探討承壓水在蠕變式滑坡中的影響

徐偉軍

（廣東省地質(zhì)局第七地質(zhì)大隊(duì)，廣東惠州 516008）

地下水尤其是承壓水在滑坡中具有舉足輕重的影響，主要表現(xiàn)為對(duì)滑動(dòng)面的軟化與土體淘蝕、動(dòng)水滲透壓力、土體浮托力等。重點(diǎn)探討承壓地下水產(chǎn)生的滲透力對(duì)滑坡在蠕變過程中產(chǎn)生的影響。

1 工程概況

滑坡位于低山丘陵區(qū)前沿的緩坡地帶，地勢平緩。滑坡上部為鐵路，中部為農(nóng)田、果園，下部為縣道，滑坡前緣為寬大的山區(qū)性河流（右岸），沖刷嚴(yán)重，河岸切割深而陡。滑坡以蠕變?yōu)橹鳎L期以來，導(dǎo)致區(qū)內(nèi)大量民房倒塌，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，滑坡地表見大量張裂隙、房屋開裂變形明顯、涵洞出現(xiàn)明顯的拉張裂縫和位移錯(cuò)位的痕跡、路基位移變形，近幾年，隨著大量的降雨，滑坡有加速滑動(dòng)的跡象，對(duì)滑坡上部的鐵路構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

滑坡處于山前緩坡地帶，相對(duì)高差約35m，前后緣水平距離約340m，地形坡度總體約6°，非常的平緩。區(qū)內(nèi)房屋建筑鮮見，地物以階梯狀水田為主，溝流發(fā)育，鼓丘及洼地（水塘）相間出現(xiàn)，滑坡微地貌發(fā)育。

2.2 地層巖性

滑坡淺表廣泛分布有粉質(zhì)粘土及全風(fēng)化砂巖、綠簾石巖（侵入閃長玢巖變質(zhì)）等土層/類土層，總體厚度超過10m，工程性質(zhì)較差，遇水易軟化且抗剪強(qiáng)度下降明顯。土層以下為強(qiáng)—中風(fēng)化巖，工程性質(zhì)相對(duì)較好。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

根據(jù)巖漿侵入、鉆孔巖性破碎及巖體強(qiáng)烈硅化、塊狀巖體承壓水發(fā)育等情況斷定滑坡底下有一條寬約70～100m的張扭性斷裂通過，與滑坡的滑動(dòng)方向呈大角度相交。

2.4 地表水

滑坡上分布大量魚塘，水溝縱橫交錯(cuò)，水量豐富?；虑熬墳楹恿靼及?，水流湍急，水深達(dá)10m以上，其流量受季節(jié)降雨影響，為典型的季節(jié)性山區(qū)型河流。

2.5 地下水

區(qū)內(nèi)地下水類型多樣，主要有松散層孔隙水、層狀巖類裂隙水、塊狀裂隙水及構(gòu)造裂隙水，四者間以垂直、側(cè)向補(bǔ)給形成密切的水力聯(lián)系。侵蝕下降泉及構(gòu)造上升泉在滑坡體及附近多處出現(xiàn)，顯示該區(qū)的地下水水量極為豐富，并通過導(dǎo)水?dāng)嗔雅c外系統(tǒng)的水系有密切的水力聯(lián)系。據(jù)鉆孔資料顯示，構(gòu)造裂隙水具承壓性，水頭高達(dá)18m，主要集中分布在滑坡中上部，呈條帶狀橫跨滑坡體，與滑坡主滑方向呈大角度相交。

選取坡殘積土和全風(fēng)化巖進(jìn)行滲透系數(shù)測試，結(jié)果顯示區(qū)內(nèi)的土層為不透水層，結(jié)果如表1所示。

3 滑坡基本特征

滑坡面積約80000m2，體積約100×104m3，規(guī)模為大型滑坡?；聦佟巴埔啤獱恳健被?，滑動(dòng)面呈折線型，滑體以土體為主，滑床以全風(fēng)化巖為主。鐵路從滑體上部通過，近十幾年，匝道開始出現(xiàn)沉降變形，并有不斷加劇的跡象，雖進(jìn)行局部加固，但沉降變形依然繼續(xù)。

滑坡邊界在地形圖上表現(xiàn)明顯（圖1），主要以稀疏及平直的地形線為主，同時(shí)滑坡內(nèi)基本未見建筑物。滑坡邊界經(jīng)過處房屋及地面變形嚴(yán)重，出現(xiàn)大量連續(xù)裂縫，并呈弧形延伸，同時(shí)房屋存在順時(shí)針扭動(dòng)跡象。

表1 土樣滲透試驗(yàn)成果

圖1 XHP1滑坡地形特征及滑坡邊界

4 滲透壓力的探討

4.1 滑坡計(jì)算條件

根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦慕榻B，滑坡體多在雨季發(fā)生明顯的蠕動(dòng)變形，旱季則變形不明顯。

根據(jù)現(xiàn)場條件，設(shè)定滑坡工況：暴雨（連續(xù)降雨）和地面荷載。

工況一：自重+地面荷載+天然狀態(tài)。

工況二：自重+地面荷載+暴雨（連續(xù)降雨）。

通過對(duì)滑坡與降雨期之間關(guān)系的分析，定性判斷滑坡在工況一下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在工況二處于不穩(wěn)定狀態(tài)。見表2。

經(jīng)過室內(nèi)的反復(fù)試驗(yàn)結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，滑坡體巖土體飽和重度取γsat=20kN/m3，天然重度取γ=18kN/m3，天然抗剪強(qiáng)度粘聚力C′r＝12.0kPa、內(nèi)摩擦角φ′r＝10.0°，飽和抗剪強(qiáng)度粘聚力C′r＝11.0kPa、內(nèi)摩擦角φ′r＝9.0°。

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》：地下水位以下的水壓力取值如下：

（1）滲透系數(shù)F＞1×10-7m/s時(shí)，計(jì)算滲透壓力，滑體取浮重度；

（2）滲透系數(shù)F≤1×10-7m/s時(shí)，不計(jì)滲透壓力，滑坡取飽和重度。

4.2 反演算分析

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》中的公式進(jìn)行反演：

表2 滑坡穩(wěn)定性劃分表

通過對(duì)滑坡剖面A-A′，B-B′進(jìn)行反演算分析，見表3。

上述計(jì)算結(jié)果表明滑體剪切強(qiáng)度的取值不符合反演算的規(guī)律，因?yàn)榛麦w處于匯水區(qū)域，且地下水為承壓水，滑坡的反演算根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》中的規(guī)定未考慮承壓水的滲透壓力，致使反演算成果不成立。

4.3 計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)上面的計(jì)算模型及參數(shù)，采用《滑坡防治工程勘查規(guī)范》的計(jì)算公式對(duì)滑坡進(jìn)行重新計(jì)算（折線滑面），考慮滲透壓力。計(jì)算簡圖見圖2。

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算公式：

其中：

下滑力：

抗滑力：

傳遞系數(shù)

圖2 滑坡計(jì)算簡圖

滲透壓力平行滑面的分力：

滲透壓力垂直于滑面的分力：

式中：Wi——第i條塊的重量，kN/m；

Ci——第i條塊內(nèi)聚力，kPa；

φi——第i條塊內(nèi)摩擦角，（°）；Li——第i條塊滑面長度，m；

αi——第i條塊滑面傾角，（°）；

βi——第i條塊地下水流向，（°）；

Kf——穩(wěn)定系數(shù)；

ru——孔隙壓力比，可表示為：

表3 反演算分析成果一覽表

表4 滲透壓力與穩(wěn)定系數(shù)規(guī)律一覽表

對(duì)滑坡中最主要的3條縱面進(jìn)行分析計(jì)算。由于滑體為不透水層，按照遞減的方式對(duì)滲透壓力進(jìn)行折減，獲得的滲透壓力與穩(wěn)定系數(shù)規(guī)律見表4。

通過以上計(jì)算可以看出，承壓水在弱透水層的滲透壓力為透水層滲透壓力的0.50倍時(shí)是比較符合滑坡穩(wěn)定性的定性分析的。

5 結(jié)論

綜上所述，承壓水產(chǎn)生的滲透壓力對(duì)邊坡的滑動(dòng)存在重要影響，其能讓一個(gè)平緩的斜坡產(chǎn)生蠕變式滑動(dòng)。因此，在滑坡穩(wěn)定性分析過程中，若場地分布有承壓水，應(yīng)定性結(jié)合定量詳細(xì)分析承壓水對(duì)滑坡的影響，在穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，不能簡單的以滲透系數(shù)1×10-7m/s為界考慮是否加入承壓水產(chǎn)生的滲透壓力，應(yīng)結(jié)合定性分析反驗(yàn)算滑坡的穩(wěn)定性，為設(shè)計(jì)及施工提供準(zhǔn)確信息。

[1]GB50021-2009巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2]DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].

[3]王恭先，等.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M].中國鐵道出版社,2004.