654~1 662 m,长260 m,宽15~48 m。
为准确查明坡体滑动面分布,了解边坡滑动及变形随时间的变化特征,本次勘察对17个钻孔中11个进行深部位移监测。开始监测时雨季已过,坡体整体变形小,主要JZK8、JZK9变形相对较明显。
综合以上监测数据分析结果表明:
(1)主滑动面埋深8.5~16.5 m;(2)监测期间坡体累积最大位移约为22 mm;(3)10月20日至11月13日之间变形速率为0.35 mm/d;11月13到12月20号变形速率开始变小0.19 mm/d;12月20日至近日相对速率接近0,坡体呈逐渐收敛状态。 3.4 滑坡机理分析
(1)地层岩性:场区覆盖层为填土、块石土,厚3.1~23.0 m,为含水层。下伏基岩为二叠系龙潭煤系地层,为隔水岩组;(2)地形地貌:滑坡后侧坡体延伸长,汇水面积大,区内有多个常年存水洼地,地表水排泄条件差;(3)大气降雨:场区降雨集中,受大气降水补给及上部山体的坡面径流,使场区岩土界面的土体长期处于饱水状态,降低了土体间的抗剪强度,为诱发因素;(4)外荷载:省道常年不间断通行大型拉煤货车,给坡体施加外荷载;(5)坡脚淘蚀:受下方巴朗河常年淘蚀,上覆土体失去平衡而產生变形,牵引上部坡体。
3.5 推荐岩土体物理力学指标
根据地质调绘、钻探及试验,结合工程类比及相关规范,滑动面参数结合反算结果,推荐主要岩土层的相关物理力学参数如表2。
3.6 稳定性分析
根据该滑坡的破坏模式,滑动面为块石土(灰岩)与块石土(全风化砂泥岩)的接触面,总体呈圆弧型,根据《公路滑坡防治设计规范》(JTG/T 3334—2018)规定,对于土质坡体宜采用简化Bishop法进行计算。公式如下:
式中:——边坡稳定性系数;——第i计算条块滑面粘聚力(kPa)和内摩擦角(°);——第i计算条块滑面长度(m);——第i计算条块滑面倾角(°);滑面倾向与滑动方向相同时取正值,反之取负值;——第i计算条块滑面单位宽度总水压力(kN/m);——第i计算条块单位宽度自重(kN/m);——第i计算条块单位宽度竖向附加荷载(kN/m);方向指向下方时取正值,指向上方时取负值;——第i计算条块单位宽度水平荷载(kN/m);方向指向坡外时取正值,指向坡内时取负值;——第i及i-1计算条块滑面前端水头高度(m)。
根据钻探、试验结果,结合工程类比,对现有滑动面进行反算后得出:
4 结语
贵州山区地形起伏较大,尤其是地质条件薄弱地区,不稳定的斜坡体在地形陡峻、自重及极端降雨的情况下,易沿一定的滑动面(滑动带)整体向下滑动诱发滑坡等地质灾害,产生大量的工程处治费用,直接影响工程投资,其重要性不言而喻,滑坡的稳定性评价决定了支护参数的强弱,对工程造成存在决定性影响。
参考文献:
[1]余波,崔建恒,刘晓,等.公路工程地质勘察规范:JTGC20-2011[S].人民交通出版社.
[2]化建新,郑建国,张继文,等.工程地质手册:第五版[M].中国建筑工业出版社,2018.
[3]黄健,巨能攀.滑坡治理工程效果评估方法研究[J].工程地质学报,2012(2):189-194.
[4]郑颖人,等.边坡与滑坡工程治理[M].北京:人民交通出版社,2007.
[5]周海清,刘东升,陈正汉.工程类比法及其在滑坡治理工程中的应用[J].地下空间与工程学报,2008(6):1056-1060.