黃土高原某土質滑坡實例分析

2014-07-31 06:42:14韓應龍

山西建筑 2014年19期

韓應龍

(山西省地球物理化學勘查院，山西運城 044004)

1 工程概況

研究的滑坡位于垣曲縣南部川溝村東側，該滑坡平面形狀呈酒瓶狀，上窄下寬，主軸線長度326 m，寬50 m～140 m，平均厚度9 m，滑坡區面積6．27×104m2，體積約 56．43 ×104m3為中型滑坡，主滑方向WS7°。該滑坡主要威脅中部和下部的22戶共95人的生命財產，以及滑坡上部農田的安全。

2 滑坡區工程地質條件

2．1 地形地貌

研究區位于垣曲縣南部川溝村，南側距離黃河小浪底水庫約1 km。項目區總體地貌單元為黃土丘陵地貌。研究區域總體地勢北高南低，最高點位于滑坡后緣北側，高程381．9 m，最低點位于滑坡前緣，高程330 m，相對高差51．9 m?；驴傮w坡度為21°?；聳|南部有一沖溝，沖溝東側多為裸露基巖。

2．2 地層巖性

滑坡區地層主要為第四系(Q)和下第三系漸新統(E)。

1)第四系(Q)。

③強風化泥巖:紫紅色～紅褐色，泥質結構，局部夾少量灰綠色和灰白色砂巖，巖芯多為短柱狀，局部節理裂隙發育，節理面呈黑色，遇水易崩解，平均自由膨脹率13．18%。產狀120°～138°∠15°～22°。為滑床組成部分。

④強風化砂巖:灰綠色～灰褐色，鈣質膠結，膠結程度一般，巖芯多為短柱狀，顆粒為細砂，礦物成分為石英和長石，局部夾少量紫紅色泥巖，錘擊聲啞易碎，遇水易崩解。為滑床組成部分。

⑤全風化砂巖:灰白色，局部為灰褐色，鈣質膠結，膠結程度差，極易破碎，巖芯多為粉末狀～碎塊狀，顆粒為細砂，礦物成分多為石英和長石，遇水易崩解。該層巖芯采取率低。為滑床組成部分。

2．3 地質構造

垣曲縣位于新華夏系和緯向構造的復合聯合部位，經歷了多期構造運動，相應形成了多種復雜的構造群，如褶皺斷裂、區域變質等?；挛挥谠h川溝村東側，距離上述構造較遠，區內地質構造簡單，未見斷層，褶皺分布。垣曲縣位于華北地質塊體的西南邊緣，地震活動比較強烈和頻繁，該區境內地震具有震級小、頻率大的特點。根據國家地震局《中國地震動峰值加速度區劃圖》，垣曲縣動峰值加速度為0．10g，地震基本烈度為7度。

2．4 水文地質

滑坡區的水文地質條件簡單，主要以松散巖類孔隙水和基巖裂隙水為主，主要靠大氣降水和地表徑流補給，沿土層及沖溝排泄?；聟^地處黃土高原屬缺水地區，根據鉆探成果，滑坡區內未見地下水。

3 滑坡的基本特征

3．1 滑坡形態特征

滑坡整體呈酒瓶狀，上窄下寬，長度較長，主滑方向NW187°。該滑坡前緣高程379 m，后緣高程343 m，長約326 m，寬50 m～140 m，滑體厚度 4．4 m ～15．0 m，平均厚度 9 m，滑坡區面積6．27×104m2，滑動方量約 56．43 ×104m3，該滑坡屬于中型土質滑坡，目前處于蠕動狀態。該滑坡上部為一“U”字形沖溝，沖溝寬約30 m～50 m，滑坡東側邊界為沖溝;下部為黃土梁峁，前緣以東西向的沖溝為界。根據調查，該滑坡中部平臺發育有數條裂縫，寬約10 cm～20 cm，長約20 m，走向近東西向，已被人工改造，無法識別。該滑坡中部及前部房屋均有不同程度的裂縫及變形，同時前緣有馬刀樹痕跡。

3．2 滑體特征

滑體厚度4．4 m～15．0 m，屬于淺層滑坡?；w主要物質組成為粉質黏土，灰黃色～黃褐色，可塑～硬塑狀，干強度和韌性中等偏高，上部含植物根系和碎石，下部含白色菌絲、白色鈣化物和鈣質結核。

3．3 滑動面特征

根據鉆孔資料，滑坡未形成連貫的滑動面。滑帶土主要為紫紅色強風化泥巖，原巖結構已被破壞，部分接觸面為卵石，含少量粉質黏土，局部可見擦痕?；婵傮w形態為折線型。

3．4 滑床特征

滑床為下第三系漸新統高廟組泥巖和砂巖，一般為強風化～全風化，局部節理裂隙發育，節理面呈黑色～黑褐色，垂擊聲啞易碎，屬軟質巖石，遇水易崩解，產狀 120°～138°∠15°～22°，工程地質性質較差。

4 滑坡成因分析

1)地形地貌:滑坡體所在山體斜坡陡峻，且前部有較大的臨空面，這種地形地貌條件有利于滑坡的形成。

2)地層條件:滑坡體上部為第四系風積黃土，土體結構松散，垂直節理發育，有利于地表水的下滲。下伏基巖為第三系泥巖和砂巖，易風化，由其構成的巖體完整性差，巖層產狀120°～138°∠15°～22°，整體傾角平緩，且傾向坡外，即構成了傾向坡外的順坡向邊坡，且泥巖是較好的隔水層，當遇到連續降雨天氣時，易于在堆積物與泥巖的接觸面形成一薄弱層，在松散土體本身自重的作用下，有利于滑坡的形成。

3)水文地質條件:垣曲縣降雨較豐富，春秋季節時有暴雨出現。暴雨會使上部土體重量增加，且在土巖接觸面形成軟弱帶，同時在溝內易形成洪水，從而沖刷坡腳，有利于滑坡的形成。

4)人類工程活動:研究區內人類工程活動主要為農業種植、修路和建房。根據現場走訪調查，川溝村民曾將滑坡前緣部分土體挖除，用于修路和建房，滑坡前緣一般為抗滑段，前緣土體被挖除后，不利于滑坡的穩定，從而造成下滑。

綜上所述，該滑坡形成的主要原因為不利的地質條件及降雨。

5 滑坡穩定性分析

5．1 定性分析

根據滑坡工程地質測繪、勘探和宏觀穩定性的分析表明，該滑坡目前處于穩定的狀態。若遇極端工況，如暴雨、地震等，暴雨將使滑坡巖土體處于飽和狀態，降低滑帶土的抗剪強度，又由于降雨作用在滑坡體上的動靜水壓力，使滑坡的穩定性降低;如疊加地震等不利工況，更容易導致滑坡失穩，滑坡的破壞也將會進一步擴大。

5．2 定量分析

1)計算公式。根據滑動面的形態，滑坡穩定性計算采用傳遞系數法，計算公式如下:

其中，Fs為穩定系數;Wi為第i塊的重量，kN/m;αi為第 i塊段滑動面與水平面的夾角，(°);φi為第i塊段土的內摩擦角，(°);Ci為第i塊段土的粘聚力，kPa;Li為第i塊段滑動面長度，m;Tn為作用于第i塊段滑動面上的滑動分力，kN/m;Rn為作用于第i塊段的抗滑力，kN/m;ψi為第i塊段的剩余下滑動力的傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(j=i)。

2)計算工況及荷載組合。工況一:天然狀態。荷載考慮為滑體巖土體自重;工況二:天然+暴雨。荷載考慮為降雨導致土體重度的增加;工況三:天然+地震。該工況考慮除天然荷載外還包括地震引起的水平推力;工況四:天然+暴雨+地震。該工況考慮為工況二、三的疊加。

3)計算剖面見圖1。