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摘 要:通过对云阳县普安新集镇滑坡的形态、规模、结构特征以及滑坡体的变形拉裂特征进行研究,结合滑坡体形成的自然及人类工程活动等因素分析该滑坡体形成过程。
关键词:重庆三峡库区;滑坡;稳定性分析;应急抢险紧急实施类项目
中图分类号:TV221.2 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)27-0219-02
前 言
重庆云阳县普安新集镇滑坡位于长江三峡工程库区腹心地带云阳县普安新集镇,本文对滑坡体进行了深入的分析和研究。该滑坡体受灾对象主要为普安新集镇两条街道居民、普安公路及新集镇新建码头,三峡水库正常蓄水后,受库水影响,该滑坡体的稳定性将显著降低,有可能产生新的次生地质灾害,危及库区内人民生命财产安全。
1 调查区自然条件
1.1 自然条件
云阳县水路以长江为主,陆路以渝巴公路、渝利公路为主,公路向西通往万县、重庆,向东通往奉节、巫山至湖北巴东和利川,向北通往开县,交通方便。调查区气候属亚热带季风气候区,具有四季分明,湿度大,秋夏多雨、冬春多雾,平均气温高,降雨充沛的特点。
1.2 三峡水库运行特征
(1)施工期蓄水位135m时的运行情况:
按照三峡工程原定施工进度,2003年6月水库蓄水至135m,第一批機组发电,直到2007年9月均保持135m水位运行。若遇100年一遇洪水,坝前水位不超过140m。
(2)施工期蓄水位156m时的运行情况:
三峡工程施工期间,2007~2009年(汛前),水库按156m方案运行,2007年10月份开始,水库坝前水位从135m抬升至156m,10月至次年6月上旬坝前水位在135~156~135m之间波动。在汛期6月中旬~9月底,坝前水位降至防洪限制水位135m,库水位变幅为21m。
(3)正常蓄水位175m时的运行情况:
三峡库区建成后,汛期(6月中旬~9月底)水库限制水位为145m,以便洪水来临时拦蓄洪水。若遇上洪水,坝前水位达到147.2m(5年一遇),20年、100年和1000年一遇洪水坝前水位分别为157.5m、166.7m和175.0m。洪峰过后,水库水位又迅速降低到防洪限制水位145m左右,以备可能再次发生洪水。三峡水库坝前水位在145~175~145m之间波动,水库水位变幅为30m。
三峡水库运行调度方式是:每年11月至次年4月处于175m的高水位运行,6~9月份则为防洪限制水位145m运行,水位变幅呈秋冬季节高,春夏季节低,且每年经受一次从175m→145m的降水位和从145→175m抬升水位的变幅特征。
2 调查区工程地质条件
普安新集镇滑坡体为崩塌积堆积体地貌。调查区地层由上至下分别为第四系主要有滑坡堆积(Q4del)、残坡积物(Q4el+dl)、崩坡积物(Q4col+dl)、人工堆积物(Q4ml),组成,下伏基岩由侏罗系上统蓬莱镇组地层砂、泥岩构成。
调查区处于故陵向斜SE翼,岩层倾向南东,倾角12~70°基岩裂隙较发育。滑坡体中后部基岩完整性相对较好,中厚——厚层状;中前部基岩岩体破碎,薄层状,近垂直裂隙发育,岩体切割呈块状,裂隙面平直,黄褐色铁猛质浸染,无充填。经调查场区内及周边无断层通过。
3 滑坡体工程地质特征
本滑坡体段长度较小,工程地质条件比较单一,均为泥石流堆积体形成的岸坡,滑坡体结构类型一致,预测塌岸破坏方式均以滑移型为主;防护对象及重要性也基本相同。根据三峡库区《勘查技术要求》,滑坡体分段应综合考虑各滑坡体段主要工程地质条件的差异性及防护对象的重要性等,这些因素包括:土层厚度;地形地貌特征;滑坡体结构类型;自然坡体的稳定性及未来条件下可能的破坏方式;防护对象及重要性。
4 滑坡稳定性分析评价
稳定性影响因素较多,主要为岸坡土体强度、模拟验算滑面形态、地下水及人类工程活动。就目前岸坡稳定性现状对滑坡体进行综合定性判断。
4.1 稳定性验算方法以及地下水的考虑
根据滑坡体再造模式,采用基于极限平衡理论的折线型模拟滑动面的传递系数法来评价岸坡的稳定性及计算滑移型塌岸的推力。对于隔水介质滑移型岸坡,地下水的力学效应考虑验算模拟滑面上的浮托力,两侧的静水压力或者滑坡上与滑面相通的拉裂缝的静水压力。有地表水存在时,其计算模式和滑面坡脚的连通性有关,如果浸入水中的滑面连通,稳定性评价时考虑水对不透水坡体的浮力的影响;则应考虑地表水对坡体的反压效果,而在滑面上考虑地下水的浮托力。根据勘察区滑坡特征,采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法来评价斜坡的稳定性及计算滑坡推力。
4.2 稳定性评价工况及工况分析
本滑坡体的结构特征表明,滑坡体发生整体滑移型再造的可能性大,结合三峡库水位运行特点,按三峡库区《勘查技术要求》几种工况进行稳定性验算:
工况1:仅仅考虑滑坡的自重力计算时采用滑面的天然状态下的c、?准值,地下水以上采用坡体的天然容重,以下采用坡体的饱和容重。工况2、工况3:以库水位高度作为地下水出露点按三峡工程滑坡体典型和大型滑坡形成条件的研究成果确定水力坡度,并依据该水力坡度进行稳定性评价。根据对大量临江的滑坡、岸坡以及滑坡体的计算分析得出的经验方法,近似认为地下水位线从高水位与滑面的交点连接到地表面与低水位的交点。持续降雨地下水位完全有可能使滑体全部饱水,计算时采用饱水容重。工况4、5、6:库水骤降后地表水浸入坡体没有疏干浸润线直接沿坡面从175水位降到135水位,该计算模式较为保守,库区的水位调度需要较长的时间,坡体内的地下水位线不可能长时间沿坡面流动,随着时间的推移,地下水位会向坡内移动。坝前水位由175m降至145m时,按近江边钻孔抽水试验得出的滑体土渗透系数平均为3m/d,动水压力仅考虑6m的水头差。坡体重度取饱水重度来考虑暴雨作用。 4.3 计算方法及结果
选取选取2-2’、3-3’剖面进行进行滑坡稳定性计算,并选取2-2’剖面进行验算基岩整体稳定性,根据《调查技术要求》中推荐的传递系数法进行滑移型再造预测。计算剖面及结果见表1,推力计算成果见附表。
4.4 滑坡体稳定性分析评价
滑坡的发生可概括为“组成斜坡的土石性质与一定坡度与高度的斜坡外形不相适应,即土石的强度不足以支持一定坡度和高度的斜坡”。影响普安新集镇滑坡“土石”强度的主要因素有:地貌作用、场地条件,自然作用(主要为降雨作用);人为作用(主要为库水位的影响),以下分述之:
(1)地形地貌:
从地貌上,滑坡形成于后陡、前缓的凹形顺向斜坡地带。两侧发育有冲沟,台阶状地貌,地形坡度较陡,前缘人工修建公路再次形成人工边坡使滑体局部再次临空,对滑坡稳定性不利。
(2)边界条件、物质组成与水文地质特征:
钻孔揭露滑床形态呈弧形,中厚后部较陡,坡度为36~52°,前部平缓,滑体物质大部分分布于中后部,重心偏高,不利于滑坡稳定。
滑体物质组成主要为粘土夹碎块石、块石土。透水性较好,地下水不丰富,埋藏较深,三峡水库各特征水位对滑体、滑带产生影响,滑体力学性质将明显降低,对滑坡稳定性不利。
(3)床基岩特征:
滑床泥岩在滑坡滑动过程中已遭受强烈牵动,致使滑床表面一定厚度的岩体非常破碎,风化强烈,破碎岩块间铁锰质侵染现象较为普遍,岩体的力学性质已明显降低。
(4)变形现状:
滑坡在中后部小规模坍塌频繁,后缘局部地段发生变形,目前整体变形,不明显。
(5)降雨影响:
根据云阳县气象特征及前人研究结果表明,云阳地区使滑坡发生的每年最大降雨只需要2~3d,根据分析图雨量,这一指标出现概率较高,对滑坡稳定性不利。
(6)滑坡稳定性计算成果:对于涉水剖面2-2’,在工况1条件下稳定,且安全储备较高;工况2、工况3、工况6条件下,滑坡处于稳定状态,但安全储备不高;工况4、工况5、条件下滑坡欠稳定,产生整体滑移的可能性大。对于不涉水剖面3-3’剖面区天然条件下及暴雨工况下均处于欠稳定状态。
稳定性验算与宏观判断及分析预测相一致。
滑坡穩定性计算结果显示滑坡现状稳定,各种蓄水工况和库水位骤降工况下,滑坡稳定系数明显降低,
5 结论和建议
该段滑坡体目前已出现变形破坏现象。滑坡采用传递系数法计算,计算结果表明,对于涉水剖面2-2’,在工况1条件下稳定,且安全储备较高;工况2、工况3、工况6条件下,滑坡处于稳定状态,但安全储备不高;工况4、工况5、条件下滑坡欠稳定,产生整体滑移的可能性大。对于不涉水剖面3-3’剖面区天然条件下及暴雨工况下均处于欠稳定状态。
参考文献
[1]《岩土工程调查规范》(GB50021-2001)[S].
[2]地质灾害防治工程及边坡工程专论.成都理工大学,2003,6.
[3]地质灾害防治工程.成都理工大学,2009,2.
[4]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)[S].
[5]四川省中小流域暴雨洪水计算手册.四川省水利水电厅,1984,6.
收稿日期:2018-8-19
作者简介:杨茂勇(1980-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计工作。
何晓秋(1962-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计管理工作。
刘廷登(1963-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计技术工作。
周 倩(1983-),女,硕士,主要从事市政园林设计研究工作。
潘巧铃(1981-),女,本科,主要从事市政行政工作。
关键词:重庆三峡库区;滑坡;稳定性分析;应急抢险紧急实施类项目
中图分类号:TV221.2 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)27-0219-02
前 言
重庆云阳县普安新集镇滑坡位于长江三峡工程库区腹心地带云阳县普安新集镇,本文对滑坡体进行了深入的分析和研究。该滑坡体受灾对象主要为普安新集镇两条街道居民、普安公路及新集镇新建码头,三峡水库正常蓄水后,受库水影响,该滑坡体的稳定性将显著降低,有可能产生新的次生地质灾害,危及库区内人民生命财产安全。
1 调查区自然条件
1.1 自然条件
云阳县水路以长江为主,陆路以渝巴公路、渝利公路为主,公路向西通往万县、重庆,向东通往奉节、巫山至湖北巴东和利川,向北通往开县,交通方便。调查区气候属亚热带季风气候区,具有四季分明,湿度大,秋夏多雨、冬春多雾,平均气温高,降雨充沛的特点。
1.2 三峡水库运行特征
(1)施工期蓄水位135m时的运行情况:
按照三峡工程原定施工进度,2003年6月水库蓄水至135m,第一批機组发电,直到2007年9月均保持135m水位运行。若遇100年一遇洪水,坝前水位不超过140m。
(2)施工期蓄水位156m时的运行情况:
三峡工程施工期间,2007~2009年(汛前),水库按156m方案运行,2007年10月份开始,水库坝前水位从135m抬升至156m,10月至次年6月上旬坝前水位在135~156~135m之间波动。在汛期6月中旬~9月底,坝前水位降至防洪限制水位135m,库水位变幅为21m。
(3)正常蓄水位175m时的运行情况:
三峡库区建成后,汛期(6月中旬~9月底)水库限制水位为145m,以便洪水来临时拦蓄洪水。若遇上洪水,坝前水位达到147.2m(5年一遇),20年、100年和1000年一遇洪水坝前水位分别为157.5m、166.7m和175.0m。洪峰过后,水库水位又迅速降低到防洪限制水位145m左右,以备可能再次发生洪水。三峡水库坝前水位在145~175~145m之间波动,水库水位变幅为30m。
三峡水库运行调度方式是:每年11月至次年4月处于175m的高水位运行,6~9月份则为防洪限制水位145m运行,水位变幅呈秋冬季节高,春夏季节低,且每年经受一次从175m→145m的降水位和从145→175m抬升水位的变幅特征。
2 调查区工程地质条件
普安新集镇滑坡体为崩塌积堆积体地貌。调查区地层由上至下分别为第四系主要有滑坡堆积(Q4del)、残坡积物(Q4el+dl)、崩坡积物(Q4col+dl)、人工堆积物(Q4ml),组成,下伏基岩由侏罗系上统蓬莱镇组地层砂、泥岩构成。
调查区处于故陵向斜SE翼,岩层倾向南东,倾角12~70°基岩裂隙较发育。滑坡体中后部基岩完整性相对较好,中厚——厚层状;中前部基岩岩体破碎,薄层状,近垂直裂隙发育,岩体切割呈块状,裂隙面平直,黄褐色铁猛质浸染,无充填。经调查场区内及周边无断层通过。
3 滑坡体工程地质特征
本滑坡体段长度较小,工程地质条件比较单一,均为泥石流堆积体形成的岸坡,滑坡体结构类型一致,预测塌岸破坏方式均以滑移型为主;防护对象及重要性也基本相同。根据三峡库区《勘查技术要求》,滑坡体分段应综合考虑各滑坡体段主要工程地质条件的差异性及防护对象的重要性等,这些因素包括:土层厚度;地形地貌特征;滑坡体结构类型;自然坡体的稳定性及未来条件下可能的破坏方式;防护对象及重要性。
4 滑坡稳定性分析评价
稳定性影响因素较多,主要为岸坡土体强度、模拟验算滑面形态、地下水及人类工程活动。就目前岸坡稳定性现状对滑坡体进行综合定性判断。
4.1 稳定性验算方法以及地下水的考虑
根据滑坡体再造模式,采用基于极限平衡理论的折线型模拟滑动面的传递系数法来评价岸坡的稳定性及计算滑移型塌岸的推力。对于隔水介质滑移型岸坡,地下水的力学效应考虑验算模拟滑面上的浮托力,两侧的静水压力或者滑坡上与滑面相通的拉裂缝的静水压力。有地表水存在时,其计算模式和滑面坡脚的连通性有关,如果浸入水中的滑面连通,稳定性评价时考虑水对不透水坡体的浮力的影响;则应考虑地表水对坡体的反压效果,而在滑面上考虑地下水的浮托力。根据勘察区滑坡特征,采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法来评价斜坡的稳定性及计算滑坡推力。
4.2 稳定性评价工况及工况分析
本滑坡体的结构特征表明,滑坡体发生整体滑移型再造的可能性大,结合三峡库水位运行特点,按三峡库区《勘查技术要求》几种工况进行稳定性验算:
工况1:仅仅考虑滑坡的自重力计算时采用滑面的天然状态下的c、?准值,地下水以上采用坡体的天然容重,以下采用坡体的饱和容重。工况2、工况3:以库水位高度作为地下水出露点按三峡工程滑坡体典型和大型滑坡形成条件的研究成果确定水力坡度,并依据该水力坡度进行稳定性评价。根据对大量临江的滑坡、岸坡以及滑坡体的计算分析得出的经验方法,近似认为地下水位线从高水位与滑面的交点连接到地表面与低水位的交点。持续降雨地下水位完全有可能使滑体全部饱水,计算时采用饱水容重。工况4、5、6:库水骤降后地表水浸入坡体没有疏干浸润线直接沿坡面从175水位降到135水位,该计算模式较为保守,库区的水位调度需要较长的时间,坡体内的地下水位线不可能长时间沿坡面流动,随着时间的推移,地下水位会向坡内移动。坝前水位由175m降至145m时,按近江边钻孔抽水试验得出的滑体土渗透系数平均为3m/d,动水压力仅考虑6m的水头差。坡体重度取饱水重度来考虑暴雨作用。 4.3 计算方法及结果
选取选取2-2’、3-3’剖面进行进行滑坡稳定性计算,并选取2-2’剖面进行验算基岩整体稳定性,根据《调查技术要求》中推荐的传递系数法进行滑移型再造预测。计算剖面及结果见表1,推力计算成果见附表。
4.4 滑坡体稳定性分析评价
滑坡的发生可概括为“组成斜坡的土石性质与一定坡度与高度的斜坡外形不相适应,即土石的强度不足以支持一定坡度和高度的斜坡”。影响普安新集镇滑坡“土石”强度的主要因素有:地貌作用、场地条件,自然作用(主要为降雨作用);人为作用(主要为库水位的影响),以下分述之:
(1)地形地貌:
从地貌上,滑坡形成于后陡、前缓的凹形顺向斜坡地带。两侧发育有冲沟,台阶状地貌,地形坡度较陡,前缘人工修建公路再次形成人工边坡使滑体局部再次临空,对滑坡稳定性不利。
(2)边界条件、物质组成与水文地质特征:
钻孔揭露滑床形态呈弧形,中厚后部较陡,坡度为36~52°,前部平缓,滑体物质大部分分布于中后部,重心偏高,不利于滑坡稳定。
滑体物质组成主要为粘土夹碎块石、块石土。透水性较好,地下水不丰富,埋藏较深,三峡水库各特征水位对滑体、滑带产生影响,滑体力学性质将明显降低,对滑坡稳定性不利。
(3)床基岩特征:
滑床泥岩在滑坡滑动过程中已遭受强烈牵动,致使滑床表面一定厚度的岩体非常破碎,风化强烈,破碎岩块间铁锰质侵染现象较为普遍,岩体的力学性质已明显降低。
(4)变形现状:
滑坡在中后部小规模坍塌频繁,后缘局部地段发生变形,目前整体变形,不明显。
(5)降雨影响:
根据云阳县气象特征及前人研究结果表明,云阳地区使滑坡发生的每年最大降雨只需要2~3d,根据分析图雨量,这一指标出现概率较高,对滑坡稳定性不利。
(6)滑坡稳定性计算成果:对于涉水剖面2-2’,在工况1条件下稳定,且安全储备较高;工况2、工况3、工况6条件下,滑坡处于稳定状态,但安全储备不高;工况4、工况5、条件下滑坡欠稳定,产生整体滑移的可能性大。对于不涉水剖面3-3’剖面区天然条件下及暴雨工况下均处于欠稳定状态。
稳定性验算与宏观判断及分析预测相一致。
滑坡穩定性计算结果显示滑坡现状稳定,各种蓄水工况和库水位骤降工况下,滑坡稳定系数明显降低,
5 结论和建议
该段滑坡体目前已出现变形破坏现象。滑坡采用传递系数法计算,计算结果表明,对于涉水剖面2-2’,在工况1条件下稳定,且安全储备较高;工况2、工况3、工况6条件下,滑坡处于稳定状态,但安全储备不高;工况4、工况5、条件下滑坡欠稳定,产生整体滑移的可能性大。对于不涉水剖面3-3’剖面区天然条件下及暴雨工况下均处于欠稳定状态。
参考文献
[1]《岩土工程调查规范》(GB50021-2001)[S].
[2]地质灾害防治工程及边坡工程专论.成都理工大学,2003,6.
[3]地质灾害防治工程.成都理工大学,2009,2.
[4]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)[S].
[5]四川省中小流域暴雨洪水计算手册.四川省水利水电厅,1984,6.
收稿日期:2018-8-19
作者简介:杨茂勇(1980-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计工作。
何晓秋(1962-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计管理工作。
刘廷登(1963-),男,本科,主要从事地质灾害勘察设计技术工作。
周 倩(1983-),女,硕士,主要从事市政园林设计研究工作。
潘巧铃(1981-),女,本科,主要从事市政行政工作。