川北某顺层岩质滑坡稳定性评价

卢洪沛, 胡正涛, 唐利平

(1.甘孜州地质环境监测站，四川 康定 626000; 2.甘孜州国土资源局,四川 康定 626000; 3.四川省冶金地质勘查局 水文队,四川 成都 611730)

川北某顺层岩质滑坡稳定性评价

卢洪沛1, 胡正涛2,3, 唐利平3

(1.甘孜州地质环境监测站，四川 康定 626000; 2.甘孜州国土资源局,四川 康定 626000; 3.四川省冶金地质勘查局 水文队,四川 成都 611730)

受“5·12”地震影响,加之坡脚安置区建设切坡活动,川北某顺层岩质滑坡滑移—拉裂变形加剧。2009年暴雨诱发该滑坡较大规模滑动,中部见拉陷槽,后缘拉裂缝、左侧剪切裂缝加大、贯通。滑坡的变形破坏模式属滑移—拉裂;起动机制为暴雨条件下在拉裂带内静水压力和沿滑移面空隙水扬压力的联合作用下平推式滑动。滑坡天然工况下处于稳定状态,暴雨工况下为不稳定状态,地震工况下为基本稳定状态。提出“裂缝充填+挡土墙+截排水”、“切方”两个比选治理方案,从技术、经济角度综合对比后推荐采用沿顺层的平面切方应急排危方案处置滑坡。

顺层岩质滑坡;平推式滑动;成因机制;稳定性评价;防治对策

滑坡位于川北某镇村社,“5·12”地震前,长期处于缓慢蠕滑变形阶段。受“5·12”地震影响,加之坡脚规划的安置区建设切坡,尤其2009年7月暴雨后,滑坡中前部变形强烈,中部出现最宽约3 m的裂缝。一旦滑坡变形加剧下滑,将威胁前缘工业园区的建设进程及6户31人灾后规划安置居民的生命及财产安全,直接经济损失约400万元。为此,开展滑坡稳定性评价及防治对策研究,为其治理提供勘查设计依据十分必要。

1 滑坡基本特征

1.1 滑坡形态特征

滑坡处于四川盆地边缘,构造侵蚀低山地貌区,微地貌为缓斜坡,纵向地形坡度约12°。滑坡周界清晰,后缘以横向拉裂缝为界,顶部高程508 m,右侧以小型逆断层构造基岩出露陡坎为界,左侧以纵向剪切裂缝为界,前缘以人为切坡形成的陡坎为界,坡脚高程500 m,前后缘高差8 m。滑坡平面形态呈舌状,滑坡体相对左、右侧明显向下凹陷,呈典型圈椅状特征。滑坡长约38.5 m,宽约35 m,厚约0.8～5.0 m,体积约0.3×104m3,主滑方向262°,与岩层倾向一致,属小型缓倾坡外的顺层岩质滑坡(图1)。

图1 滑坡区工程地质平面图Fig.1 Engineering geological plane of landslide area1.控制部面及编号;2.侏罗系沙溪庙组;3.第四系残坡积物;4.岩层产状;5.滑坡;6.地层分界线;7.滑坡堆积物;8.变形裂缝(或拉陷槽)及编号。

1.2 物质结构特征

(1) 滑体:主要为强风化泥岩,上覆0.5～0.7 m厚薄层粉质粘土。粉质粘土层呈红褐色,可塑,含少量碎石,粘性土约含60%～70%,碎石约占15%～20%,余为角砾;泥岩为黄褐色、暗紫色,产状262°∠17°,主要由粘土矿物组成,泥质结构,中厚层状构造,岩质较软,遇水易软化。滑体平均厚度约2.3 m。

(2) 滑带:降水沿裂隙(缝)下渗在强风化泥岩和下伏砂岩接触面积聚,导致界面软化、泥化形成滑动带(照片1),滑带土为含砂砾粘性土,呈红褐色,稍湿—湿,软可塑状态,可搓条,厚约10～20 cm。

(3) 滑床:为强、中风化砂岩,灰白色,产状262°∠18°,主要由长石、石英等矿物组成,细粒结构,中厚层状构造,岩质较硬。

图2 典型工程地质剖面Fig.2 Typical geological section of profile1.第四系全新统残坡积层;2.第四系全新统滑坡堆积层;3.粉质粘土;4.泥岩;5.砂岩;6.地层界线;7.侏罗系沙溪庙组;8.风化状态分界线。

1.3 变形特征

(1) “5·12”地震前,缓倾坡外的侏罗系砂、泥岩互层状斜坡体,受滑移—拉裂影响,坡体产生变形,后缘、中部发育拉裂缝,滑坡长期处于缓慢蠕滑变形阶段。

照片1 滑动面(TJ4揭露)Photo 1 Sliding surface

(2) “5·12”地震后,受震动影响,加之暴雨沿裂缝入渗,在水力作用下坡体滑移—压致拉裂影响加大,滑坡变形加剧,后缘裂缝渐拉宽增深,中部现拉陷槽(照片2)。拉陷槽(L2)张开宽度约1.5～3.0 m,错落高度约0.4～0.8 m,裂缝深约1.35 m,延伸长度约33 m,走向325°。后缘裂缝(L1)与坡体左侧剪切裂缝(L3)近似弧形相连,张开宽度约20 cm,错落高度约30 cm,裂缝深约0.8 m,后缘方向延伸长度约46 m,走向为324°,左侧延伸长度约12 m,走向为273°。裂缝与滑带基本连通。

照片2 中部拉陷槽L21Photo 2 Aulacogen in central district about L21

2 滑坡成因机制及破坏模式分析

2.1 变形主要影响因素

滑坡变形主要与其地层岩性、地形地貌、大气降雨、人类工程活动等因素密切相关[1]。该滑坡砂泥岩双层物质结构特点和特殊的地形地貌是滑坡产生的主要内部因素,大气降雨和人类工程活动则是直接诱发滑坡的外部因素。

(1) 砂泥岩双层物质结构:上覆强风化泥岩具有胀缩性,遇水软化、风干后开裂,风化裂隙十分发育,下伏砂岩顶部隔水,使滑坡易于沿砂、泥岩界面产生滑动。另外,缓倾顺向岩质斜坡,在坡脚开挖使上部强风化泥岩于砂泥岩界面处临空时,具备下滑的动力势能和运移空间条件。

(2) 特殊的地形地貌:滑坡区属构造侵蚀低山地貌,滑坡体相对左、右侧明显向下凹陷,易于汇水。

(3) 大气降雨:该区属于亚热带湿润季风气候,降水量集中在每年5月—9月,多年月平均降雨量77.8 mm,雨量充沛。大气降水充填坡体中后缘裂缝,在裂缝处形成静水压力,在顺滑面底部形成扬压力;另外降雨下渗软化滑带。整体对滑坡稳定性不利。

(4) 人类工程活动:主要表现为前缘切坡、临空,抗滑段土体挖减,滑坡稳定性降低。

2.2 成因机制与破坏模式

从滑坡变形破坏特征上看,受缓倾软弱面控制及蠕滑作用影响,坡体发育变形裂缝,当斜坡内裂隙充水,层间软弱面强度降低,在异常水压力作用下,坡体沿下伏软弱面向坡前临空方向平移滑移,滑移体迅速滑落发生解体,蠕变过程较为短暂,产生拉裂带,解体特征明显,变形破坏模式属滑移—拉裂。从滑坡的变形破坏过程看,中前部块体先发生变形破坏滑动,属牵引式滑坡;起动机制为暴雨条件下在拉裂带内静水压力和沿滑移面空隙水扬压力的联合作用下产生的平推式滑坡(图3)。

图3 平推式滑坡演化过程示意图[2-3]Fig.3 Schematic diagram of evolution process of translational gliding landslidea.滑移—压致拉裂型;b.正常雨季空隙水压力分布状况;c.特大暴雨空隙水压力分布状况;d.平推滑动、制动。

3 滑坡稳定性评价与发展趋势分析

3.1 稳定性宏观判断

通过现场调查访问,根据前述坡体变形特征,结合滑坡现状,初判天然工况下滑坡处于稳定状态;暴雨时,拉裂缝(带)内充水、汇水,滑坡易失稳;地震工况下处于基本稳定状态。

3.2 稳定性定量计算

3.2.1 参数取值

根据试验结果、当前变形情况稳定性反分析,结合类似工程经验,滑坡稳定性计算相关的岩土体物理力学参数取值见表1。

表1 滑坡稳定性计算相关参数取值

3.2.2 计算工况

(1) 工况1:自重(天然工况);

(2) 工况2:自重+暴雨(暴雨工况,裂缝充水,坡体1/3饱水);

(3) 工况3:自重+地震(地震工况,地震基本烈度Ⅶ度,a=0.05g)。

3.2.3 计算模型

在1-1＇ 剖面中,分别针对中前缘滑体(块)H1、整体滑坡H及后缘滑体(块)H2,采用岩质滑坡经典二维方法计算模型(图4)。其中,暴雨工况下滑坡体受地下水作用力示意见图5。

图4 岩质滑坡经典二维稳定性计算简图[4]Fig.4 Calculation diagram of two-dimensional stability of rock landslide

图5 暴雨工况下滑坡受地下水作用力示意图Fig.5 Schematic diagram of groundwater force in rainstorm condition

稳定性计算公式:

(1)

剩余下滑推力计算公式[5]:

P=KS·T-R

(2)

式中:P为滑坡剩余下滑推力;T为下滑力;R为抗滑力;KS为安全系数。

3.2.4 计算结果

根据上述公式,考虑滑坡内部与整体关系单纯计算分析时,各工况下滑坡稳定性系数及剩余推力计算结果见表2。

(1) 中前缘滑体(块)H1的稳定性较整体滑坡H差,与实际变形及宏观判断一致;后缘滑体(块)H2稳定性分析前提是基于前缘H1已经失稳临空条件。故:从工程角度评价该滑坡稳定性,以中前缘滑体(块)H1的稳定性为基准。

(2) 天然工况下,滑坡稳定系数为1.166,处于稳定状态;暴雨工况下,拉裂缝(带)充水高度达0.8 m,即0.6倍中部裂缝深度,1倍后缘裂缝深度时,滑坡稳定性系数为0.996,失稳状态,设计剩余下滑推力为29.32 kN/m;地震工况下,滑坡稳定系数为1.122,处于基本稳定状态。

表2 滑坡稳定性系数及推力计算结果

注:1)暴雨工况下,拉裂缝(带)充水高度为L1、L2拉裂缝(带)同时充水;0.6h1=h2时,L1已充满;继续充水时,L1充水高度不变;2)计算H2稳定性时,假定前缘H1已经失稳,其前缘临空。

3.3 滑坡发展趋势分析

滑坡变形发展至今,经历了几次局部滑动调整,尤其2009年7月暴雨诱发较大规模滑动,坡体位能已得到一定的释放。但目前拉裂缝(带)已充水、排水不畅,在后续遇暴雨异常水头的不利条件下存在潜在失稳风险。

4 滑坡防治对策

结合滑坡区地形地貌、地质结构、规模及平推式滑坡变形破坏机理,在滑坡稳定性分析评价的基础上,充分考虑防治工程方案的技术可行性与经济合理性,提出如下两种比选方案:方案一为裂缝充填+挡土墙+截排水。对坡体上宽大裂缝进行粘土充填,同时在滑坡剪出口坡脚临空处设置抗滑挡墙,并辅以后缘外围截排水措施。方案二为由于滑坡体积比较小,沿顺层的平面进行切方。综合对比后推荐方案二,切方应急排危处置滑坡。

[1] 徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,2001.

[2] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].2版.北京:地质出版社,1994.

[3] 王思敬,黄鼎成.中国工程地质世纪成就[M].北京:地质出版社,2004.

[4] 肖树芳,杨淑碧.岩体力学[M].北京:地质出版社,1987.

[5] 中华人民共和国地质矿产行业标准编写组.滑坡防治工程设计与施工技术规范:DZ/T 0219—2006[S].北京:中国标准出版社,2006.

(责任编辑：陈姣霞)

Stability Evaluation of a Bedded Rock Landslide in Northern Sichuan

LU Hongpei1, HU Zhengtao2,3, TANG Liping3

(1.Geo-environmentalMonitoringStation,GanziPrefecture,Kangding,Sichuan626000; 2.LandandResourcesBureauofGanziPrefecture,Kangding,Sichuan626000; 3.HydrogeologicalTeamofSichuanMetallurgicalGeology&ExplorationBurean,Chengdu,Sichuan611730)

Affected by the “5·12” Wenchuan earthquake,coupled with the slope cutting at the toe for the construction of resettlement areas,sliding and fracturing deformation of a bedded rock landslide in northern Sichuan Province intensifies.Large scale sliding is induced by heavy rainfall in 2009.Pull trough appear in the middle of the landslide,the cracks of the trailing edge and the left side increased and linked up.The deformation and failure mode of the landslide is sliding and fracturing.Starting mechanism is translational slide combined hydrostatic pressure at cracking zone with pore water uplift pressure along the slip surface in heavy rain.The stability of landslide is stable in natural conditions.Finally, the treatment schemes for the landslide are put forward:one is crack filling and retaining wall and drainage,the other is slope cutting.Cutting slope along the bedding plane for emergency disposal of landslide is recommended after the technical and economic comparison.

bedded rock landslide; translational slide; genetic mechanism; stability evaluation; countermeasures

2015-08-26;改回日期:2015-10-14

四川省地震灾区第五批重大地质灾害应急勘查项目(川国土资函[2010]76号)。

卢洪沛(1982-),男,助理工程师,环境工程专业,从事地质灾害与环境地质工作。E-mail:79023340@qq.com

P642.22; P694

A

1671-1211(2016)02-0194-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.02.013

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160303.1056.008.html 数字出版日期:2016-03-03 10:56