重慶奉節鄭家門口滑坡整體穩定性分析

曾劍華, 肖　麗, 詹　偉

(長江勘測規劃設計研究院,湖北 武漢　430010)

0　引言

鄭家門口滑坡位于重慶市奉節縣永樂鎮安渡村,長江右岸岸坡。奉節新縣城長江大橋南橋頭連接道路從滑坡前部通過,公路的修建將對滑體前部進行開挖；公路的開挖是否會引起滑體整體的變形失穩,進而影響工程的安全。本文從滑體的主要地質條件分析入手,來判斷和評價滑體的整體穩定性。

1　地質環境

鄭家門口滑坡工程區地形則較為完整,西側為窯灣溝,坡體中部有無名溝,東側為水井灣溝(圖1)。岸坡下自高程90 m,上達坡頂340 m高程,相對高差250余米,地形較陡,總體坡角31°～34°,坡頂地形平緩;坡體中部即高程180～190 m形成一緩傾平臺；平臺寬20～30 m,平臺以下斜坡坡角25°～35°,以上斜坡坡角30°～44°。坡體下部為巴東組第二段(T2b2)粘土巖、泥質粉砂巖組成,上部為巴東組第三段(T2b3)的含泥質灰巖、泥質灰巖組成,坡面局部堆積有崩坡積層。地下水則主要由地表降雨入滲補給,地表、地下水經坡面和兩側沖溝匯入長江,長江為該區地表、地下水的排泄基準面。

2　滑坡特征

2.1　滑坡空間形態

鄭家門口滑坡位于大橋以東,西起無名溝,東至水井灣溝,平面上呈“倒鐘”型,前緣高程190 m,后緣高程297 m,平均厚度約24 m,最厚達34.2 m,面積2.04×104m2,體積約48×104m3,西側與南橋頭滑坡相匯合。滑體在剖面上可以看出滑體地形坡度較陡,地形平均坡度為29°,上部平均坡度達30°～34°,中部較平緩,坡度為21°,下部滑體平均坡度33°。

2.2　滑坡物質組成及結構特征[1]

滑坡體物質組成自上(地表)而下可分三層(圖2):

第三層含碎石粉質粘土、土夾塊石碎石層(Qdel(ms)),不連續分布于滑坡表部,厚2.2～4.0 m。結構較松散。

第二層塊石、碎石夾土、碎石土及碎塊石土層(Qdel(T2b3)),分布連續,碎塊石成分主要為T2b3的泥質灰巖、泥灰巖,鉆孔揭露厚度5.9～31.0 m,結構稍密。

第一層塊石、碎塊石夾土及碎石土層(Qdel(T2b2))。鉆孔揭露厚度8.3～18.3 m,碎塊石成分為T2b2的粘土巖、粉砂質粘土巖及泥質粉砂巖,結構稍密。

滑帶:位于滑體的最底部,主要為礫質粉質粘土,局部為含粘性土礫砂及碎石土,厚0.3～1.97 m不等,為滑坡發生時強烈搓滑、碾磨而成；物質成分為泥灰巖、粘土巖、泥質粉砂巖、粉砂質粘土巖。碎石粒徑<10 cm,次棱角—次圓狀,礫石粒徑5～20 mm,多呈次圓狀。在ADK4探槽中揭露滑帶厚約0.3 m,為紫紅色含粘性土礫砂。

滑床基巖主要為巴東組第二段(T2b2)紫紅色粘土巖、粉砂質粘土巖及泥質質粉砂巖,高程230 m高程以上部分為巴東組第三段(T2b3)泥質灰巖、泥灰巖,呈逆向坡,傾角23°～40°。受滑動牽引的影響近滑帶巖體相對破碎且多呈強風化狀。

滑床形態總體呈上陡下緩,后部滑床坡度40°～55°,中部滑床坡度15°～26°,前緣平緩坡角3°左右或反傾坡里(微反翹),傾角3°～10°。橫向上滑坡中部為一凹槽,東部切割較深,西部切割較淺。

2.3　滑坡水文地質條件

工程區斜坡大多被第四系松散堆積物覆蓋,局部出露巴東組的粘土巖、頁巖、砂巖、粉砂巖、灰巖、泥灰巖等呈相間分布。由于工程區地形較陡,且東西兩側深溝沖切,地表及地下水排泄通暢,坡內地下水埋藏較深,地下水位多埋藏在滑床下的基巖中。

滑體中的地下水主要接受大氣降水和后緣山體的側向補給。由于滑坡及后緣山坡的匯水面積較小,入滲滑體的水量不大,大部分沿滑體兩側沖溝匯入長江;后緣山坡為逆向坡,基巖巖體中的地下水多向兩側沖溝排泄,補給滑體中的地下水較少,故賦存運移于滑體中的地下水不豐富。鉆孔勘探也揭示其終孔水位均在滑帶以下(圖2),除滑坡東側緣有泉水點出露外,其余部位未見地下水出露,表明滑體中地下水不豐富,主要在降雨后以滲水的方式排泄。

為了解滑體的透水性,勘查中進行鉆孔注水試驗,滑坡體表層粘土夾碎塊石層滲透系數在1×10-5～1×10-4cm/s,為微透水層；土夾碎塊石層滲透系數在1×10-4～4×10-4cm/s,為弱透水層；碎石土—碎塊石夾土滲透系數在1.29×10-4～1.20×10-3cm/s,為弱透水—透水層。

2.4　滑帶土物理力學性質

滑帶土取樣試驗成果表明,滑帶土主要為礫質粉質粘土,可塑狀,粉粒以下含量22%～66.4%,角礫以上含量一般14.7%～25%,天然含水率13.88%,濕密度22.24 kN/m3,干密度19.6 kN/m3,土石比:1∶1.19～1.64,滲透系數2.09×10-7cm/s;飽和快剪:凝聚力20.32～25.13 kPa，內摩擦角9.6°～14.6°,反復剪殘余強度凝聚力11.23～18.69 kPa,內摩擦角21.8°～22.3°。

3　滑坡變形的宏觀分析

3.1　滑坡近期變形特征

鄭家門口滑坡目前地面調查未發現明顯的變形跡象,僅局部出現變形破壞,如沿東側水井灣沖溝溝坡出現規模不等的坍塌。

3.2　滑坡影響因素

滑坡體處于三峽水庫正常蓄水位以上,其穩定性不受庫水影響。影響滑坡穩定的因素主要有兩個方面:

3.2.1人類活動影響

長江公路大橋引道從滑坡體前部通過(圖1),公路的開挖修建將改變現有滑坡的平衡狀態,如不進行工程處理,滑坡體前部可能出現變形失穩,繼而引發滑體中后部的變形或失穩,對滑體穩定將產生不利影響。

圖2　滑坡地質縱剖面示意圖

3.2.2暴雨影響

滑坡位于暴雨多發區。暴雨或較長時期的連雨天氣,在地表排泄不暢的條件下,降水將滯留于滑體及周圍地區,使表層土體浸泡軟化,進而向滑體內部入滲,導致滑體內滲透水壓力驟增,或滑帶土軟化致其物理力學性質變差,從而引發滑體變形失穩。這往往是重大滑坡事件發生的重要因素。

3.3　滑坡穩定性宏觀評價

鄭家門口滑坡體形成至今已歷經較長歷史時期,地形地貌及地下水與地表水系統均已趨于協調,滑體穩定性條件較好,在不改變其外界條件的前提下,滑體不會產生整體變形或失穩。滑坡體區建筑物的修筑,一定程度上改變了滑坡區原來的地質環境,滑坡體的穩定性亦會出現變化。

根據滑坡體的地質條件、變形現狀,經宏觀分析判斷認為現狀下鄭家門口滑坡處于穩定狀態。

4　滑坡整體穩定性綜合評價

滑坡整體穩定性主要從空間形態、邊界條件、物質組成與水文地質特征、滑帶物質組成、滑床形態特征、變形現狀、滑坡穩定性計算成果幾方面進行綜合分析與評價。

4.1　空間形態

滑坡體地面坡度陡,地面平均坡度達29°;滑體上部地面平均坡度31°,滑體中部地形地面平均坡度21°,滑體下部地形平均坡度33°。陡坡地形一方面對滑體穩定不利,另一方面有利于地表水快速排泄,又有利于滑體穩定。

4.2　邊界條件、物質組成與水文地質特征

勘察揭露滑體堆積厚度一般16.5～34.2 m,平均厚度約24.0 m；滑體上部小,下部大；上部厚度小,下部厚度大；滑體表層粘土夾碎塊石為微透水層,有利于阻擋地表水入滲；滑體主要為碎塊石夾土、碎石土及碎塊石土,屬弱透水—透水層,有利于地下水排泄,滑坡體重心位于中下部,有利于滑體穩定。

4.3　滑帶

滑帶厚度一般0.3～1.5 m,最厚處1.97 m；主要為礫質粉質粘土,可塑狀,粉粒以下含量22%～66.4%,角礫以上含量一般14.7%～25%。土石比:1∶1.19～1.64。滑帶土分布和厚度上的不均勻,且含礫石和碎石,有利于滑體的整體穩定。

4.4　滑床形態特征

滑坡滑床基巖高程230 m以上為巴東組第三段(T2b3)泥質灰巖,含泥灰巖,以下為巴東組第二段(T2b2)紫紅色粉砂質粘土巖與粘土質粉砂巖互層,表層牽動破碎帶一般厚2～5 m,巖體風化強烈,部分已風化呈土狀。巖層傾角30°左右,為逆向坡。

滑坡滑床面上陡、中緩,靠近前緣平緩或局部微有反翹,其中上后部滑床基巖面坡度40°～47°,最大處達45°；中部坡度20°～30°,前緣滑床平緩,局部反翹呈湯勺狀,這種滑床特征有利用滑體的穩定。

4.5　變形現狀

滑坡目前沒有變形的跡象,除局部由于人類開挖形成較陡邊坡,小沖溝處由于地表徑流的沖刷而出現小規模的坍塌外,未發現該滑體有明顯的變形特征。

4.6　穩定性驗算

采用《巖土工程勘察規范》(GB 50021—2001)中所推薦的公式進行計算,天然狀態下安全系數為1.20,20年一遇暴雨狀態下安全系數為1.15。計算結果表明滑坡在天然狀態下和設計20年一遇暴雨狀態下均處于基本穩定,引道開挖后天然狀態下安全系數為1.16,20年一遇暴雨狀態下安全系數為1.05。

綜上所述,滑體中部有明顯的地形平臺,滑床基巖面上部較陡,中部變緩,前緣平緩或局部反翹,阻滑作用明顯。穩定性計算結果也顯示,滑坡現狀基本穩定,由于不受三峽水庫蓄水的影響,滑坡的整體穩定性較好。但大橋引道從滑坡前緣通過,公路的開挖將降低滑坡的穩定性,應引起重視。

5　結語

(1)通過對鄭家門口滑坡的整體穩定性分析,認為滑坡整體穩定,出現整體變形失穩的可能性小,前部公路的修建將會引起局部的變形失穩,通過必要的治理措施可以保證公路的安全運營。

(2)在對滑坡宏觀穩定性的分析基礎上,輔以數值分析驗證,確保了勘察成果的準確可靠。

(3)通過已建滑坡體前部公路的近幾年的安全運營,對滑坡整體穩定性的分析方法是可靠的,避免了通常大量的數值計算方法來判斷滑坡體的穩定性,對滑坡勘察穩定性分析具一定指導作用。

(4)本工程實例從另一方面說明了滑坡勘察中宏觀上的整體準確判斷比精確計算更為重要。

參考文獻:

[1]曾劍華.重慶市三峽庫區三期地質災害防治工程應急實施Ⅰ類項目奉節縣安渡滑坡詳細勘查報告[R].武漢：長江勘測規劃設計研究院，2005.