孙 杰
(铁道第三勘察设计院,天津 300251)
着重介绍在初测过程中的滑坡调查及勘探。
初测阶段滑坡勘察,应在航片判释的前提下,进行充分的地质调查,再辅以综合勘探,查明滑坡类型、范围、性质、形成原因及危害程度,判明滑坡的稳定程度,确定线路绕避滑坡方式或通过滑坡的部位及整治方案。
(1)地形与地貌条件
易汇集地表水和地下水的洼地斜坡地段;易受流水冲刷和掏蚀的山区河流凹岸缓坡地段;由堆积土组成的上陡下缓,下伏基岩面向坡外倾斜的斜坡地段;黄土塬边及黄土地区高阶地前缘的缓坡地段等。
(2)地层条件
具备贮水构造、聚水条件和下部地层有隔水软弱面时下列地层易形成滑坡:易于风化或遇水易软化的软质岩层;虽为硬质岩,但夹有软弱夹层;上部松散,下部致密的黏性土、膨胀土地层或各种成因的堆积黏性土地层。
(3)地质构造条件
当存在倾向斜坡,倾斜度较陡的断层面、岩层层理面、不整合面,连通性较好的节理面、褶曲两翼的倾斜面及其他软弱结构面时,易沿这些结构面形成滑坡。
(4)自然因素
气候、水、地震等作用。
(5)人为因素等。
(1)形态特征
呈圈椅状和马蹄状环形谷;后缘有陡壁及顺坡擦痕;上部有弧形拉张裂缝;中部坑洼起伏,常有鼻状凸丘或多级平台;前缘有鼓丘并常有鼓张扇形裂缝;滑坡体两侧可见羽状裂缝及多形成沟谷,并有双沟同源现象。有的滑坡体上还有积水洼地、马刀树、醉汉林、房屋倾斜开裂等现象。
(2)地层标志
地层的整体性因滑坡而被破坏,有扰动现象;岩层层位、产状或构造与外围不连续,有时岩层层序倒置或重叠;常有泥土、碎屑填充或未被填充的张性裂缝。
(3)水文地质标志
斜坡体含水层的原有状况被破坏,滑坡体成为单独的含水体;水文地质条件变得特别复杂,如潜水位不规则,流向紊乱;在滑动带前缘常有成排泉水溢出。
滑坡野外地质调查以调绘为主,查清岩层产状、结构裂隙面要素、分布范围并作出对工程影响的判断。调查采用远观近察的方法,远观观察滑坡外形特征,如后缘形状、后缘附近拉张裂缝、坡体中间丘状鼓起及阶梯状平台、前缘鼓张扇形裂缝等;近查以观察滑坡周围地层标志为主,如与外围岩层层位是否连续,是否存在地层错动或倒置,后缘处是否存在积水洼地,两侧冲沟内是否存在滑动面等。同时了解大面积地表滑坡、房屋、道路等构筑物的变形等。
该滑坡位于吕梁山西坡,黄土高原东部边缘地带,属低中山区,山体上部多覆盖厚层黄土。受长期水流侵蚀和切割作用,形成以黄土梁、峁和深切冲沟为主的典型黄土丘陵地貌,地形起伏且凌乱破碎;水土流失非常严重,沟壑纵横,地表植被稀少,交通不便。沿线经调查滑坡160多处,多为顺层中厚层状土质滑坡,滑坡形成的年代不等,少数现在仍存在滑动迹象。103号滑坡的平面位置及勘探点布置见图1。
图1 103号滑坡平面
滑坡壁呈“圈椅”状,后壁倾角70°~80°,坎高20~22m,顶部覆盖新黄土,下部为第三系粉质黏土。滑坡周界:滑坡后缘在山坡上粉质黏土陡壁前缘,滑坡体两侧以变形土体为界,滑坡前缘可见多条鼓胀性裂缝,经雨水冲刷深切成沟。滑带以下部风化基岩面为标志层面,在滑体下部主要与全风化砂泥岩直接接触,岩体破碎,透水性较强,易形成富水层,且砂泥岩岩性遇水易软化,在地下水增多时,易沿风化基岩层面下滑。滑坡壁以下,地形突然转折,变得相对平缓,滑坡台地呈台阶状,台阶长约200~210m,宽约650m,台阶高差约24m,滑坡台地展布方向与主滑方向基本一致;经调查与勘探确认:滑动面形态上部陡,中下部趋缓,总体呈圆弧状。
①滑坡区属剥蚀中低山山前陡坡地带,坡角约30°~40°。下伏地层为(P2s)砂泥岩缓倾地层,岩层产状258°∠6°。因岩层倾向与斜坡倾向大体一致易引起上覆地层顺层面滑动;河道掏蚀形成临空面,破坏坡体的平衡条件,在自重力作用下,使上部岩体沿软弱结构面产生应力松弛,引发坡体的下滑。
②山体斜坡下覆基岩为砂、泥岩,软硬不均,存在差异风化,下部砂岩性质较好,风化程度低,透水性差,形成一个相对阻水面;而上部全风化泥岩岩体破碎,力学性能差,抗剪强度低,遇水易软化;泥岩之上覆盖厚层—巨厚层新黄土及粉质黏土,客观上具备上重下软(滑)的条件。
③水对斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要条件。滑坡区水文地质条件较简单,上部土体及全强风化岩层厚度大,结构较松散,孔隙度较大,渗透性好,大气降水能快速向下渗流,直接补给松散岩类孔隙水,孔隙潜水下渗补基岩裂隙水。区域地下水补给源相对较单一,主要接受大气降水补给,储量随季节和降水动态变化。当水渗入下部砂岩、泥岩全风化带后,不但可以增大整个岩体的下滑力,而且可以迅速改变全风化砂岩的性质,降低其抗剪强度,从而起到“润滑剂”的作用。
④降雨是滑坡体形成的主要诱发条件。过量的水使土体饱和,沿剪切面孔隙水压力过大造成了滑动破坏的条件。滑坡需有以上各种因素的综合作用,先在一个点或一个局部范围发生剪断破坏,然后逐渐发展形成贯通的剪切破坏面、滑动面,在滑动力大于抗滑力时产生下滑,从而形成滑坡。
沿主滑方向布置1条断面,共完成3个钻孔。主滑方向工程地质纵断面见图2。
滑坡纵长约450m,平均宽度约550m,滑体面积约247 500m2,滑体平均厚度 14.0m,体积约3 465000m3,主滑方向260°。滑坡体积属巨型滑坡,依据滑动面埋藏深度属中厚层滑坡,滑坡体的滑动方向与下伏岩层倾向基本一致,此滑坡为顺层滑坡,按滑动的力学性质推断为牵引式活动滑坡。
在滑坡的调查中宜采用远观近查的方法,远观核对滑坡的野外形态特征,近查核对地层标志、水文地质标志及侧沟沟壁是否存在明显滑动面,同时采用访问的形式获取滑坡的直接证据。再辅以综合勘探,确定滑动面位置、滑坡体厚度等。根据调查、勘探的成果,综合分析滑坡形成的机理、类型、稳定程度、危害程度等。巨型、大型滑坡线路应绕避,当无法绕避时应选择在危害较小段落大角度通过,同时在详勘阶段还应加强勘探,进而确定防治的措施。
图2 主滑方向工程地质纵断面(I-I')
[1]铁道第一勘测设计院.铁路工程地质手册[M].北京:中国铁道出版社,1998
[2]TB10012—2007 铁路工程地质勘察规范[S]
[3]TB10027—2001 铁路工程不良地质勘察规程[S]
[4]TB10041—2003 铁路工程地质遥感技术规程[S]
[5]马丽.论工程滑坡的成因与防治[J].西部探矿工程,2003(5)
[6]曹雄.西康铁路增建二线太峪滑坡勘察[J].铁道勘察,2007(6)