某地滑坡成因分析及治理措施淺析

吉 海

(貴州地礦地質(zhì)工程勘察有限公司，貴州 畢節(jié) 551700)

0 引 言

畢節(jié)某地于2020年7月9日發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，滑坡體積19.8×104m3，為中型土質(zhì)淺表層滑坡。滑坡勘查的主要目的是查明滑坡的地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡規(guī)模、特征及其危害性，然后根據(jù)滑坡的基本特征編制滑坡治理工程設(shè)計。通過工程地質(zhì)調(diào)查及測繪，查明滑坡所在位置的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡規(guī)模、特征及其危害性。根據(jù)滑動面的空間形態(tài)特征和巖土體主要物理力學(xué)指標(biāo)，選擇合理的計算模型，對滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算，并按照相關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)評價滑坡的穩(wěn)定性。根據(jù)滑坡的變形特征、穩(wěn)定性特征、發(fā)展趨勢及危害性等，提出治理工程措施建議。

1 滑坡規(guī)模形態(tài)

滑坡區(qū)域地形坡度15°左右，滑坡左側(cè)緣為天然沖溝，右側(cè)緣為垂直巖石陡坎，平面上呈“馬蹄”狀，橫寬平均180 m，縱長190 m，主滑方向275°，滑體物質(zhì)主要為第四系粉質(zhì)粘土，平均厚度5.8 m左右，體積19.8×104m3，為中型土質(zhì)滑坡。該滑坡的邊界均由明顯的變形破壞跡象控制，后緣因滑坡變形造成路面、房屋開裂，路面開裂下挫最大高度約0.2 m左右。

2 滑坡成因分析

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查并綜合分析，影響該滑坡形成及變形發(fā)展的因素有以下幾點(diǎn)。

2.1 地形地貌

滑坡所處位置為東-南向侵蝕斜坡地段，地形坡度15°左右，巖層產(chǎn)狀306°∠18°，為順向坡，斜坡表層土體易順巖層滑動形成地質(zhì)災(zāi)害；除此之外，滑坡區(qū)域處于較低洼處，滑坡區(qū)域不僅第四系殘坡積土厚度相對較大，且有利于地表水、地下水匯集，為滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成提供了必要的物源及水源條件。

2.2 建筑荷載

滑坡中上部為居民集中區(qū)，房屋較多，導(dǎo)致斜坡增加了較大的荷載，為斜坡的滑動，提供了動力條件，再結(jié)合地形地貌，斜坡前緣較平緩，無臨空面，從而形成了推移式滑坡。

2.3 巖土體組合

勘查區(qū)斜坡表層為第四系殘坡積粉質(zhì)粘土，透水性差、賦水性好，下伏基巖為侏羅系中下統(tǒng)自流井組砂質(zhì)泥巖滑床，以中風(fēng)化為主，滑床結(jié)構(gòu)相對致密且透水性差，即整個斜坡地段巖土體呈“上軟下硬、上松下密”的組合關(guān)系。而且，因第四系殘坡積土及下伏基巖的透水性、賦水性差異，地表水滲入地下后在巖土界面匯集形成富水帶，有利于巖土接觸界線附近的巖土體侵蝕軟化，有利于滑坡地質(zhì)災(zāi)害的形成及發(fā)展。

2.4 大氣降雨

滑坡所在位置屬于中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)域，大氣降雨豐富，降雨主要集中在6-9月。滑坡不僅受場地地表水和地下水的影響，還受縣道、高速公路遠(yuǎn)端補(bǔ)給的地表水和地形較高處地下水的影響；降雨時，因道路排水系統(tǒng)不暢，將遠(yuǎn)處的地表水沿著公路帶入到滑坡后緣居民生活區(qū)，由于地形地貌原因，地表水在后緣受到一定的阻隔后，地表水逐漸滲入滑坡體內(nèi)，從而導(dǎo)致斜坡在此處附近滑動；降雨時，地形較高處地表水滲入地下形成地下水，場地為順向坡，地下水沿巖層面逐漸滲透到場地內(nèi)。多處雨水和地下水滲入地下一是增加了斜坡表層土體重度，二是地下水對巖土接觸界線以上的土體有侵蝕、軟化的作用，尤其是在沿巖土界線以上一定厚度范圍內(nèi)形成軟弱面、富水面，特別是形成連續(xù)地下水位及滲透壓力時，極易使斜坡表層結(jié)構(gòu)松散的第四系殘坡積土沿巖土界線發(fā)生滑動變形。

綜上所述，該滑坡的形成及發(fā)展主要受地形地貌、建筑荷載、降雨、不利巖土組合等自然因素控制，屬于自然地質(zhì)災(zāi)害。

3 滑坡治理措施分析

3.1 治理工程方案

該滑坡地質(zhì)災(zāi)害治理工程方案的確定主要從以下幾個方面進(jìn)行考慮：

(1)綜合分析，滑坡發(fā)生時處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，現(xiàn)狀處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，遇暴雨、地震等極可能整體下滑。由于滑坡后緣為居民集中區(qū)域，因此該設(shè)計擬在滑坡中上部采用抗滑樁對滑坡進(jìn)行支擋。

(2)該滑坡屬于降雨控制型，降雨對滑坡的穩(wěn)定性非常大，雨量大時，滑坡變形就大；雨量小時，變形就小；不下雨時，滑坡處于緩變狀態(tài)；降雨對滑坡的啟動起到?jīng)Q定性的作用，并且區(qū)內(nèi)地下水遠(yuǎn)端補(bǔ)給來源豐富，水量大，區(qū)內(nèi)地表及地下排水非常重要，因此本設(shè)計在滑坡后緣設(shè)置盲溝，左側(cè)緣設(shè)置明溝，滑坡體內(nèi)疏通排水溝及修復(fù)公路邊溝。

(3)滑坡后緣部分縣道已被破壞，抗滑樁工程施工完成后，其滑坡后緣被破壞的縣道路段進(jìn)行路面修復(fù)，并對縣道邊溝進(jìn)行修復(fù)，須達(dá)到排水效果。

(4)根據(jù)穩(wěn)定性計算結(jié)果，滑體樁前工況2條件下，穩(wěn)定系數(shù)>1.05，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，且下端無保護(hù)對象，故本設(shè)計僅在滑坡中上部設(shè)置支擋措施。

因此，綜合上述因素確定的該滑坡治理工程方案為4個部分：①滑坡中上部采用全埋式抗滑樁進(jìn)行支擋；②滑坡后緣采用盲溝+路面修復(fù)工程；③滑坡左側(cè)緣明溝排水；④滑坡體內(nèi)明溝排水。

3.2 主要設(shè)計參數(shù)

(1)根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB 32864-2016)表3查詢，該滑坡地質(zhì)災(zāi)害危害對象主要為當(dāng)?shù)卮迕?2戶149人，潛在威脅資產(chǎn)2 000萬元，確定該地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級為二級。

(2)根據(jù)《滑坡防治設(shè)計規(guī)范》(GB/T 38509-2020)表5查詢，二級治理工程設(shè)計工況1設(shè)防安全系數(shù)取1.25，工況2設(shè)防安全系數(shù)取1.20。

(3)校核工況(工況2)按滑體全飽水考慮。

(4)主要巖土體物理力學(xué)參數(shù)：根據(jù)室內(nèi)土工試驗及表1，粉質(zhì)粘土天然重度19.7 kN/m3，飽和重度20.1 kN/m3。粉質(zhì)粘土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要根據(jù)反演分析方法確定，C=18.0 kPa、φ=6.0°，按此抗剪強(qiáng)度參數(shù)及折線滑動原理計算設(shè)防推力。

表1 滑坡設(shè)防處治理工程抗力統(tǒng)計表Tab.1 Statistics of Resistance of Landslide Fortification Treatment Works

(5)滑坡穩(wěn)定性和設(shè)防推力計算時，凡滑坡區(qū)域內(nèi)有民房和道路的，房屋單層荷載在滑坡區(qū)域的附加荷載按照20 kN/m2計算，計算區(qū)段有公路路面的，車輛荷載根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)按照公路-Ⅱ級取值，為200 kN。

(6)室內(nèi)試驗中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為12.73 MPa，根據(jù)《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50218-2014)表3.3.3進(jìn)行劃分，該類巖體屬于軟質(zhì)巖。治理工程以中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖作持力層，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB 50007-2011)第5.2.6條相關(guān)規(guī)定，巖體較破碎，地基承載力特征值按照巖體單軸抗壓強(qiáng)度的0.1倍進(jìn)行折減計算，即為12.73×103×0.1=1 273 kPa。同時根據(jù)該規(guī)范表6.7.5-2，地基土按軟質(zhì)巖考慮，地基土對擋土墻基底的摩擦系數(shù)取0.4。

(7)根據(jù)巖體試驗，中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖巖體彈性模量標(biāo)準(zhǔn)值為1 090 kPa，抗剪強(qiáng)度：C=1 270×0.2=254.0 kPa，φ=24.54°×0.8=19.63°，該設(shè)計抗滑擋墻位于滑坡中上部，抗滑樁嵌固段地層巖性為中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，根據(jù)《滑坡防治設(shè)計規(guī)范》(GB/T 38509-2020)表B.2，取抗滑樁嵌固段巖體水平向地基系數(shù)K為200 MN/m3。

3.3 治理工程抗力

3.3.1 主要治理工程類型及位置

該次滑坡主要治理工程為抗滑樁，抗滑樁位于滑坡的中上部，根據(jù)抗滑樁尺寸大小，將抗滑樁分為Ⅰ類樁和Ⅱ類樁，Ⅰ類樁位于通村公路上，受荷段高度5.6～6.3 m，Ⅱ類設(shè)計樁心連線距離房屋外側(cè)邊緣最近水平距離約7.0 m，受荷段高度5.5 m，樁體背側(cè)直立，據(jù)此建立地質(zhì)模型按整體穩(wěn)定性、側(cè)壓力要求確定抗滑擋墻抗力大小。

3.3.2 計算方法

根據(jù)折線滑動原理計算設(shè)防滑坡推力，即根據(jù)傳遞系數(shù)隱式解法，反復(fù)調(diào)整穩(wěn)定系數(shù)進(jìn)行試算，使剩余下滑力無限接近于零，最終求出治理工程抗力。

3.3.3 治理工程抗力確定

根據(jù)主要治理工程的位置及類型，建立地質(zhì)模型按照第1.6.2節(jié)方法進(jìn)行計算，滑坡各計算剖面治理工程抗力的確定詳見表1。

根據(jù)表1統(tǒng)計，1-1′和2-2′剖面所示區(qū)域內(nèi)擬設(shè)抗滑樁處最大抗力標(biāo)準(zhǔn)值為664.75 kN/m，3-3′剖面所示區(qū)域內(nèi)擬設(shè)抗滑樁處最大抗力標(biāo)準(zhǔn)值為283.47 kN/m。因滑坡推力較大，1-1′、2-2′及3-3′宜采用抗滑樁進(jìn)行支擋。

1-1′和2-2′剖面所示區(qū)域內(nèi)，土層厚度大，變形強(qiáng)烈，屬強(qiáng)變形區(qū)，故此區(qū)域內(nèi)以最大抗力標(biāo)準(zhǔn)值664.75 kN/m作為抗滑樁設(shè)計依據(jù)。3-3′剖面區(qū)域內(nèi)土體厚度較薄，變形裂縫較少，屬弱變形區(qū)，故此區(qū)域內(nèi)以最大抗力標(biāo)準(zhǔn)值283.47 kN/m作為抗滑樁設(shè)計依據(jù)。強(qiáng)弱變形區(qū)域以土坎作為交界處，土坎向左側(cè)緣延伸為強(qiáng)變形區(qū)，土坎向右側(cè)緣延伸為弱變形區(qū)，弱變形區(qū)采用Ⅱ類抗滑樁支擋，弱變形區(qū)采用Ⅰ類抗滑樁支擋。

4 結(jié) 語

該滑坡發(fā)生時處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，目前氣象屬于少雨季節(jié)，滑坡處于緩變階段；該地質(zhì)災(zāi)害屬于自然因素主導(dǎo)影響誘發(fā)加劇的地質(zhì)災(zāi)害。

該滑坡屬于降雨控制型，即雨量大時，滑坡變形就大；雨量小時，變形就小；不下雨時，滑坡處于緩變狀態(tài)；降雨對滑坡的啟動起到?jīng)Q定性的作用。

該滑坡治理工程方案為4個部分：①滑坡中上部：采用全埋式抗滑樁進(jìn)行支擋；②滑坡后緣：采用盲溝+路面修復(fù)工程；③滑坡左側(cè)緣：明溝排水；④滑坡體內(nèi)明溝排水。

通過該次治理，民房前的斜坡區(qū)域內(nèi)可能還會局部產(chǎn)生蠕滑、拉裂現(xiàn)象，但斜坡前緣無威脅對象。