貴州織金綺陌中學實驗樓東側滑坡成因分析

李小玲, 胡才源

(貴州省地質環境監測院,貴州 貴陽 550018)

貴州織金綺陌中學實驗樓東側滑坡成因分析

李小玲, 胡才源

(貴州省地質環境監測院,貴州 貴陽 550018)

在闡述綺陌中學實驗樓東側滑坡地質環境和變形特征的基礎上,對該滑坡成因機理及其穩定性進行分析與評價。該滑坡屬小型淺層土質推移式滑坡,大氣降雨入滲活動是誘發滑坡變形的主要影響因素之一。計算分析表明,目前滑坡整體基本穩定,在20年一遇暴雨的激發下,滑坡可能大規模下滑。

滑坡;成因分析;暴雨;穩定性分析

綺陌中學位于織金縣北東7.1 km處,S209省道道路旁。2010年6月28日,綺陌中學在持續強降雨(降雨量為107.7 mm)的作用下,實驗樓東側斜坡發生變形,一旦滑坡發生,將危及當地4戶16名村民和該中學師生690人的生命安全,潛在直接經濟損失達600萬元,因而有必要對該滑坡的成因機制及穩定性進行分析,為防治工程提供依據。

1 滑坡區地質環境概況

1.1 地形地貌

滑坡所在區屬構造剝蝕侵蝕中低山斜坡地貌區,斜坡位于綺陌河右岸,坡頂為一緩平臺,總體地勢西高東低,坡頂高程為1 290.9,坡腳最低點為北東側的綺陌河河谷,高程為1 271.5 m,滑坡段高程1 274～1 279 m,總體地形坡度為-36°的直線坡,為斜坡體上的殘坡積層的滑動提供了勢能。

1.2 地質構造

織金縣處于揚子準地臺黔北臺隆遵義斷拱畢節北東向構造變形區、貴陽復雜構造變形區西部兩個次級構造單元交接部位,褶皺和斷裂均較發育。滑坡區主要受北東向構造控制,處于鼠場壓性斷裂次生斷層和關寨壓扭性斷裂之間,巖層呈單斜產出,受區域構造影響,巖石節理裂隙發育,巖體破碎,完整性差。

1.3 地層巖性

滑坡區基巖主要為二疊系中統茅口組(P2m)淺灰色、灰白色中—厚層灰巖及溶塌角礫狀灰巖夾薄層狀淺灰色泥灰巖,第四系覆蓋層以厚度<12.0 m的殘坡積黃褐色粘土、灰褐色碎石土為主,在校區、周邊建筑區以及公路一帶,坡體表部零星分布有厚薄不均(厚1～3 m)的人工填土。

1.4 氣象水文條件

滑坡區屬亞熱帶高原季風溫潤氣候,年平均氣溫14.1℃,年平均降水量1 436 mm,降水主要集中在4—9月,占全年降水量的75%以上。綺陌中學東面120 m有綺陌河呈南西—北東向向六沖河匯流,河流為雨源型,河面呈寬緩U字形,枯季流量一般10 m3/s。

1.5 人類工程活動

滑坡區內人類工程活動較為強烈,主要表現為人類農業耕種,筑房,修建教學樓。因此,可見人類工程活動對滑坡區地質環境的改變和影響較大。

2 滑坡基本特征

2.1 滑體形態特征

滑坡位于實驗樓近東面,平面呈撮箕形,后緣最高標高1 281.67 m,前緣最低標高1 273.61 m,最大高差8.06 m,剖面上呈弧線狀,滑坡體平均坡度32°～43°。主滑方向89°,縱長16 m,平均寬37 m,面積約592 m2,平均厚5.0 m,總體積約2 960 m3,屬小型淺層土質推移式滑坡。

(1) 后緣:為實驗樓與附屬辦公室連接后側,形成南北走向向近東側下錯裂縫,裂縫長18.3 m,寬1～5 cm之間,一般下錯3 cm;

圖1 滑坡區工程地質平面圖Fig.1 Planar graph of engineering geology in landslide area

(2) 左側緣:為滑體臨空面高度變小處,學校圍墻開裂最左側;

(3) 右側緣:二疊系茅口組基巖出露,學校垃圾池中部;

(4) 前緣:近東面約20 m,形成高差3～7 m臨空面弧線范圍,居民住戶后側。

2.2 滑坡物質組成與結構特征

滑體主要由回填土及殘坡積土組成。回填土主要為灰巖風化粘土,可塑狀,浸水后膨脹,失水易龜裂,滑體上一般回填厚度為3 m,殘坡積層粘土層主要分布于回填土下部,約占滑坡面積的2/3,由二疊系中統茅口組(P2m)灰巖風化堆積形成,物質成分以黃褐色粘土為主,局部為耕植土、腐植土及人工填土,可塑—硬塑狀,厚4.25～5.9 m。

滑帶土為黃褐色粘土,局部含碎石,結構較密,天然狀態下呈可塑狀。滑床為殘坡積碎石粘土,與上部殘積層粘土接觸,碎石土受長期荷載,崩解風化,強度迅速降低,體積壓縮,形成滑床。

滑坡后緣,滑床埋藏較深,約1.0～4.5 m;滑坡中部實驗樓附屬辦公室因人工填土堆積,厚度最大,約4.5～6.8 m;前緣受地形斜坡影響,滑床埋藏約0～6.9 m。左側緣,滑床埋藏較深,約0.2～3.8 m;右側緣,可見基巖出露,滑床埋藏較淺,約0～1.0 m。

2.3 滑坡成因機制

2010年6月28日,綺陌中學實驗樓東側斜坡在持續強降雨的作用下發生變形,主要變形表現為地裂縫,墻體開裂,至2010年7月26日,裂縫錯距由最初的局部細微裂紋增加到7.5 cm,且在后期降雨時裂縫仍繼續發展。

滑坡所處斜坡地形坡度較陡,為一坡度36°的直線坡,為斜坡巖土體提供了有利于向下滑動的地形地貌條件;滑坡后緣分布有一棟3層實驗樓及其附屬辦公樓,相當于在滑坡后緣增加荷載,促進了坡體變形發展。此外,滑體主要由回填土、殘坡積粘土組成,本身物質結構較為松散,該特定的巖土結構為滑坡變形提供了物質條件。人類工程活動改變了坡體形態;破壞了天然穩定狀態,大氣降雨入滲活動是誘發滑坡變形的主要影響因素。據調查,2009年9月—2010年5月,貴州遭受100年一遇特大旱災,滑體中水分蒸發較大,粘土孔隙增大,形成架空。近幾年來,織金縣頻頻出現極端天氣,地表水滲入結構較為松散的第四系土體形成地下水順坡體運移,一方面使上覆土體飽水,增加了滑體容重,滑帶土抗剪強度大大降低,另一方面地下水流動帶走碎石土內粘土,局部造成架空現象,坡體結構遭受破壞。在上部荷載作用下,當滑帶土抗剪強度不足以抵抗下滑力時,即發生滑體移動變形破壞,引起滑坡從后緣往前緣蠕滑,在滑坡后緣出現拉張裂縫,形成推移式滑坡,見照片1。

照片1 滑坡后緣荷載變形Photo 1 Load deflection of back edge of landslide

3 滑坡穩定性分析

3.1 定性分析

2010年6月28日,該滑坡受強降雨影響,滑坡后緣出現拉張裂縫和錯坎,已處于欠穩定狀態。未來遇強降雨等誘發因素,可促成滑坡。

圖2 滑坡2-2′工程地質剖面圖Fig.2 Profile of engineering geology of 2-2′ landslide

3.2 定量分析

根據滑坡的主要特點、形成機制及影響因素,選取2-2′剖面作為典型的穩定性計算剖面,其計算工況為兩種[1]:工況一(天然狀態)為坡體自重+地表荷載;工況二(飽和狀態)為坡體自重+地表荷載+20年一遇暴雨條件。

根據滑坡體結構特征,潛在滑動面為粘土層,總體呈圓弧型[2],采用《滑坡防治工程勘查規范》[3](DZ/T 0218—2006)附錄E.1.1圓弧型滑動面計算公式對該滑坡進行穩定性計算分析,其計算參數通過野外鉆探取樣和室內土工試驗、反算法和類似工程經驗值來進行分析確定,該滑坡穩定性分析的物理力學計算參數:天然重度γ=17.9 kN/m3;天然抗剪指標C=38.1 kPa,ψ=8.8°;飽和重度γ′=18.7 kN/m3,飽和抗剪指

標C′=16.5 kPa,ψ′=5.8°,并考慮地表荷載150 kN/m。其計算結果見表1。

綜上可見,該滑坡在天然狀態下處于穩定狀態;在飽和狀態下處于欠穩定狀態,與實際勘查情況相符[4]。

滑坡穩定性劃分:F≥1.15,穩定;1.05≤F<1.15,基本穩定;1.00≤F<1.05,欠穩定;F≤1.00,不穩定。

表1 滑坡2-2′剖面穩定性計算結果

4 結論

綺陌中學滑坡屬小型淺層土質推移式滑坡,較陡的地形坡度、不良荷載加載和特殊的物質結構(回填土、殘坡積粘土)為滑坡變形奠定了有利的基礎條件,持續強降雨入滲活動是滑坡變形破壞的主要誘發因素,該滑坡目前基本穩定,但安全裕度不大,在20年一遇暴雨條件下,滑坡可能產生整體或大規模下滑,潛在危害較大,建議采取必要的工程治理措施進行防治。

[1] 張卓元,王士天,王蘭生.工程地質分析原理[M].北京:地質出版社,1994.

[2] 中華人民共和國建設部.巖土工程勘察規范:GB50021—2001[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.

[3] 中華人民共和國國土資源部.滑坡防治工程勘查規范:DZ/T0218—2006[S].北京:中國標準出版社,2006.

[4] 胡才源.織金縣綺陌街道辦綺陌中學滑坡勘查報告[R].貴陽:貴州省地質環境監測院,2015.

(責任編輯：陳姣霞)

Genesis Analysis of the Landslide in the Eastern Side of the ExperimentBuilding of the Qimo Middle School in Zhijin,Guizhou

LI Xiaoling, HU Caiyuan

(InstituteofEnvironmentalMonitoringofGuizhouProvince,Guiyang,Guizhou550018)

Based on the analysis of geological environment and deformation characteristics of the Qimo middle school landslide in the eastern side of the experiment building,the deformation mechanism of the landslide is analyzed,and the stability of the landslide is evaluated. The results show that the landslide is easy to take place in the superficial layer of slope,rainfall infiltration into the landslide is one of the most important factors effecting slope stability. The evaluation results indicate that the landslide is stable for current state overall,but the landslide may decline in mass under a rainfall with frequency of 20 years.

landslide; genesis analysis; rainstorm; stability analysis

2016-03-15;改回日期:2016-06-14

李小玲(1986-),女,助理工程師,環境科學專業,從事地質災害研究工作。E-mail:lixiaoling1111@126.com

P642.22

A

1671-1211(2016)04-0615-03

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.04.015

數字出版網址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160707.1404.012.html 數字出版日期:2016-07-07 14:04