結合案例分析滑坡巖土工程勘察

黃獻軍

（廣西壯族自治區(qū)百色水利電力設計院 廣西百色 533000）

結合案例分析滑坡巖土工程勘察

黃獻軍

（廣西壯族自治區(qū)百色水利電力設計院 廣西百色 533000）

在本文中，筆者主要分析了田東縣龍須河引水總干渠渡槽出口渠段滑坡巖土工程勘察，在這個基礎上作出評價和建議，以供同類工程參考。

滑坡；勘察；穩(wěn)定評價

1 概述

田東縣龍須河引水總干渠渡槽出口渠段滑坡位于1#渡槽渠道外側底部。滑坡位于渠道底部，滑體為渠道地基，外側目前已開裂，滑體滑移與渠道基礎分離，現(xiàn)已危及渠道結構的安全，要對滑坡治理工程進行勘察。勘察目的是為滑坡治理施工方案的確定提供詳細的工程地質(zhì)資料，并作出分析、評價和建議。

本次勘察具體要求如下：①搜集地質(zhì)、水文、氣象、地震和人類活動等相關資料。②查明滑坡的形態(tài)要素和演化過程，圈定滑坡周界。③查明擬建場地各土層的成因、類型、深度，分布規(guī)律及其工程地質(zhì)特征。④地表水、地下水、泉和濕地等的分布。⑤樹木的異態(tài)、工程設施的變形等。⑥查明各層滑坡面（帶）的位置。⑦提供各土層物理力學性質(zhì)綜合指標、地基承載力及樁基承載力設計參數(shù)，提供基礎沉降計算所需巖土參數(shù)。⑧分析評價地基的穩(wěn)定性、均勻性。⑨明確場地類別與抗震設防烈度、設計基本地震加速度值及設計地震分組。

1.1 勘察方法手段

本次勘察主要采用鉆探、原位測試、取樣與室內(nèi)土工試驗相結合的方法。

（1）鉆探：本次鉆探施工采用XU-100型鉆機1臺。采用回旋鉆進，地下水位以上干鉆，取土器取樣。

（2）原位測試：標準貫入試驗：采用對開式貫入器，錘重63.5kg，落距76cm，自動脫鉤自由下落，先擊入15cm不計擊數(shù)，再記錄后30cm的錘擊數(shù)。

（3）采樣：①原狀土樣：液壓法取樣，采樣后及時貼上標簽并用封口膠密封；用薄壁取土器取軟土樣。②擾動土樣：從巖芯中采取，塑料袋包裝。③巖石樣：從完整巖芯中采集，用封口膠密封。

（4）室內(nèi)試驗：室內(nèi)試驗有土工試驗、土易溶鹽分析試驗、巖石試驗。

1.2 勘察工作完成情況

本次工作調(diào)查了滑坡體的成因、發(fā)展及其形態(tài)，布置3個鉆孔，全部按25.0m深度鉆探，共完成工作量如下：工程地質(zhì)測繪40（km2），實測剖面68/1（m/條），鉆探75.8/3（m/孔），原狀土樣（常規(guī)土試、快剪、反復剪、易溶鹽）15（件），巖樣（飽和抗壓、天然抗剪）6（件），原位測試（組）。

2 滑坡工程地質(zhì)分析

2.1 滑坡體形態(tài)、規(guī)模

滑坡滑體由項目建設時期填土，土質(zhì)為附近山體挖運的粘土、粉質(zhì)黏土，部分土中夾有砂、石。滑坡縱向長約29m，橫向長約40m，滑體厚度約為5.5m，總體積約6380m3。主滑方向為38°，屬淺層小型滑坡。該滑坡后緣高程為115m，前緣高程為109m，后緣拉裂縫始于以渠道南面基礎，可見20～30cm寬裂縫，受渠道滲漏水沖刷影響，滑體與渠道基礎已部分分離，最大分離寬度約為0.5m，滑坡目前形成數(shù)個滑坡臺坎，主要位于中部與下部，臺坎高度0.3～0.6m。據(jù)勘察結果分析，滑坡的運動方式為牽引式。

2.2 場地巖土層特征

根據(jù)地質(zhì)鉆探結果，地層巖性從上到下描述如下：

（1）第四系人工堆積（Q）r：土質(zhì)是粘土、粉質(zhì)粘土夾碎石，為工程建設時從鄰近山坡處挖運而來，棕黃色，干燥～稍濕，中密～密實。層厚4.01～5.90m，平均厚度5.13m。

（2）第四系坡殘積層（QdL-eL）：黃褐色、棕黃色粘土，局部為夾碎石顆粒，呈可塑狀態(tài)，此層頂部與底部軟，中間較硬，層厚9.07～9.49m，平均厚度9.32m。

（3）基巖為二迭系下統(tǒng)北泗組（T1b）：深灰色泥質(zhì)灰?guī)r、含砂屑灰?guī)r。中等風化，裂隙發(fā)育，填充有石英脈。

2.3 滑坡物質(zhì)組成及結構特征

（1）滑體：滑坡滑體厚度4.01～5.90m。據(jù)勘探揭露，滑體物質(zhì)為工程建設時從鄰近山坡處挖運而來，由粉質(zhì)粘土夾礫石組成，礫石為泥巖風化殘留顆粒，粒徑0.5～1cm，個別大于10cm，棱角狀；粉質(zhì)粘土呈可塑狀，灰褐色、紅褐色，稍濕—濕，底部含砂。

（2）滑帶：據(jù)鉆孔和探井揭露，滑帶土厚度0.3m左右。滑帶多由紅褐色粉質(zhì)粘土夾砂組成，砂質(zhì)含量為40～50%，粒徑級多為粗砂、礫砂，呈次棱角狀。粉質(zhì)粘土呈可塑—軟塑狀，濕。

（3）滑床：沿主滑方向滑面呈折線狀，傾角為3～27°，滑床為第四系坡殘積層，局部為夾碎石顆粒，土質(zhì)呈可塑狀態(tài)，此層頂部與底部軟，中間較硬，深度4.1～5.9m。橫向“U”型。

3 滑坡穩(wěn)定評價

3.1 穩(wěn)定分析

監(jiān)測發(fā)現(xiàn)渠道曾發(fā)生滲漏，滲漏水將渠道基礎與地基（滑體）淘空分離，后經(jīng)采取防滲措施，渠道現(xiàn)無滲漏問題。據(jù)實地調(diào)查，當?shù)鼐用裨谔钔辽戏N植有芒果樹。據(jù)發(fā)現(xiàn)滑坡后未發(fā)現(xiàn)有新的活動跡象，后緣也沒有新的裂縫產(chǎn)生，由于滑坡面臨河流，滑坡能否保持穩(wěn)定，是保證渠道安全運行的非常重要的工程地質(zhì)問題。田東縣雨季時期長，如遇到長時間降雨，滑動面的力學強度降低，同時，當河水位驟降時，滲流作用除產(chǎn)生滲流力外，還將導致滑動面的泥化和滑體內(nèi)細顆粒充填物的帶出，這些都將降低滑坡的穩(wěn)定性，并有可能使滑體產(chǎn)生局部的沉陷變形。

3.2 穩(wěn)定計算

（1）滑坡穩(wěn)定性及剩余下滑力計算公式

滑面受軟弱面控制，勘察發(fā)現(xiàn)軟弱面處于回填土底部，即受回填前的原始地面控制。原始地面呈起伏不平的折線型，故采用基于極限平衡理論的折線型滑動帶的傳遞系數(shù)法來評價斜坡的穩(wěn)定性及計算滑坡剩余下滑力。

滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs計算公式：

Ri=[Wicosαi-Qisinαi+Disin（βi-αi）]tg準i+cili（i=1，…，n）

Ti=Wisinαi+Qicosαi+Dicos（βi-αi）（i=1，…，n）

ψj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tg準i+1 （j=i時）

式中：Ti-第i條塊下滑力（kN/m）；Ri-第i條塊抗滑力（kN/m）；Di-第i條塊的動水壓力（kN/m）；Qi-第i條塊的地震力（kN/m）；ψj-第i條塊的剩余下滑力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(shù)（j=i時）；Wi-第i條塊的自重標準值與相應附加荷載之和（kN/m）；Ci-第i條塊滑面粘聚力標準值（kPa）；準i-第i條塊滑面內(nèi)摩擦角標準值（°）；αi-第i條塊滑面傾角（°）；βi-第i條塊地下水流向與水平方向夾角（°）；li-第i條塊滑面長度（m）；n-條塊數(shù)；Fs-穩(wěn)定性系數(shù)。

（2）計算方案

根據(jù)滑坡形態(tài)及變形特征，選擇滑坡的1-1′剖面進行滑坡穩(wěn)定性計算。經(jīng)分析滑坡土體的巖、土狀態(tài)及荷載組合，選定如下兩種工況進行滑坡穩(wěn)定性計算。

工況Ⅰ自重+地表荷載（現(xiàn)狀）。

工況Ⅱ自重+地表荷載+暴雨+水位降+地震（飽和狀態(tài)）。

（3）計算參數(shù)的選取

①滑體重量：按這個公式計算：

Wi=Siγi

式中：Wi-第i塊單寬滑體自重（kN/m）；Si-第i塊單寬滑體面積（m2）；γi-第i塊單寬滑體重度（kN/m3）。

依據(jù)室內(nèi)實驗成果，滑體重度天然狀態(tài)下平均為19.4kN/m3，飽和狀態(tài)下平均為19.7kN/m3。滑體多為粉質(zhì)粘土夾有礫石及砂，透水性較差，滲透系數(shù)較小，但滑體厚度不大，在長期連續(xù)降雨作用下，水體可從現(xiàn)有裂縫入滲土體，可能滲透滑體，故滑坡飽和重度結合場地情況，按全飽水狀態(tài)考慮，表現(xiàn)為滑體重度增大，故取重度γa=19.7kN/m3。滑體條塊的面積采用aotoCAD直接從計算剖面圖上量取。

②地下水：因滑體靠近龍須河，考慮到地下水壓力的影響，地下水位面至河水位面的動水壓力按照《地質(zhì)災害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/ 143-2003）第12.1.9條公式計算：D=γwhlcosαsinβ。

③滑體上覆建筑荷載：由于滑坡體上無建筑，只種有芒果樹，荷載不大。因此，在此次滑坡穩(wěn)定性計算中，不考慮滑體上覆荷載。

④抗剪強度C、準值：依據(jù)規(guī)范，地震烈度為7度，考慮地震力，按照《地質(zhì)災害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）第12.1.11條：Q=ζeW。

⑤抗剪強度C、準值：本次勘察主要以室內(nèi)土工試驗為主，以下為滑帶軟弱層所取土試樣的實驗結果，在穩(wěn)定性分析和剩余下滑力計算中C、準值綜合取值見表1。

表1 軟弱面剪切強度值

穩(wěn)定性分析和剩余下滑力計算中C、準值取值考慮最不利情況，結合以往滑坡勘察經(jīng)驗，計算最終取飽和狀態(tài)C=3.1kPa，準=7.5°。

根據(jù)上述計算工況，利用理正巖土計算對剖面的穩(wěn)定性進行了計算。工況1滑坡穩(wěn)定性計算結果統(tǒng)計Fs為1.350，工況2滑坡穩(wěn)定性計算結果統(tǒng)計Fs為0.987。

3.3 穩(wěn)定性評價

（1）穩(wěn)定性安全系數(shù)的選取：該滑坡危害對象為縣級水利工程，防治級別為三級，在滑坡剩余下滑力計算中，安全系數(shù)值均取Fst=1.05。

（2）整體穩(wěn)定性評價：根據(jù)上述計算工況，對滑坡的穩(wěn)定性進行了計算，根據(jù)《地質(zhì)災害防治工程勘察規(guī)范》（DB50/143-2003）第12.1.21條滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分在天然狀態(tài)下（工況1）1.05

4 結論

①龍須河渠道滑坡是個小型淺層滑坡。滑坡體以巖層內(nèi)的軟弱夾層為滑床，向北側滑移。②根據(jù)《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330-2002）該邊坡為安全等級三級，遠動方式為牽引式滑坡。③變形觀測表明，滑坡沒有明顯的變形跡象，目前處于穩(wěn)定狀態(tài)中。④滑坡的穩(wěn)定計算進一步論證了滑坡在不利條件下，其整體穩(wěn)定性是不穩(wěn)定的。滑體前緣散體邊坡坡角較陡，存在滑移的可能，但規(guī)模較小，不會危及河岸。

[1]張宇.某滑坡穩(wěn)定性分析及工程治理措施建議[J].中國水運（下半月），2016（02）.

P642.22

A

1004-7344（2016）15-0159-02

2016-4-21

黃獻軍（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事巖土勘察工作。