湖南省某滑坡形成機(jī)理及治理方案研究

楊澤宇 曹世暉

(湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 湘潭 411101)

0 引言

受特大暴雨影響，湘潭某地突發(fā)滑坡災(zāi)情，滑坡體后緣出現(xiàn)多處張拉裂縫，滑坡中部及前緣房屋、道路出現(xiàn)開裂變形，排水溝斷裂錯(cuò)動(dòng)，造成8戶居民房屋破壞受損(見圖1)，直接威脅滑坡區(qū)域內(nèi)100多人的生命財(cái)產(chǎn)安全和道路過往車輛行人的安全，潛在經(jīng)濟(jì)損失1 000萬元以上。

1 滑坡體特征

滑坡位于縣道旁，地形南高北低，東西兩側(cè)相對(duì)為緩坡地形，相對(duì)高差46 m，地形坡度一般大于25°，局部直立。

滑坡體呈圈椅狀，主滑方向310°，滑坡寬120 m，長100 m，面積12 000 m2，滑坡體平均厚度11 m，滑坡體體積13.2×104m3，為中型中層滑坡，滑坡體前、中、后裂縫發(fā)育(見表1)，處于破壞變形階段。

表1 滑坡體裂縫特征

滑坡體主要由雜填土、含塊石粉質(zhì)粘土組成。呈黃褐～紅褐色，可塑～硬塑狀，滑體中間厚，后緣及兩側(cè)較薄，平均厚度11.0 m。

滑帶土為淺黃色～黃褐色粉質(zhì)粘土，軟塑～可塑狀，厚度0.2 m～0.8 m，含水量高,在滑坡中后部滑帶土較深，前緣及近后緣部分較淺，滑面總體呈圓弧狀。

滑床為含礫粉質(zhì)粘土，紅褐色～紫紅色，硬塑～堅(jiān)硬狀，為含礫砂巖風(fēng)化殘積土，工程地質(zhì)條件相對(duì)較好。滑床在縱向上呈近似圓弧的曲線型，橫向上為凹狀，后緣近似于圈椅形。

2 滑坡場地工程、水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地層自上而下主要由第四系雜填土、含塊石粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土和白堊系含礫砂巖組成。特征如下：

滑坡區(qū)地下水為孔隙水和裂隙水。孔隙水一般賦存于第四系松散土層中，接受大氣降水補(bǔ)給，沿交界面由高向低徑流，排泄于山坡坡腳及地形低洼處，富水性受季節(jié)控制，一般雨季富水性好，干旱季節(jié)富水性弱；裂隙水主要賦存于構(gòu)造裂隙及白堊系含礫砂巖風(fēng)化裂隙中，接受大氣降水滲入補(bǔ)給及上部第四系孔隙水補(bǔ)給。

區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要為修路建房切坡，在滑坡前緣形成臨空面，局部高達(dá)8 m。

3 滑坡成因與穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡成因分析

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，滑坡體在多因素作用下，首先在西側(cè)前緣出現(xiàn)張拉裂縫，在其牽引下，拉動(dòng)后部坡體，形成后緣裂縫，雨水沿后緣裂縫下滲，進(jìn)一步推動(dòng)前緣坡體滑動(dòng)，滑坡表現(xiàn)為先牽引后推移的破壞過程。滑坡的形成主要與下列因素有關(guān)：

1)地形地貌：滑坡區(qū)地形起伏較大，坡度一般大于25°，滑坡體前緣部分臨空陡立，高達(dá)5 m～8 m，為滑坡發(fā)生提供了有利的地形條件。

2)地層巖性：滑坡區(qū)為第四系雜填土，含塊石粉質(zhì)粘土和含礫砂巖等。雜填土結(jié)構(gòu)松散，滲透性好，雨水下滲容易在雜填土與粘土層以及土、巖交界面處集中，軟化粘土，降低強(qiáng)度，為滑坡形成提供滑動(dòng)面。

3)強(qiáng)降雨：滑坡區(qū)強(qiáng)降雨，短時(shí)間內(nèi)大量雨水沿孔隙滲入坡體，導(dǎo)致坡體的容重迅速增大，降低土體的抗剪強(qiáng)度，浸潤軟化滑帶附近巖土體，誘發(fā)滑坡。

4)人類工程活動(dòng)：滑坡區(qū)切坡修路建房，形成高陡臨空面，未及時(shí)支護(hù)和排水，加劇了滑坡的發(fā)生。

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

該滑坡處于變形滑動(dòng)階段，在自重工況下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在暴雨工況下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。取主滑方向最危險(xiǎn)剖面進(jìn)行反演計(jì)算，通過反演分析成果，結(jié)合原位測試、土工試驗(yàn)和類似工程經(jīng)驗(yàn)，取滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C=17.5 kPa，φ=15.8°，飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C=16.5 kPa，φ=14.8°。

根據(jù)現(xiàn)場大重度實(shí)驗(yàn)以及土工試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合上述反演分析，參考該地區(qū)工程經(jīng)驗(yàn)，得出滑坡體土層穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)(見表2)。

表2 滑坡體土層力學(xué)參數(shù)表

邊坡破壞形式為圓弧滑動(dòng),對(duì)該邊坡穩(wěn)定性計(jì)算采取圓弧滑動(dòng)法的瑞典條分法計(jì)算方法，滑動(dòng)面按單一平面或圓弧形(如圖2所示)進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算,穩(wěn)定性系數(shù)和推力計(jì)算如式(1)～式(3)，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

穩(wěn)定系數(shù)Kf為：

(1)

其中，Wi為第i條塊的重量，kN/m；Ci為第i條塊的內(nèi)聚力，kPa；φi為第i條塊內(nèi)摩擦角，(°)；Li為第i條塊滑面長度，m；αi為第i條塊滑面傾角，(°)；βi為第i條塊地下水流向,(°)；A為地震加速度(重力加速度g)；Kf為穩(wěn)定系數(shù)。

滑坡推力剪刀Hs或彎矩Hm為：

Hs=(Ks-Kf)×∑(Ti×cosαi)

(2)

Hm=(Ks-Kf)/Ks×∑(Ti×cosαi)

(3)

其中,Hs,Hm均為推力，kN；Ks為設(shè)計(jì)的安全系數(shù)；Ti為條塊重量在滑面切線方向的分力。

根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果與滑坡體現(xiàn)場實(shí)際，滑坡體在“自重+地下水+暴雨”工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。強(qiáng)降雨條件下，雨水入滲，滑帶抗剪強(qiáng)度下降，抗滑力減小，下滑力增大，滑坡穩(wěn)定性降低，誘發(fā)滑坡加速滑動(dòng)。

4 治理措施

根據(jù)滑坡體特征、影響因素和穩(wěn)定性分析，對(duì)其采用“截排水+裂縫填埋+抗滑樁+格構(gòu)錨桿+擋土墻+監(jiān)測”綜合治理方案(見圖3)。

1)截排水。

在滑坡體后緣和周界設(shè)置截水溝，攔截坡體上的地表徑流，防止地表水進(jìn)入滑坡體內(nèi)。在擋土墻下和樁板墻坡腳外設(shè)置排水溝，接入既有排水系統(tǒng)。將水排出滑坡體外，同時(shí)在擋土墻身設(shè)置泄水孔，將擋土墻后積水泄放。

2)裂縫填埋。

滑坡體在變形過程中在滑坡體前、中、后形成了數(shù)量較多的裂縫，地表雨水極易通過裂縫進(jìn)入坡體，增加滑坡體自重，影響滑坡體穩(wěn)定，因此，需及時(shí)采用粘土對(duì)坡體裂縫進(jìn)行封填壓實(shí)。

3)抗滑樁。

根據(jù)滑坡區(qū)地形地貌、地質(zhì)特征和穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，在滑坡體中前部位置設(shè)鋼筋混凝土抗滑樁，樁長約20.0 m，樁橫截面尺寸為2 m×3 m，樁心距為5.0 m，采用C30混凝土澆筑，樁頂設(shè)置冠梁，三序跳挖施工。

4)格構(gòu)錨桿。

在滑坡體后緣坡面較陡區(qū)設(shè)置格構(gòu)錨桿護(hù)坡，格構(gòu)梁截面為30 cm×40 cm，水平間距、豎向間距均為3.0 m，采用C30鋼筋混凝土澆筑，在格構(gòu)梁結(jié)點(diǎn)設(shè)置錨桿，錨桿采用Φ28鋼筋，長度為12 m，俯角20°。

5)擋土墻。

設(shè)置于滑坡體前緣陡坎坡腳，采用直立式擋土墻，墻高5.0 m,頂寬1.5 m，基礎(chǔ)埋深約1 m，采用M7.5漿砌石砌筑，每隔10 m設(shè)置伸縮縫，墻背設(shè)置30 cm厚碎石反濾層，墻體每隔2 m布置泄水管。

6)監(jiān)測。

建立完整的監(jiān)測剖面和監(jiān)測網(wǎng)，對(duì)坡體進(jìn)行施工安全監(jiān)測和運(yùn)營維護(hù)監(jiān)測。

5 結(jié)語

受強(qiáng)降雨影響，某斜坡體產(chǎn)生中型滑坡，嚴(yán)重威脅附近村民生命和財(cái)產(chǎn)安全，滑坡的形成與地形地貌、地層巖性、強(qiáng)降雨和人工切坡等因素有關(guān)，根據(jù)滑坡體特征和穩(wěn)定性分析，采用“截排水+填埋裂縫+抗滑樁+格構(gòu)錨桿+擋土墻+監(jiān)測”等措施進(jìn)行綜合治理，效果較好。