某順層滑坡成因機(jī)制和穩(wěn)定性評價

張恒，梁輝

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某順層滑坡成因機(jī)制和穩(wěn)定性評價

張恒1，梁輝2

（1．成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610059；2．湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四○三隊(duì)，湖南常德 415000）

邊坡正處于緩慢變形滑動階段，屬于順層滑坡，在對其形成條件及基本特征闡述的基礎(chǔ)上，將定量計(jì)算結(jié)果與定性判定相結(jié)合，對坡體變形破壞特征和穩(wěn)定性進(jìn)行了分析和評價，最后結(jié)合滑坡的實(shí)際情況提出相應(yīng)防治對策。

順層滑坡；穩(wěn)定性評價；防治對策

邊坡坡向與巖層傾向相同，為典型順層式滑坡，坡體后緣出現(xiàn)拉裂縫，前緣局部隆起，已有明顯蠕滑跡象，突發(fā)性失穩(wěn)可能性較大。同時，由于坡體前緣有大量房屋農(nóng)舍沿公路呈一字型展布，坡體一旦失穩(wěn)勢必給當(dāng)?shù)鼐用竦娜松砗拓?cái)產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅，因此邊坡的穩(wěn)定性評價和治理十分迫切。本文將在參考前人同類邊坡研究成果基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)際，對該邊坡進(jìn)行評價和治理，以此為該地區(qū)同類型邊坡的勘察作一定依據(jù)和參考。

1 地質(zhì)概況

滑坡區(qū)位于河道左岸道路旁斜坡上，前緣高程約207m，該段河床高程約為191.9m，該水庫水體對滑坡體無直接影響。滑坡體兩側(cè)為山體溝谷，水位受大氣降水的影響，具陡漲陡落的特點(diǎn)，見常年流水沖溝，未見水塘分布。（圖1）

區(qū)域內(nèi)巖性受構(gòu)造運(yùn)動擠壓作用強(qiáng)烈，地表出露的巖層多呈揉皺狀，巖體破碎，場地西南側(cè)有一條斷層穿過，但對滑坡影響小。據(jù)現(xiàn)場勘查，未發(fā)現(xiàn)新斷裂構(gòu)造及新構(gòu)造運(yùn)動跡象。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（18306-2001），本區(qū)地震動峰值加速度0.05，地震基本烈度度，地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.35。區(qū)內(nèi)地下水類型主要有松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。根據(jù)所取的水樣進(jìn)行了室內(nèi)分析，地下水化學(xué)類型為型，值5.17~7.46。地內(nèi)地下水對混凝土及混凝土中鋼結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。

根據(jù)區(qū)域地層巖性由新至老，分述如下：

1）第四系上更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土：紅褐色、黃褐色，稍濕～濕，硬塑。

2）南華系下統(tǒng)長安組強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖：灰褐色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，遇水易軟化，脫水易開裂，手捏易碎，出露地表后抗風(fēng)化能力極差。

3）南華系下統(tǒng)長安組強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖：為滑床基巖，產(chǎn)狀100°∠45°，褐灰色，砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙極發(fā)育，節(jié)理面可見鐵錳質(zhì)染，錘擊聲悶，易碎，出露地表后抗風(fēng)化能力差。

2 穩(wěn)定性評價

2.1 定性分析

邊坡平面形態(tài)呈工形，一般坡度約為20°~45°，坡體后緣陡坎下方發(fā)育多處張裂縫，坡體傾向141°，坡體前緣部分隆起，并有滲水（圖2）。部分房屋已傾倒破壞，坡體蠕滑變形明顯。

滑坡地處峽谷地區(qū)，新構(gòu)造運(yùn)動抬升河谷快速下切特點(diǎn)明顯。形成了高差大、坡度陡的典型高山深谷地貌，局部開挖形成陡崖區(qū)，使斜坡地帶的松散物質(zhì)貯備了較大勢能，形成良好的臨空條件，為斜坡體的最終失穩(wěn)提供了良好條件。

同時，不合理開挖破壞了邊坡的結(jié)構(gòu)，使斜坡臨空面增大，斜坡原有地應(yīng)力條件發(fā)生改變，造成斜坡坡腳支撐（抗滑力）減弱。

另外，坡體上部殘坡積粉質(zhì)粘土結(jié)構(gòu)松散，透水性較好，粘聚力較低，降水大量通過后緣裂隙入滲后，土體抗剪強(qiáng)度顯著降低，土體自重明顯增大，上部飽水的疏松土層與下部砂質(zhì)板巖間形成粘土（由強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖形成，含碎石）滑動帶，摩擦力和粘聚力大為降低，土體依附層狀泥巖夾層發(fā)生順坡向滑動。

2.2 定量分析

2.2.1 計(jì)算剖面的確定

強(qiáng)風(fēng)化泥巖與砂巖之間軟弱面為滑動面，在滑坡主滑方向上，沿滑坡最大長度選取三剖面、、進(jìn)行計(jì)算。

2.2.2 計(jì)算工況及荷載組合

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及滑坡推力計(jì)算，主要考慮滑體自重、地表荷載、暴雨、動荷載、地震等因素。

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算工況、荷載組合及抗滑安全系數(shù)取值如表1所示。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算工況、荷載組合

2.2.3 參數(shù)確定

滑體土、滑帶土測試指標(biāo)包括干、濕密度，含水量，壓縮系數(shù)，液限，塑限，天然、飽和狀態(tài)、值等。采用原狀樣天然、飽和快剪（滑帶土另進(jìn)行了飽和殘剪）試驗(yàn)方法，獲取了相應(yīng)的峰值、殘值抗剪指標(biāo)（值）。本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值如下：

由于滑坡現(xiàn)處于緩慢變形狀態(tài)，變形跡象明顯，滑面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)在滑帶土的峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度之間取值。參數(shù)選取見表2。

表2 穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

2.2.4 穩(wěn)定性計(jì)算

1）計(jì)算方法

折線行滑面采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算（圖4）。

滑坡穩(wěn)定系數(shù)的求解公式為：

+c

式中：F為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)，為第塊段滑動面與水平面的夾角（o），是第段傳至段時的傳遞系數(shù)，是第條塊滑體抗滑力（），第條塊滑體下滑力（），N第條塊滑體在滑動面法線上的分力（），第條塊滑動面上巖土體的粘聚力（），第條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，第條塊滑動面長度（）。

2）計(jì)算結(jié)果

滑坡各剖面穩(wěn)定系數(shù)見表3。

表3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算可知僅剖面Ⅰ在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，其余均處于欠穩(wěn)定~不穩(wěn)定狀態(tài)。由此可知坡體在天然狀態(tài)下處于極限平衡狀態(tài)，隨著雨水的入侵，巖土體力學(xué)參數(shù)普遍降低，從而誘發(fā)坡體發(fā)生順層滑動破壞。

3 防治措施建議

采取“預(yù)防為主，防治結(jié)合”的思想對邊坡病害進(jìn)行了治理，具體措施為：

1）為避免雨水入侵和沖刷，在坡表地形舒緩地段布置排水溝，在坡體內(nèi)插入導(dǎo)水管；對于滑坡后緣、中部的拉裂縫用彩條布沿裂縫走向進(jìn)行覆蓋，避免地表水沿裂縫灌入滑體。

2）由于坡體目前活動強(qiáng)烈，建議采用抗滑樁或者錨桿錨索方法進(jìn)行支護(hù)，將錨索框架分別布置于滑坡體的中部和前緣及兩側(cè)，通過變形監(jiān)測，如變形還在繼續(xù)，還可采用一排或多排抗滑樁進(jìn)行加固。

3）此外，在地表種樹和其它生物工程，既防止了地表局部跨塌和水土流失同時也有美化環(huán)境和改善自然的作用。

4 結(jié)論

1）不良的環(huán)境地質(zhì)條件是該滑坡變形滑移的地質(zhì)基礎(chǔ)；大氣降水及地下水活動，是滑坡產(chǎn)生的重要條件，促使滑坡變形滑移加劇；不合理開挖削坡是滑坡變形滑移的主要誘導(dǎo)因素?；虑熬壍乇砺∑?，坡腳滲水跡象明顯，中后緣裂縫持續(xù)增大，滑體后部階梯狀臺階有變形跡象，滑坡處于緩慢變形狀態(tài)。

2）計(jì)算表明邊坡在自然工況條件下，為欠穩(wěn)定~不穩(wěn)定狀態(tài)?；略诒┯陾l件下，隨著雨水入滲，下滑力增大，抗滑力減小，坡體穩(wěn)定性進(jìn)一步降低，將導(dǎo)致失穩(wěn)破壞，穩(wěn)定性計(jì)算與定性分析結(jié)果相吻合。

3）順層高邊坡病害突發(fā)性大、危害性強(qiáng)，應(yīng)堅(jiān)持 “預(yù)防為主，防治結(jié)合”的思想。針對邊坡的特點(diǎn)，在坡表布置排水溝，邊坡內(nèi)部布設(shè)導(dǎo)水管，避免雨水入侵和沖刷；同時，在邊坡中部和前緣利用抗滑樁或錨索支護(hù)，控制滑坡位移；另外，適當(dāng)種植樹木，達(dá)到防止水土流失和美化環(huán)境的作用。

[1] 張倬元，王士天，王蘭生．工程地質(zhì)分析原理[M]．北京：地質(zhì)出版社．1994．

[2] 陳國慶，黃潤秋，周輝，等．邊坡漸進(jìn)破壞的動態(tài)強(qiáng)度折減法研究[J]．巖土力學(xué)，2013,34（4）：1140~1146．

[3] 石豫川，馮文凱，單治鋼，等．某多期次巨型滑坡危害程度預(yù)測評價[J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，31（3）:226~232．

[4] 鄭穎仁，等．邊坡與滑坡工程治理[M]．北京：人民交通出版社，2007．

Genetic Mechanism and Stability Evaluation for a Bedding Landslide

ZHANG Heng1LIANG Hui2

(1-State Key Lab of Geological Hazard Prevention and Cure and Geological Environmental Protection, Chengdu University of Technology, Chengdu, 610059; 2-No. 403 Geological Team, Hunan Bureau of geology and Mineral Resources, Changde, Hunan 415000)

This paper has a discussion on forming conditions, quantitative calculation of deformation and stability as well as control measures for a bedding landslide.

bedding landslide; stability assessment; control measure

P642.22

A

1006-0995（2015）01-0111-03

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.01.025

2014-02-28

張恒(1987—），男，四川綿陽人，碩士，主要從事巖土工程方面的研究