普光气田千河村滑坡稳定性分析与治理评价

张卫明

（胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营257026）

普光气田千河村滑坡稳定性分析与治理评价

张卫明

（胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东东营257026）

千河村滑坡位于普光气田地面集输工程拟建场区内，其稳定性关系到拟建工程的安全。文章在对滑坡体进行地质调查的基础上，运用数值模拟手段，分析了其稳定性。结果表明：滑坡在天然状态下处于基本稳定状态，在50年一遇暴雨条件下处于欠稳定状态。据此提出：后河大桥及后河天然气管道悬索跨越应重新选址；如工程不另选址，则应根据滑坡纵向剩余下滑力的大小及分布，采用两级抗滑桩支挡进行防治。

集输工程；滑坡体；滑坡稳定性；治理评价；建议

0 引言

千河村滑坡位于四川省达州市宣汉县普光镇千河村，滑坡呈北西—南东方向展布，长约400m，宽约270 m，总体积达78.3万m3，为一大型深层土质滑坡，如图1所示。普光气田地面集输工程P2~P8井场道路、拟建的后河大桥东桥头及P5E-07~P5E-08后河悬索跨越东锚固端均位于千河村滑坡上，因此必须对滑坡的稳定性进行分析评价，以制订相应防治对策。本文根据天然状态后河正常蓄水和暴雨状态后河最高水位两种工况对滑坡体的整体稳定性进行了分析评价，并对滑坡的发展趋势与危害性进行了预测，同时针对拟建的后河大桥和后河跨越工程，对滑坡防治措施进行了比较分析。

图1 滑坡及拟建工程位置示意

1 滑坡区域地质条件

滑坡区属浅丘斜坡剥蚀地貌和河谷冲刷地貌，地形坡度较陡。南北向由北向南倾斜，东西向由东向西倾斜，总体由北东向南西方向倾斜，滑坡后缘顶部最高点高程为465.0 m，滑坡前缘最低点高程约315.0 m。该区降雨丰沛，多年平均降雨量为1 049.3 mm，年降雨量最大值为1 356.0 mm，年降水主要集中在6至9月份，占全年的68.8%。

1.1 地层岩性

地层岩性对滑坡稳定性的影响很大，应是滑坡研究和防治中需首要查清的问题[1]。滑坡区地层主要为侏罗系上统遂宁组泥岩和第四系崩坡积块石土、冲洪积卵石土以及少许人工填土。填筑土层以低液限黏土、砂岩碎块石为主；崩坡积块石土层主要成分为块石土和低液限黏土，块石土以砂岩为主，块石直径20~1 000 mm，含量40%~70%，空间分布不均，最大厚度为29.1 m；冲洪积卵石土层厚约0.7 m，卵石直径20~250 mm，含量55%~ 65%，充填物为砂土，充填良好，主要分布在滑坡前缘；岩层为泥岩，泥质结构，中厚层状结构，局部含砂质较重，岩体完整性较差。

1.2 地质构造

滑坡区位于北西向大巴山弧形褶皱带与北东向新华夏构造体系复合部位，其主体构造形态为黄金口背斜。基岩中发育有两组裂隙。该区覆盖土层厚度为6.1~29.4 m，为Ⅱ类建筑场地，场地设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05 g（g为重力加速度），设计特征周期为0.35 s，属于抗震不利地段[2]。根据县志，整个宣汉县境尚无地震活动的记载，总体上区域稳定性良好。

1.3 水文地质条件

滑坡区地下水类型有松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。松散岩类孔隙水在滑坡体内呈零星分布，仅有不连续的上层滞水分布，无统一的地下水面，在后河水位影响范围内富水性好，其水位与后河水位相当。基岩裂隙水主要分布在泥岩风化裂隙及构造裂隙中，后河最高水位线以下部分随季节变化互为补排关系，最高水位线以上部分地下水主要排泄到后河中。

1.4 不良地质作用

滑坡区有后河从滑坡体前流过，滑坡体位于后河上游与中游的过渡带，雨季时，湍急的后河河水对滑坡前沿的改造作用明显，同时雨季时急剧升降的河水对滑体土抗滑能力影响较大，直接影响滑坡抗滑段的阻滑能力，对滑坡的稳定性影响较大。

2 滑坡特征

滑坡属构造侵蚀河谷（后河）岸坡地貌。滑坡平面呈扇形，空间呈座椅状，其前缘位于后河河床碎石土与卵石土的分界面，后缘为岩土界面。据滑坡体堆填的微地貌，确定滑坡主滑方向为235°，滑面为基岩顶面，地面未见拉张裂缝发育[3]。滑体剖面如图2所示。

图2 滑体剖面示意

3 滑坡形成的物质基础和变形条件

从滑坡产生、发展的过程分析，地下水和地表水（后河从滑坡体前缘流过，汛期后河水涨落剧烈）是其产生的主导因素[4]；大气降水是滑坡进一步加速发展的重要条件[5]。

下列条件亦为滑坡体的变形破坏提供了物质基础和变形条件：

（1）厚度较大的第四系崩坡积物的存在为滑坡的形成提供了物质基础。滑坡区域内，第四系古滑坡堆积物和崩坡积物厚度一般为15~30 m，其岩性以块石土为主，这种地层结构为易滑坡地层。

（2）相对软弱面（在地下水作用下的岩土界面）的存在为滑坡的形成提供了良好的地质环境。在第四系松散堆积物与下伏基岩之间便于形成滑动面，软弱结构面倾向坡外，倾角一般大于20°，这样的倾角可以使土体产生一定的下滑力。

（3）地形坡角条件为滑坡形成与位移提供了临空面。滑坡中后部为基岩斜坡，其前部为后河河床，为滑坡形成提供足够的临空条件。

（4）水是滑坡形成的激发因素。区域内降雨量大且集中，雨水的下渗不但会降低土体的抗剪强度，还能提高滑体的重量。

同时经过现场抽注水试验发现，滑坡体块石土渗透系数远大于深部渗透系数，在渗土体中，雨水将沿滑坡面形成的弱透水层流动，形成的静水压力更是滑坡的诱发条件。

4 滑坡稳定性分析

4.1 滑坡稳定性计算

4.1.1 计算方法

本文选择对应滑坡主滑方向的1—1′、2—2′、3—3′、4—4′和5—5′工程地质剖面对滑坡的稳定系数进行计算，如图3所示。滑面采用折线形，滑坡稳定系数根据传递系数法计算[6]。

4.1.2 计算工况

由于后河下游有江口电站，为保证江口电站用水，滑坡区附近后河水位一般保持在328.0 m左右，后河50年一遇最高洪水位约为342.0 m，后河常年蓄水位和最高洪水位对滑坡前缘有影响，计算工况须考虑地下水的影响，场区属地震基本烈度Ⅵ度区，不考虑地震荷载。本研究主要考虑了如下两种工况：

工况1：自重+天然状态＋后河常年蓄水位；工况2：自重+50年一遇暴雨（连续降雨）+后河最高水位。

4.1.3 计算参数

通过对现场滑体、滑带、滑床所取试样进行的室内试验得出其岩土体物理力学性质指标，具体参数见表1。

表1 滑坡稳定性计算参数

4.2 滑坡稳定性综合评价

滑坡地质灾害危害对象工程安全等级为一级。根据设计要求，滑坡剩余下滑力安全系数在暴雨工况不得小于1.25，本文对安全系数为1.10时滑坡的稳定性进行了分析，各剖面计算结果如表2所示。结果表明，滑坡在天然状态下处于基本稳定~稳定状态，暴雨饱和状态下处于欠稳定状态。

4.3 滑坡稳定性敏感因素分析

根据滑坡天然状态，利用图3所示剖面，计算滑体土抗剪强度变化对滑坡稳定性影响的程度，计算结果见表3。结果显示，当滑带土内聚力C每增加1 kPa，滑坡稳定系数提高0.008 5，当滑面内摩擦角准每增加1°，滑坡稳定系数提高0.051，表明滑带土内摩擦角的变化对滑坡稳定性影响更为明显。

表2 滑坡稳定性计算结果

表3 滑坡稳定系数敏感因素分析

5 滑坡发展变化趋势及危害性预测

5.1 滑坡发展趋势预测

后河从滑坡体前缘流过，汛期前后河水涨落剧烈，组成滑坡体的块石土透水性好，块石土间的低液限黏土在后河河水的侵蚀作用下逐渐被携带出滑体外，在上部自重应力作用下，引起下部的骨架颗粒移动（在雨季时，这种作用尤为剧烈），从而引起滑坡体变形的累积。同时滑体土底部为强度相对较高的泥岩滑床，泥岩强风化带相对滑体块石土为隔水层，当大气降雨渗入块石土中到达基岩面时，滑坡体块石土为强透水～透水层，渗水在界面处可能形成渗流，在地下水作用下，岩土界面变成了软弱结构面。当上述作用积累到一定程度，便会引起滑坡体大范围的变形破坏，滑坡可能再次复活。

5.2 滑坡危害性预测

普光气田为高含硫化氢气田，其硫化氢含量最高可达17.05%，二氧化碳含量可达10.53%，为国内含硫气田之最。

如果滑坡体再次发生变形滑动，将直接危及后河大桥和P5E-07～P5E-08后河悬索跨越的安全运营，可能导致后河大桥和P5E-07～P5E-08后河悬索跨越的直接破坏，影响普光气田井场间的相互联系，妨碍井场输气管道的维护和物资运输，同时将中断大部分井场与外界的联系，给普光气田的经济生产造成重大影响。若同时造成高压输气管道破损，周边生命及财产损失将不可估量。

6 滑坡防治方案比较分析

6.1 滑坡防治方案

分析表明，水是诱发滑坡的主要因素，治滑的关键之一是治水，因此排水工程对滑坡的稳定性起着十分重要的作用。针对拟建的后河大桥和后河跨越工程，在建立完善地表排水系统的基础上，可采用下列方案对滑坡进行防治：方案一，后河大桥和后河跨越另选址；方案二，根据滑坡纵向剩余下滑力的大小和分布，采用两级抗滑桩支挡进行防治[7]；方案三，后缘减载与前缘抗滑桩支挡相结合；方案四，在拟建的后河大桥和后河跨越30 m范围内进行局部防治；方案五，排水和支挡相结合，对后河常年蓄水位以上的滑体进行疏排水处理，在滑坡前缘建挡墙防冲刷侵蚀。

6.2 滑坡防治方案比较分析

采用方案一工程安全度最高，同时由于拟建跨越位置滑体最大厚度大于20 m，滑体中的块石强度高，且受后河水的影响大，施工时不易成桩，运营时土体受后河水影响易产生变形，对工程安全运营影响大，因此，该方案为首选。采用方案二进行防治，工程安全度高，但防治费用高。预计需要断面尺寸2.5 m×4.0 m、桩长35 m的抗滑桩31根；断面尺寸3.0 m×4.0 m、桩长40 m的抗滑桩52根；共两排抗滑桩，桩中心间距7 m，总计抗滑桩83根。初步预计工程造价5 500万元，滑坡治理费用较高，但仍为不另选桥址的最可行与最可靠方案。采用方案三预计费用约2 500万元，但对环境破坏较大，减载后的施工不易防护，该方案为不另选桥址的第二方案。采用方案四进行防治，预计工程造价3 000万元，滑坡治理费用较高，该方案相对方案二比较经济，亦可保证桥和跨越的安全运营，但如实施该方案且后河大桥在此建设，滑坡区的P2～P8道路将成主要干道，工程建设及外界影响可能导致滑坡区未防治段产生滑坡变形，影响跨越和大桥的正常运营，该方案慎用。方案五实际操作经验不足，风险大，不易采用。综上所述，推荐方案一为优先方案，次为方案二，再次为方案三，其余方案慎用。

7 结论与建议

（1）滑坡现状处于基本稳定～稳定状态，50年一遇暴雨条件下滑体处于欠稳定状态。如不对滑坡进行有效防治，则不能进行后河大桥和后河悬索的建设。

（2）建议后河大桥和悬索跨越另选址，需对滑坡进行长期观测，做到对险情超前预报，减少相应损失。

（3）如后河大桥和后河跨越不另选址，则在建立完善地表排水系统的基础上，根据滑坡的稳定情况、纵向剩余下滑力的大小及分布，建议采用两级支挡进行防治。第一级：用抗滑桩进行支挡，桩位建议设置在地面高程355～365 m一线。第二级：用抗滑桩进行支挡，桩位建议设置在地面高程340～350 m一线。

[1]吴玮江，王念秦.黄土滑坡的基本类型与活动特征[J].中国地质灾害与防治学报，2002，13（2）:36-40.

[2]GB 50011-2001，建筑抗震设计规范[S].

[3]GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[4]王恭先.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京：中国铁道出版社，2004.

[5]罗先启，姜清辉，葛修润，等.黄腊石滑坡群石榴树包滑坡稳定性的研究[J].岩石力学与工程学报，2001，20（1）:29-33.

[6]李永乐.岩土工程勘察[M].郑州：黄河水利出版社，2004.

[7]亢会明，马骥，刘涛.框架式抗滑桩在井场滑坡治理中的应用[J].石油工程建设，2004，30（6）：36-38.

10.3969/j.issn.1001-2206.2012.03.007

张卫明（1968-），男，重庆忠县人，高级工程师，1990年本科毕业于华北水利水电学院水文地质与工程地质专业，2002年获中国海洋大学环境工程（岩土）专业硕士学位，长期从事工程勘察技术和管理工作。

2011-03-12