宣恩賓館不穩定斜坡穩定性分析及防治效果評價

李 業, 梁曉艷, 陳 敏, 陶海川

(湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州 434020)

宣恩賓館不穩定斜坡位于鄂西南宣恩縣主城區內,行政隸屬珠山鎮白鶴井社區。斜坡總分布面積3 900 m2,變形以坡體局部滑移為主,斜坡范圍內居民聚集地,建筑密集,一旦變形加劇將產生大規模破壞,對8戶33人生命財產安全產生直接威脅,其經濟影響和社會影響均較大。本文以該不穩定斜坡為研究對象,在勘查的基礎上,對不穩定斜坡的穩定性進行定性和定量相結合分析評價,并提出有效的工程治理措施。對類似的地質災害隱患點防治起到一定的借鑒作用。

1 地質環境條件

宣恩賓館不穩定斜坡為巖土混合型斜坡,斜坡自北西向南東展布,坡向150°～160°。宣恩賓館分布于斜坡前緣坡腳地段,分布高程506 m。坡體受人工改造呈階狀,整體坡度約30°～35°,斜坡體上因切坡形成的陡坎高1.5～4.9 m,坡腳處切坡高達5.0～6.8 m。陡坎間人工改造形成的平臺多修建住宅,且集中在斜坡中下部,住宅以磚混結構兩層為主,最高一棟達7層。

不穩定斜坡及周邊出露地層主要為第四系殘坡積層和三疊系中統巴東組第四段。其中第四系殘坡積層(Qel+dl),巖性為紫紅色碎石土,多分布于坡間緩坡地帶,厚度1.0～3.0 m;三疊系中統巴東組第四段(T2b4)巖性為強—中風化紫紅色薄—中厚層狀粉砂質泥巖,坡體多處可見基巖,巖層產狀傾向310°～330°,傾角8°～15°,節理裂隙發育,該地層巖性軟弱,具易風化破碎,遇水易泥化的特點,是典型的易滑地層。

該斜坡處于宣恩向斜核部南東段偏末梢部位[1],受構造影響,NE、NW向節理裂隙較為發育,破壞巖體完整性,一定程度影響坡體穩定性。

根據地層巖性組合特征,地下水在巖石中的賦存狀況,可將區內地下水劃分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。地下水動態變化較顯著,一般受大氣降雨和河流水位變化的影響,徑流途徑短。由于分布面積小,多受地形切割出露,地下水富水性較差、水量較小。

2 基本特征

不穩定斜坡前緣分布高程508 m,后緣高程526 m,縱長48 m,橫寬60～110 m,總分布面積3 900 m2。斜坡類型為巖土混合型,與下伏基巖構成逆向緩傾結構。平面上呈橫長型(圖1),剖面上經人工改造呈階梯狀(圖2)。該斜坡近期的變形破壞特征主要表現為地面裂縫和建筑物變形,集中分布于斜坡中下部高程510～522 m范圍內,其中地面裂縫有4處、建筑物變形2處。地面裂縫均為拉張裂縫,走向60°～70°,延伸長度9～20 m不等,裂縫寬度0.5～1 cm。這4條裂縫均分布在屋前平臺的臨坎處,距離陡坎0.5～3 m,裂縫延伸方向與陡坎走向一致,裂縫靠近陡坎一側的地面下座1～2 cm不等。建筑物變形共見2處。一處位于斜坡中部的吳連紅家房屋頂部(該房為七層磚混結構),裂縫主要順坡向產生羽狀裂縫,裂縫長0.7～1.0 m,縫寬0.5～2 mm,傾角50°～70°。一處變形位于斜坡東側前緣陡坎處的擋土墻,裂縫以45°傾角切穿高約7 m的漿砌石擋土墻,裂縫微張[2]。

圖1 宣恩賓館不穩定斜坡工程地質平面圖Fig.1 Engineering geological plan of unstable slope near the Xuan’en hotel1.不穩定斜坡范圍;2.地面裂縫及編號;3.建筑物變形及編號;4.第四系松散人工堆積填土巖組;5.第四系松散殘坡積粉質粘土夾碎石巖組;6.三疊系中統巴東組薄—中厚層粉砂質泥巖巖組;7.剖面線及編號。

3 成因機理

宣恩賓館斜坡發育于三疊系中統巴東組第四段(T2b4)紫紅色粉砂質泥巖構成的逆向緩傾斜坡段。該不穩定斜坡近期的變形破壞特征主要表現為地面裂縫和建筑物變形,變形主要集中在兩個區段:一為斜坡中部南西側坡體淺表,即LF1、LF2地面裂縫,變形多在降雨入滲條件下,土體在自重條件下沿巖土接觸面向臨坎段產生滑移;二為斜坡南東側中下部,即LF7-JB2沿線,在長期地下水作用下,巖土體力學強度降低,沿不利結構面下座擠密產生變形。結合變形時間和變形特征分析,變形具有局部連續性和逐漸擴大的特點,在降雨入滲地下水徑流沖蝕作用下,有進一步發育的空間。目前變形均以局部淺表滑移、下座擠密拉裂為主,處于初期蠕滑階段,隨著變形的逐步加劇,將對局部斜坡穩定性產生影響,長遠來看對整體穩定產生一定影響。

4 穩定性評價

穩定性定量評價采用理正巖土計算軟件中的邊坡滑塌治理計算模塊,運用傳遞系數法對不穩定斜坡坡體穩定系數及剩余推力進行計算。綜合考慮縱向及水平方向上巖土接觸面、土體力學性質的差異性及潛在

圖2 Ⅱ-Ⅱ′工程地質剖面圖Fig.2 Engineering geological profile of sectionⅡ-Ⅱ′1.地面裂縫及編號;2.推測潛在滑移面;3.人工填土;4.粉質粘土夾碎石;5.粉砂質泥巖;6.風化界線;7.已有擋土墻。

滑面分析與變形發展趨勢,并結合地面調查及對斜坡剖面搜索最不利滑移面顯示,變形段集中于Ⅰ-Ⅰ′中部、Ⅱ-Ⅱ′中下部,故斜坡選取Ⅰ-Ⅰ′中部、Ⅱ-Ⅱ′中下部作為計算剖面。計算考慮工況1(自重+地表荷載)及工況2(自重+地表荷載+暴雨)兩種條件下進行。

結合具體實際情況,在選定有關參數的情況下,各種工況條件下宣恩賓館不穩定斜坡穩定系數及下滑推力計算結果見表1。

計算顯示,在工況1條件下,兩條剖面均處于基本穩定狀態,但安全系數不大,局部有變形產生;在工況2條件下,兩條剖面穩定系數分別為1.039、1.023,1.0

表1 斜坡穩定性計算成果表Table 1 Calculation results of slope stability

5 防治工程方案與效果

在查明地質災害成因類型基本特征,進行穩定性分析評價的基礎上,針對坡體結構與變形特征及其穩定性影響因素,采用“地表排水+坡間重力式擋墻支擋+前緣坡腳擋墻加固支擋+監測”的綜合治理方案進行防護。在完善治理區排水系統的前提下,采取有效措施重點提高前緣已有高陡擋墻抗力,以確保坡體穩定,在此基礎上對局部土體厚度及地形變化較大且穩定性較差,進行防護處理,以防對較為密集的建筑物造成危害。治理工程于2015年10月通過竣工驗收,并通過近三個水文年的防治效果監測(其中2016年斜坡所在區域受極端天氣影響,暴雨等級到達50年一遇),結果顯示,坡體及防治工程均未產生變形跡象。通過該方案的實施,斜坡變形得到了根本防治,確保了斜坡范圍內人民群眾安居樂業,同時較好的改善了生活及出行環境。

6 結語

根據勘查成果,在查明地質災害成因類型的基礎上,對斜坡穩定性進行了定性、定量評價,分析出影響該邊坡穩定的主要因素,得出斜坡局部存在變形可能的結論。從而有針對性的對邊坡提出工程量小、便于施工、投資少且安全可行的治理方案。通過工程竣工驗收后近三個水文年的防治效果監測顯示,斜坡未出現進一步變形的跡象,防治工程及防治效果良好,取得良好的社會效益與經濟效益,獲得當地政府(管理部門)與人民群眾的好評。可為類似地質災害隱患點防治提供參考借鑒。

[1] 李智民.清江流域宣恩縣地質災害詳細調查報告[R].武漢:湖北省地質環境總站,2011.

[2] 李業.湖北省宣恩縣宣恩賓館不穩定斜坡應急治理工程設計[R].武漢:湖北省水文地質工程地質勘察院,2010.