延安能源化工廠西區滑坡特征與變形原因分析＊

侯仰慶，金 鑫

（1.中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000；2.中鐵工程設計咨詢集團有限公司，北京 100055）

1 概況

延安能源化工程西區滑坡項目位于延安市富縣境內，具體位置在富縣縣城南側洛陽村、段家莊村附近。因受地形限制，洛河將廠區分為四個區域，分別為：東區、西區、南區（污水處理廠）及北區（綜合行政管理區）。由于整個工廠用地分散在洛河兩岸，兩座跨河大橋將各個廠區之間聯系起來，形成一個有機的整體。其中西區位于洛陽村西側洛河西岸的山坡地上，占地面積約為782462.555m2。此次治理項目就位于這個區域，有北連接線滑坡及A邊坡兩處滑坡。如圖1所示。

圖1 平面示意圖

2 工程地質與環境條件

2.1 地形地貌

滑坡位于段家莊村扶塔山、花梁山及菜子梁上。此處地形起伏較大，地勢西高東低，坡面陡坎較多，主要為黃土質邊坡。坡面植被覆蓋相對較好，局部地段撂荒。溝谷下切較深，存在多處老滑坡。

2.2 地層巖性

地層主要分布有耕植土、黃土狀土，土質欠均勻，可見異性土塊，局部鈣質結核富集，含植物根，大孔發育，塊團狀結構，硬～堅硬。滑坡堆積物主要為粉質粘土，結構雜亂且局部有裂隙，含水率較高。此處黃土土質較均勻，偶見蝸牛殼狀碎片，針狀孔隙發育。古土壤土質不均勻，有白色鈣質條紋及結核，呈團塊狀結構，并有針狀孔隙且較堅硬。砂巖及泥巖，強風化至微風化，巖層接近水平。

2.3 地質構造

在區域大地構造位置上，位于中朝準地臺-陜甘寧臺坳-陜北臺凹。此處褶皺和斷裂較少，大部分位于陜北臺凹向斜構造的東側，區內巖體較穩定。新構造運動在本區中生代及新生代地層中變化不明顯，褶皺、斷裂構造不發育，屬于新構造運動相對穩定區。整體呈現出間歇性緩慢抬升的狀態。

2.4 氣象條件

本區域屬暖溫帶半干旱大陸性季風氣候，具有西北內陸黃土高原的氣候特征。本區域多年平均氣溫為9.3℃，極端最高氣溫達38.7℃，極端最低氣溫可低至-26.3℃。

2.5 水文地質條件

1）地表水。此區域內唯一河流為屬黃河水系的洛河，主要發源于白于山郝莊梁，由北向南橫穿富縣城區。據當地氣象資料，自1960-2009年，近50年的平均降水量為550.8mm，最大降水量（1961年）為732.0mm，最小降水量也有499.1mm。降雨多集中于7、8、9三個月，其全年降水量占比有60%之多，且暴雨居多。

2）地下水。淺部土層中的地下水屬于暫時性上層滯水，其水位動態變化主要受地表水體、大氣降水、地面蒸發等因素的影響，并隨氣候而變化。基巖裂隙水從基巖出露的地方以下降泉的形式排出。北連接線滑坡有較為豐富的巖層裂隙水，該裂隙水日出水量約為110m3/d，該處地下水早先為長流水。

3 滑坡變形特征與原因分析

3.1 北連接線滑坡特征

本處因由道路開挖而引起老滑坡局部復活的次級滑坡。按照滑坡產生順序，將老滑坡定為一級滑坡，此處次級滑坡定為二級滑坡。邊坡高度約44m，滑坡長度約150m，滑坡外緣距路中最大91m，滑坡體最大厚度約17m，后緣高度20m左右，總滑移土方約7萬方。2013年6月北連接線出現滲水現象，同年8月，北連接線靠近A邊坡局部發生第一次滑塌，2014年 7月 18日北連接線 NK1+900～NK2+050右側邊坡發生滑坡。

一級滑坡：周界比較清晰，屬于老滑坡。滑坡周界比較清晰，后緣呈現圈椅狀。后壁傾角50°至60°，滑坡主軸傾向NE76°，滑體后部滑面位于土層內部，中前部滑面位于泥巖層內，滑體厚度約30m。老滑坡整體處于穩定狀態，北連接線修建時將開挖棄土均堆放至老滑坡前緣，故進一步增大了滑坡體的抗力。老滑坡滑帶土為泥巖全風化層，黃綠色，層厚40cm，天然狀態下為飽水狀態，風化后粘滑細膩，鉆孔巖芯中泥巖頂面存在40cm的粘滑泥巖所形成的粘土層，由于滑體長期未活動，滑面已重新膠結，擦痕不明顯，巖芯用手拉即明顯伸長彎曲，榔頭輕敲不碎，但會引起下陷。

二級滑坡：是失穩段，滑坡后壁呈現圈椅狀，裂縫明顯，滑體由于在路基開挖后經過多次滑動，造成現滑體內裂隙無處不在。前緣滑面位于土石接觸面，沿土石界面有地下水出露。滑動帶為黃綠色泥巖形成的飽水粘土，開挖邊坡三疊系瓦窯堡組砂巖之上可見清晰滑面，滑面高度自南向北逐漸變低。滑面最大埋深約15～20m，滑面后緣傾角45～50度左右，滑坡主軸走向NE76°，該滑坡滑動面（帶）呈上陡下緩的形態。經滑坡穩定性計算分析滑坡處于不穩定狀態。

3.2 A邊坡滑坡特征

2013年6月，A邊坡坡頂有裂縫產生，2014年9月北連接線滑坡發生的同時A邊坡發生較大變形，裂縫加大且上下貫通，根據最新的A邊坡監測報告，A邊坡仍在以0.65mm/d的速率繼續變形。A邊坡滑坡與北連接線滑坡性質相同，都是由于道路開挖使老滑坡局部復活而形成的次級滑坡。

A邊坡滑坡呈圈椅狀，裂縫明顯，滑體由于路基開挖發生滑動，但因坡腳護面墻施工已完成及下伏砂巖性質較好，造成現滑體前部僅發生少量水平位移，后部坡體下錯，坡體裂隙發育，前緣坡腳護面墻出現鼓脹裂縫。滑坡后壁傾角60°～80°，滑坡主軸滑向NE48°，滑面埋深最大約20m，推測前緣滑面位于坡腳護面墻下2～5m，滑動帶為黃綠色泥巖形成的飽水粘土，滑面高度自南向北逐漸變低。經滑坡穩定性計算分析滑坡處于欠穩定狀態。

3.3 滑坡變形產生的原因分析

各級滑體滑動面（帶）均為由侏羅系下統富縣組黃綠色泥巖所形成的飽水粘土，呈黃綠色，滑動帶厚度5～40cm，自上而下逐漸變薄，遇水粘滑，擦痕清晰。滑坡產生原因主要有以下幾方面：

路塹施工后，臨空邊坡體應力釋放，坡體產生裂縫，加之下伏砂巖垂直節理發育，坡面水下滲通道順暢；坡體滑動前，當地曾持續多天降雨，持續降雨使滑坡體含水量增大，在巖石面上存在黃綠色泥巖全風化層，此泥巖遇水極易軟化，是滑坡產生的內因；連續降雨后，由于坡面排水未能及時完成，土體重量增加，使坡體失穩；由于原邊坡體較陡 （1∶0.75），并且坡面未做任何防護，加之該部位地下水出露，地下水使得泥巖軟化，也促發了滑體的失穩。

地下水和地表水的共同作用也是滑坡變形產生原因之一。此處地下水豐富，年平均降雨量較大，以暴雨居多。因為黃土的抗沖蝕能力較差，易在坡體表面形成徑流。所以該邊坡完工后，因降雨而形成的坡面徑流，對坡面的穩定產生較大影響。北連接線滑坡由于坡體滑動，邊坡體形成張拉裂縫，邊坡土體也為之松動，加之該區域內大量發育落水洞和陷穴，在大氣降雨時雨水向坡體裂縫、落水洞和陷穴內灌入，使水分賦存于坡體之內，故為該處提供了穩定的水源。

4 滑坡防治措施

滑坡防治措施主要有邊坡體刷坡、回填及順坡，漿砌片石擋墻，微型樁，預應力錨索抗滑樁，錨索地梁及截排水溝等工程。

5 滑坡推力計算

根據 《滑坡防治工程設計與施工技術規范》的工程級別劃分，該滑坡因受災對象、受災程度、施工難度及工程投資等因素，將防護級別定為Ⅰ級。采用傳遞系數法進行計算，選取計算結果較大者作為該滑坡治理工程設計時的控制滑坡推力。北連接線的控制滑坡推力約為663kN/m；A邊坡的控制滑坡推力約為512kN/m。如圖2，3所示。

圖2 北連接線滑坡斷面圖

圖3 A邊坡滑坡斷面圖

6 幾點體會和認識

1）滑坡治理應遵循盡早治理的防治原則。可以有效減少工程治理的費用，縮短工程治理的時間。本項目由于發生在當地降雨期，坡體遇水失穩，沒有及時治理，導致坡體發生過一次滑坡，從而大大的增加了滑坡治理的難度，也導致治理成本及工期的增加，影響廠區整體的建設進度。

2）中、大型復雜滑坡應采取分批次、分時期治理的原則，尤其是對處在蠕動變形階段的或者已經產生輕微變形的滑坡。其次還應該重視并做好治理前的應急措施，如坡體反壓、坡面臨時排水等。這些措施的實施，既能夠有效減少施工的時間，又能夠對施工現場的人員及機械提供一定程度安全保障。

3）此次工程在施工期間曾多處產生變形甚至小規模位移，嚴重影響了工程的工期進度和廠區的交通，無形中增大了治理的成本。因此在公路、鐵路或相關道路等設計選線時，應進行充分而細致的地質調查及勘查，應盡量避開有中、大型滑坡或多個滑坡的地段，盡量避開施工開挖后可能發生較大滑坡的地段，從源頭上減少不必要的投資。

4）預應力錨索抗滑樁是治理中、大型復雜滑坡的一種效果良好的工程治理措施，以此結合防、排水等措施，可以取得非常好的治理效果。

5）經過一年多的施工治理，現場治理效果基本上達到了設計要求，滑坡已被治理，坡體處于穩定狀態。