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摘要:吕梁机场建设不仅要开谷平沟、进行高填方地基处理,而且要考虑机场周围山体滑坡灾害,以确保机场的长期安全运营。基于吕梁机场消防水池南侧滑坡(简称南滑坡)整体处在蠕变和微滑状态,结合野外勘探以及室内试验,本文分析归纳了滑坡具体特征、成因机制,并对滑坡稳定性及发展趋势作出了评价,提出滑坡治理方案意见。
关键词:湿陷性黄土;滑坡;高填方;评价
1工程概况
1.1、地形、地貌
吕梁机场位于大武镇木格塔墕村附近的黄土梁上,属湿陷性黄土高填方机场,跑道长2600m,宽45m,场区地处吕梁山麓、四周群山环绕、沟壑纵横,黄土梁峁连绵起伏。
1.2、地层岩性
1.3、区域地质构造
吕梁机场地位于离石向斜北部倾伏端北侧,离石向斜属于黄河东岸经向构造体系,与枣林复背斜平行展布。延伸长度20km,吕梁市区一带轴线向东凸起,北部呈NW向,南部呈SW向,总趋势为SN向。向斜西翼岩层倾角15~35°,东翼倾角10~15°,为一轴面西倾的歪斜向斜。
2 吕梁民用机场滑坡特征
2.1、平面特征
南滑坡根据滑面位置可划分为深、浅两层滑坡。浅层滑坡后缘位于消防水池沿方位角241°向前51.8m处,后缘高程1148m;浅层滑坡前缘位于机场连接线施工削坡处,前缘高程1110m,主滑体长141.9m,平均宽110m,地表面积15609m2,平均坡度16°。深层滑坡后缘位于消防水池沿方位角241°向前106.2m处,后缘高程1147.5m;深层滑坡前缘位于鼎盛铝矾土矿厂区后院东侧山脚下,前缘高程1047m,主滑体长297.4m,平均宽100m,地表面积29740m2,平均坡度26°。
2.2、断面特征——形状、深度、滑面等
该滑坡深浅两级的滑动面均位于离石黄土层,属黄土滑坡。浅层滑坡平均厚度14m,主滑动面的最大埋深为19m;深层滑坡平均厚度27m,深层滑坡主滑面最大埋深为42m(见工程地质剖面图)。在此高程以下地层中不存在更深的滑动面。结合滑坡周界特点及滑体平均厚度,计算得滑坡总体积约为1021506m3。
2.3、主要滑块特征
2.3.1.浅层滑坡
该级滑坡整体呈簸箕型,主滑方向241°,滑体长141.9m,平均宽110m,平均厚度14m,面积15609m2,体积218526m3,滑坡后壁为一系列张裂缝,裂缝错落5~15cm,宽5~20cm,滑体前缘为坡度近16°的天然边坡,坡体上发育有1个天然陡坎和4个人工削坡形成的陡坎,其中天然陡坎为深层滑坡的后壁,浅层滑坡的剪出口位于机场连接线沿61°方位角第二级人共削坡的坡面上。
2.3.2.深层滑坡
该级滑坡滑体长297.4m,主滑方向241°面积约29.7×103m2,体积为8.0×105m3。滑坡后壁为古滑坡先期滑动形成,高4m,产状241°<58°,后壁前部为长46.8m的缓台,平均坡度10°。滑坡前缘位于坡脚处,被填土覆盖,滑坡滑面位于填土与原土交界面。
3 滑坡形成条件分析
3.1、滑坡形成的内部条件
3.1.1.地层岩性条件
滑坡区主要地层由上至下依次为薄层马兰黄土、离石黄土、姜石层、石炭系砂泥岩互层,工程性能较差。离石黄土地层的粉质粘土与粉土即上离石的古土壤层与砂质黄土,在垂直剖面上具有明显的差异性。粉质黄土中粉粒含量相对较高,土层相对疏松易渗水,浸水后土体强度明显降低;而古土壤层较致密,粘粒含量高,可起到相对隔水作用。水体下渗后,常在二者接触面上形成饱水带,从而形成软弱滑动带,这种岩性的差异是产生该滑坡的基本基础。
3.1.2.地形地貌条件
滑坡区总体山体走向为NE~SW,滑坡位于山体SW向的斜坡上,斜坡两侧为两条向源侵蚀作用形成的大型冲沟,斜坡底部为前述两条冲沟与坡体SW侧另外一个斜坡侧部冲沟沟底相汇,斜坡总体倾向241°,平均坡度26°。高陡的地形地貌和两侧强烈发育的向源侵蚀冲沟,构成了滑坡发育的有利条件。
3.2、滑坡产生的诱发因素
地震:由于土质松散,地表裂缝及节理裂隙发育,导致整体透水性较好,土层中又由于土质垂向分层含有粘粒含量相对高的隔水层,容易形成聚水侵润土体,使土体抗剪强度大大降低。
降雨:一是雨水的入渗增加滑体的重量、增大了滑坡的下滑力;二是入渗雨水降低了岩土体的抗剪强度,水在滑坡的形成过程中起到了催化剂的作用。
沖沟侧蚀:由于坡体两侧冲沟受洪水的侧蚀、下蚀作用,使得冲沟两侧临空面变高变陡,局部土体不断塌落、垮塌,造成冲沟不断加宽、加深,加强了滑坡整体受扰动的程度。
加载:机场开挖,吕梁绕城高速机场连接线施工等工程经常要将土方和大石块堆填于坡体后缘区平台上,加载作用将会使滑坡向不利于稳定的方向发展。
施工振动:施工强夯引起的巨大冲击荷载作用于土体会使土体在急剧的加荷卸荷过程中产生破坏。长期累积、循环振动对滑坡产生的影响不亚于地震的影响,所以施工振动也是诱发滑坡的主要因素之一。
4 滑坡稳定性评价
4.1、C、φ值选取
C、φ值选取是目前工程地质界十分棘手的问题,本文采取室内土工试验、经验参数、指标反算等多种方法进行综合确定,并与反算指标对比。
由表2—3可知:天然状态下,浅层滑坡滑体的剩余下滑力不是特别大,可以作为滑坡治理工程设计的参考依据,但必须注意,表中所列推力是滑坡前缘剩余下滑推力,由于深层滑面有抗滑段,故推力相对较小。
通过以上计算分析得出:南滑坡尚处于基本稳定状态。但是,在外界条件变化的情况下,很可能导致该滑坡整体变形或滑动,对机场飞机跑道造成威胁或破坏。降雨及滑坡区外围汇水径流的灌入仍将是滑坡的主要激发因素,加之各种施工的堆载和扰动,很有可能加速滑坡变形和滑动。所以,对该滑坡的勘察治理是不容忽视的。 5 滑坡治理方案建议
1、在老滑坡坡脚两条沟及正前部反压一定厚度的土体,增强抗滑段。
2、对新滑坡进行稳定坡率削坡。
3、在滑坡后壁以外5~10m设置地表排水沟,在滑坡体上进行坡面防护。
4、在老滑坡前部两条沟谷进行反压填方时,首先应设置支撑盲沟。
6 結论
吕梁民用机场南端消防水池南侧滑坡是该机场建设期间发现的一处中型黄土滑坡,是机场建设以及建成后安全运营的一大隐患。通过一系列研究得出主要结论如下:
1、该滑属大型黄土滑坡,滑坡整体在地表水灌入侵润土体的作用下滑带土强度降低,有可能诱发滑坡的整体滑动而形成灾害。
2、该滑坡有着明显的分级特征,主要包括浅层和深层两级滑坡。浅层滑坡处在极限平衡状态,深层滑坡由于前部有较大的抗滑段,稳定性变化不大;同时进行了滑坡推力计算,可作为下一步工程设计的依据。
3、该滑坡产生的主要原因包括:内因——地层岩性(软弱岩土)及地形地貌(坡体前方较陡的坡度和较高的临空面);外因——地震、降雨、强夯等机械振动以及机场开挖弃土堆载。
4、尽管南滑坡规模较大、影响严重、治理困难,但是只要充分了解掌握滑坡的基本特征和复活诱因,滑坡治理是可行的。
参考文献(references):
[1] 中华人民共和国行业标准编写组.建筑地基处理技术规范(JGJ79—91)[s].北京:中华技术出版社,1992.(The Professional Standards Compilation Group Of Peopel’s Republic Of China.Technical Code For Building Foundation(JGJ79—91)[s].Beijing:China Planning Press,1992.(in Chinese))
[2] 陈开圣,彭小平.关中地区黄土的湿陷特性研究[J].水文地质工程地质,2005,(1):37—40(Chen kaisheng,Peng xiaoping.Study On Losses’s Collapsibility In The Guanzhong Area [J].Hydrogeology Engineering Geology,2005,(1:37-40(in Chinese))
[3] 《工程地质手册》编委会 工程地质手册,2007
[4] 王念秦,张倬元 黄土滑坡灾害研究,2005
[5] 张纵枯,中国黄土[M].石家庄,河北教育出版社,2003
[6] 王军平,对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨[J],西北水电,2004,(2):41—43(Wang junping Discussion on treatmeat of thick damp-risk loess foundation[J],Nortnwest Hydro Power,2004,(2):41-43(in Chinese))
[7] 《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)中国建筑工业出版社
关键词:湿陷性黄土;滑坡;高填方;评价
1工程概况
1.1、地形、地貌
吕梁机场位于大武镇木格塔墕村附近的黄土梁上,属湿陷性黄土高填方机场,跑道长2600m,宽45m,场区地处吕梁山麓、四周群山环绕、沟壑纵横,黄土梁峁连绵起伏。
1.2、地层岩性
1.3、区域地质构造
吕梁机场地位于离石向斜北部倾伏端北侧,离石向斜属于黄河东岸经向构造体系,与枣林复背斜平行展布。延伸长度20km,吕梁市区一带轴线向东凸起,北部呈NW向,南部呈SW向,总趋势为SN向。向斜西翼岩层倾角15~35°,东翼倾角10~15°,为一轴面西倾的歪斜向斜。
2 吕梁民用机场滑坡特征
2.1、平面特征
南滑坡根据滑面位置可划分为深、浅两层滑坡。浅层滑坡后缘位于消防水池沿方位角241°向前51.8m处,后缘高程1148m;浅层滑坡前缘位于机场连接线施工削坡处,前缘高程1110m,主滑体长141.9m,平均宽110m,地表面积15609m2,平均坡度16°。深层滑坡后缘位于消防水池沿方位角241°向前106.2m处,后缘高程1147.5m;深层滑坡前缘位于鼎盛铝矾土矿厂区后院东侧山脚下,前缘高程1047m,主滑体长297.4m,平均宽100m,地表面积29740m2,平均坡度26°。
2.2、断面特征——形状、深度、滑面等
该滑坡深浅两级的滑动面均位于离石黄土层,属黄土滑坡。浅层滑坡平均厚度14m,主滑动面的最大埋深为19m;深层滑坡平均厚度27m,深层滑坡主滑面最大埋深为42m(见工程地质剖面图)。在此高程以下地层中不存在更深的滑动面。结合滑坡周界特点及滑体平均厚度,计算得滑坡总体积约为1021506m3。
2.3、主要滑块特征
2.3.1.浅层滑坡
该级滑坡整体呈簸箕型,主滑方向241°,滑体长141.9m,平均宽110m,平均厚度14m,面积15609m2,体积218526m3,滑坡后壁为一系列张裂缝,裂缝错落5~15cm,宽5~20cm,滑体前缘为坡度近16°的天然边坡,坡体上发育有1个天然陡坎和4个人工削坡形成的陡坎,其中天然陡坎为深层滑坡的后壁,浅层滑坡的剪出口位于机场连接线沿61°方位角第二级人共削坡的坡面上。
2.3.2.深层滑坡
该级滑坡滑体长297.4m,主滑方向241°面积约29.7×103m2,体积为8.0×105m3。滑坡后壁为古滑坡先期滑动形成,高4m,产状241°<58°,后壁前部为长46.8m的缓台,平均坡度10°。滑坡前缘位于坡脚处,被填土覆盖,滑坡滑面位于填土与原土交界面。
3 滑坡形成条件分析
3.1、滑坡形成的内部条件
3.1.1.地层岩性条件
滑坡区主要地层由上至下依次为薄层马兰黄土、离石黄土、姜石层、石炭系砂泥岩互层,工程性能较差。离石黄土地层的粉质粘土与粉土即上离石的古土壤层与砂质黄土,在垂直剖面上具有明显的差异性。粉质黄土中粉粒含量相对较高,土层相对疏松易渗水,浸水后土体强度明显降低;而古土壤层较致密,粘粒含量高,可起到相对隔水作用。水体下渗后,常在二者接触面上形成饱水带,从而形成软弱滑动带,这种岩性的差异是产生该滑坡的基本基础。
3.1.2.地形地貌条件
滑坡区总体山体走向为NE~SW,滑坡位于山体SW向的斜坡上,斜坡两侧为两条向源侵蚀作用形成的大型冲沟,斜坡底部为前述两条冲沟与坡体SW侧另外一个斜坡侧部冲沟沟底相汇,斜坡总体倾向241°,平均坡度26°。高陡的地形地貌和两侧强烈发育的向源侵蚀冲沟,构成了滑坡发育的有利条件。
3.2、滑坡产生的诱发因素
地震:由于土质松散,地表裂缝及节理裂隙发育,导致整体透水性较好,土层中又由于土质垂向分层含有粘粒含量相对高的隔水层,容易形成聚水侵润土体,使土体抗剪强度大大降低。
降雨:一是雨水的入渗增加滑体的重量、增大了滑坡的下滑力;二是入渗雨水降低了岩土体的抗剪强度,水在滑坡的形成过程中起到了催化剂的作用。
沖沟侧蚀:由于坡体两侧冲沟受洪水的侧蚀、下蚀作用,使得冲沟两侧临空面变高变陡,局部土体不断塌落、垮塌,造成冲沟不断加宽、加深,加强了滑坡整体受扰动的程度。
加载:机场开挖,吕梁绕城高速机场连接线施工等工程经常要将土方和大石块堆填于坡体后缘区平台上,加载作用将会使滑坡向不利于稳定的方向发展。
施工振动:施工强夯引起的巨大冲击荷载作用于土体会使土体在急剧的加荷卸荷过程中产生破坏。长期累积、循环振动对滑坡产生的影响不亚于地震的影响,所以施工振动也是诱发滑坡的主要因素之一。
4 滑坡稳定性评价
4.1、C、φ值选取
C、φ值选取是目前工程地质界十分棘手的问题,本文采取室内土工试验、经验参数、指标反算等多种方法进行综合确定,并与反算指标对比。
由表2—3可知:天然状态下,浅层滑坡滑体的剩余下滑力不是特别大,可以作为滑坡治理工程设计的参考依据,但必须注意,表中所列推力是滑坡前缘剩余下滑推力,由于深层滑面有抗滑段,故推力相对较小。
通过以上计算分析得出:南滑坡尚处于基本稳定状态。但是,在外界条件变化的情况下,很可能导致该滑坡整体变形或滑动,对机场飞机跑道造成威胁或破坏。降雨及滑坡区外围汇水径流的灌入仍将是滑坡的主要激发因素,加之各种施工的堆载和扰动,很有可能加速滑坡变形和滑动。所以,对该滑坡的勘察治理是不容忽视的。 5 滑坡治理方案建议
1、在老滑坡坡脚两条沟及正前部反压一定厚度的土体,增强抗滑段。
2、对新滑坡进行稳定坡率削坡。
3、在滑坡后壁以外5~10m设置地表排水沟,在滑坡体上进行坡面防护。
4、在老滑坡前部两条沟谷进行反压填方时,首先应设置支撑盲沟。
6 結论
吕梁民用机场南端消防水池南侧滑坡是该机场建设期间发现的一处中型黄土滑坡,是机场建设以及建成后安全运营的一大隐患。通过一系列研究得出主要结论如下:
1、该滑属大型黄土滑坡,滑坡整体在地表水灌入侵润土体的作用下滑带土强度降低,有可能诱发滑坡的整体滑动而形成灾害。
2、该滑坡有着明显的分级特征,主要包括浅层和深层两级滑坡。浅层滑坡处在极限平衡状态,深层滑坡由于前部有较大的抗滑段,稳定性变化不大;同时进行了滑坡推力计算,可作为下一步工程设计的依据。
3、该滑坡产生的主要原因包括:内因——地层岩性(软弱岩土)及地形地貌(坡体前方较陡的坡度和较高的临空面);外因——地震、降雨、强夯等机械振动以及机场开挖弃土堆载。
4、尽管南滑坡规模较大、影响严重、治理困难,但是只要充分了解掌握滑坡的基本特征和复活诱因,滑坡治理是可行的。
参考文献(references):
[1] 中华人民共和国行业标准编写组.建筑地基处理技术规范(JGJ79—91)[s].北京:中华技术出版社,1992.(The Professional Standards Compilation Group Of Peopel’s Republic Of China.Technical Code For Building Foundation(JGJ79—91)[s].Beijing:China Planning Press,1992.(in Chinese))
[2] 陈开圣,彭小平.关中地区黄土的湿陷特性研究[J].水文地质工程地质,2005,(1):37—40(Chen kaisheng,Peng xiaoping.Study On Losses’s Collapsibility In The Guanzhong Area [J].Hydrogeology Engineering Geology,2005,(1:37-40(in Chinese))
[3] 《工程地质手册》编委会 工程地质手册,2007
[4] 王念秦,张倬元 黄土滑坡灾害研究,2005
[5] 张纵枯,中国黄土[M].石家庄,河北教育出版社,2003
[6] 王军平,对深厚湿陷性黄土地基处理的探讨[J],西北水电,2004,(2):41—43(Wang junping Discussion on treatmeat of thick damp-risk loess foundation[J],Nortnwest Hydro Power,2004,(2):41-43(in Chinese))
[7] 《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025—2004)中国建筑工业出版社