陳倉區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡穩(wěn)定性評價及建議

王 博 聞

(寶雞西北有色七一七總隊有限公司，陜西 寶雞 721000)

滑坡是我國地質(zhì)災害的主要種類之一。它具有分布廣泛、規(guī)模巨大、分布不均、危害嚴重四個方面的特點。近年來，一些處于特殊地質(zhì)地貌環(huán)境的地區(qū)，在人類工程的影響下，頻繁出現(xiàn)滑坡地質(zhì)災害，逐年呈上升趨勢，嚴重影響當?shù)鼐幼…h(huán)境及經(jīng)濟發(fā)展，威脅人員生命財產(chǎn)安全。為了盡可能的避免或降低這方面危害，應堅持“預防為主、防治結(jié)合、綜合防治”的原則，即不但要求對滑坡進行有效的治理，同時更需要認識滑坡的地質(zhì)特征和變形破壞規(guī)律，對滑坡的穩(wěn)定性做出正確評價，對其發(fā)展趨勢做出可靠的預測[1]。

滑坡的穩(wěn)定性分析是滑坡災害防治的基礎與前提，現(xiàn)階段，分析滑坡穩(wěn)定性有多種理論與方法，但應用最為廣泛的主要有極限平衡法和數(shù)值分析法兩種[2]。由于極限平衡法具有明確的物理涵義，工程界普遍應用于滑坡的穩(wěn)定性分析中，并作為邊坡設計的主要依據(jù)[3]。

1 滑坡特征與成因分析

1.1 滑坡基本特征

1.1.1 地貌地質(zhì)特征

陳倉區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡地處陜西省寶雞市北部的黃土梁峁溝壑區(qū)內(nèi)，由南北兩個古滑坡組成(為方便描述，此后下文將一北一南兩個滑坡分別定名為1號、2號滑坡，見圖1)，地勢總體北西高而南東低，地面標高介于780 m～895 m之間，相對高差約115 m；縱向可見坡向介于115°～142°之間，坡度總體約10°，坡體上緩下陡。

1.1.2 滑坡形態(tài)特征

1號滑坡：平面呈矩形，剖面呈上緩下陡的階梯狀。滑坡圈椅構造明顯，剪出口、滑覆體存在，但后期改造均明顯。圈椅構造的后緣及周界呈陡坎狀，形成后壁及兩側(cè)壁，高2 m～15 m不等，其間呈低洼地形；剪出口處基巖出露相對較淺，故前期修建了擋墻和微型抗滑樁；滑覆體形成了新的次級滑坡。后壁頂部標高895 m，前緣坡腳水泥廠擋墻邊部標高803 m，相對高差93 m，總體坡度12.5°，長約420 m，最寬處約280 m，總面積約110 000 m2，平均厚度約18 m，上厚下薄，體積約199.63×104m3，滑向115°(見圖2)，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡，運動方式為牽引式。

次級滑坡發(fā)育于1號滑坡剪出口以下，平面呈半圓形，后緣位于1號滑坡中部已建擋墻和微型抗滑樁中部及南側(cè)滑體上，次級滑坡的滑體為1號滑坡的滑覆體，下滑后導致其上的微型抗滑樁裸露形成后壁，高1 m～6 m，次級滑坡體寬約為160 m，長約為140 m，面積約為23 000 m2，平均厚度約13 m，體積約29.41×104m3，滑向90°(如圖3所示)，屬中型堆積層(土質(zhì))滑坡，運動方式為推移式。

2號滑坡：位于滑坡區(qū)西南部，屬古滑坡，平面呈舌形，剖面呈階梯狀，上部為梯田，中部北側(cè)經(jīng)人工開挖鑿平，現(xiàn)為一石灰廠，下部為人工削坡形成的“臺階”。滑坡圈椅構造明顯，后緣及周界呈陡坎狀，形成后壁及兩側(cè)壁，高1 m～16 m不等，其間呈低洼地形。后壁頂部標高904 m，前緣坡腳水泥廠擋墻邊部標高800 m，相對高差104 m，總體坡度12°，長約490 m，后窄前寬，最寬處約340 m，面積約121 000 m2，平均厚度約25 m，上厚下薄，體積約302.5×104m3，滑向142°(見圖4)，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡，運動方式為牽引式。

1.2 滑坡變形破壞特征

1號滑坡滑體中部施工了的擋墻及微型抗滑樁拉裂破壞，向前位移達0.5 m～2 m，下部的次級滑坡下滑導致工程基礎前部下沉脫空，形成次級滑坡的后壁，高度1 m～6 m，整體下沉，最大可達1.5 m(見圖2)。次級滑坡的滑體上逐級出現(xiàn)不同程度的南北向的橫向拉張裂縫，南側(cè)壁附近出現(xiàn)北西—東西向的縱向拉張裂縫，規(guī)模較大的裂縫可見6條(見圖1)。滑坡前緣見多處泉眼，水泥廠房、擋墻、水泥路面可見多處變形開裂。

2號滑坡前緣由水泥廠施工了部分抗滑樁，變形破壞不甚發(fā)育，僅在沒有施工抗滑樁的滑體上北側(cè)的路面見開裂形成拉張裂縫，寬約5 cm～10 cm，長約30 m，走向約30°。沒有施工抗滑樁的滑體前緣見多處泉眼。

1.3 滑坡成因分析

1.3.1 滑坡形成的地質(zhì)條件(內(nèi)因)

陳倉區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡體范圍內(nèi)，表層分布少量碎石、磚塊、水泥塊及砂等人工雜填土，上部為粉質(zhì)黏土、含砂礫粉質(zhì)黏土及含鈣質(zhì)結(jié)核粉質(zhì)黏土為主的坡積層，垂直裂隙發(fā)育，質(zhì)地疏松，是地表降水良好的下滲通道。下伏白堊系砂礫巖、砂巖地層，地層頂部見厚約0 m～5 m的強風化帶，呈碎石土狀，頂部以下風化強度逐漸減弱，為相對隔水層。雨季或連續(xù)降雨情況下，上部的坡積層與強風化砂礫巖飽和后重度增大，抗剪強度下降，易沿其與下伏的穩(wěn)定基巖接觸面產(chǎn)生蠕動變形。

1.3.2 滑坡形成的動力因素(外因)

1號、2號古滑坡在縣功新水泥廠施工前基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。但是在修建水泥廠時，為了擴展廠區(qū)空間，滑坡前緣部分古滑坡的滑覆體被清除，降低了坡腳處的被動土壓力，打破了原有的應力平衡狀態(tài)，從而使坡體產(chǎn)生蠕動變形，導致兩個古滑坡復活。

1號、2號滑坡后壁以上的北東向梁頂原有縣功—千陽老省道，道路設有排水渠、道路以下埋設有排水涵管，公路養(yǎng)護段定期維護，后S212省道建成通車后該道路荒廢，排水渠堵塞，涵管被徹底掩埋，而1號、2號古滑坡頂又恰為北東向梁頂?shù)摹鞍安俊保欣诮邓畢R集，1號、2號古滑坡體地表地形為凹槽，有利于匯集降水向古滑坡下滲，長期下滲作用下重度增大，土體抗剪強度降低，導致復活的古滑坡由蠕變向加速變形階段發(fā)展。

2 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

使用極限平衡法分析滑坡的穩(wěn)定性，需要計算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)。所使用的計算參數(shù)主要有滑體的重度(γ)、滑帶土的粘聚力(c)及內(nèi)摩擦角(φ)，其中滑帶土力學指標的取值是滑坡穩(wěn)定性計算的非常重要的部分，也是關鍵部分，取值的正確與否直接影響到計算結(jié)果[4]。滑體重度根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果取其統(tǒng)計結(jié)果的平均值，而滑動帶的粘聚力及內(nèi)摩擦角通過試驗及地區(qū)經(jīng)驗綜合確定(如表1所示)。

表1 滑坡滑帶土抗剪強度參數(shù)綜合取值

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》第12.4.6條之規(guī)定，穩(wěn)定系數(shù)Fs<1為不穩(wěn)定，1≤Fs<1.05為欠穩(wěn)定，1.05≤Fs<1.15為基本穩(wěn)定，F(xiàn)s≥1.15為穩(wěn)定。

根據(jù)GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規(guī)范的相關要求，結(jié)合該滑坡的特點，計算采用“傳遞系數(shù)法”分別對水泥廠北1號滑坡、1號滑坡次級滑坡、2號滑坡穩(wěn)定系數(shù)進行計算，據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果(見表2，圖5～圖11)，天然狀況及飽和狀況下1—1′,4—4′,6—6′,7—7′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，2—2′,3—3′,8—8′處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此1號滑坡上部主體在天然狀況及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，1號滑坡前緣次級滑坡在天然狀況及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)；2號滑坡中部及南部在天然及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，北部在天然及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 穩(wěn)定性計算結(jié)果

3 滑坡發(fā)展趨勢

在天然狀態(tài)下1號滑坡上部主體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，即在極端天氣下地表水順地形匯集、下滲軟化土體，降低坡體的抗剪強度，斜坡失穩(wěn)，但其滑動面平緩，勢能較小，且破壞形式為推移式破壞，因此斜坡失穩(wěn)時滑體滑動速度不會太快，主要表現(xiàn)為對剪出口已建擋墻和微型抗滑樁的破壞，對其下的掩埋。

1號滑坡前部的次級滑坡在天然和飽和狀態(tài)下均為不穩(wěn)定狀態(tài)，天然狀態(tài)下上部坡體的地下水匯集到該次級滑坡滑面以上，使其長期處于蠕動變形階段，故地表逐級形成不同程度的南北向的橫向拉張裂縫，南側(cè)壁附近出現(xiàn)北西—東西向的縱向拉張裂縫；在飽和狀態(tài)下，降水同地下水雙重作用，滑體飽和，可導致其斜坡發(fā)生瞬間失穩(wěn)，對坡腳的水泥廠建筑物造成沖擊、掩埋。

2號滑坡前緣施工了22個矩形(2 m×3 m)、深度18 m～30 m抗滑樁，綜合穩(wěn)定性定量計算結(jié)果，判斷其在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。飽和狀態(tài)下沒有判斷其處于穩(wěn)定狀態(tài)而是基本穩(wěn)定狀態(tài)的原因是：抗滑樁沒有完全橫穿滑坡，僅在其前緣中南部施工了部分抗滑樁，而前緣北部僅采用了削坡卸載的方式進行了簡單治理，削坡后出現(xiàn)了兩處泉眼，形成大面積濕地，如遇極端飽和天氣，前緣沒有施工抗滑樁的坡體將會處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，斜坡失穩(wěn)后，威脅滑坡北側(cè)周界陡坎下的一戶當?shù)鼐用竦陌踩瑫r威脅坡腳水泥廠廠房的安全。

4 滑坡防治措施建議

根據(jù)滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果及發(fā)展趨勢來看，該滑坡總體已處于蠕變向破壞過渡的階段，局部已達到破壞階段，一旦整體失穩(wěn)，將對坡腳下水泥廠廠房、工作人員的生命財產(chǎn)安全造成嚴重威脅，潛在經(jīng)濟損失也較大，應盡快進行治理。

根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及滑坡成因、穩(wěn)定性，結(jié)合場地條件、威脅對象及以往防治工程效果，對縣功新水泥廠1號、2號滑坡提出“抗滑樁+截排水”的綜合治理方案建議。

1號滑坡建議抗滑樁施工需貫穿滑坡前緣，2號滑坡抗滑樁布設于前緣削坡卸載處上方，樁長進入穩(wěn)定砂礫巖不小于5m，抗滑樁的數(shù)量、規(guī)格參數(shù)應根據(jù)滑坡推力計算而定。抗滑樁施工前，在其上部均建議施工漿砌片石護坡，護坡坡底施工截排水渠，護坡上按梅花狀布置排水孔，用以排除坡體地下水。

5 結(jié)語

陳倉區(qū)縣功鎮(zhèn)新水泥廠滑坡為一處于蠕變階段向加速破壞階段過渡的滑坡，滑面位于含礫粉質(zhì)黏土與底部白堊系砂礫巖的接觸面處，屬大型堆積層(土質(zhì))滑坡。通過穩(wěn)定性計算可知，1號滑坡上部主體在天然狀況及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，1號滑坡前緣次級滑坡在天然狀況及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)；2號滑坡中部及南部在天然及飽和狀況下為穩(wěn)定狀態(tài)，北部在天然及飽和狀況下均為不穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)該滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及滑坡成因、穩(wěn)定性，結(jié)合場地條件、威脅對象及以往防治工程效果，對縣功新水泥廠1號、2號滑坡提出“抗滑樁+截排水”的綜合治理方案建議。