宣恩宾馆不稳定斜坡稳定性分析及防治效果评价

李 业, 梁晓艳, 陈 敏, 陶海川

(湖北省地质局 水文地质工程地质大队,湖北 荆州 434020)

宣恩宾馆不稳定斜坡位于鄂西南宣恩县主城区内,行政隶属珠山镇白鹤井社区。斜坡总分布面积3 900 m2,变形以坡体局部滑移为主,斜坡范围内居民聚集地,建筑密集,一旦变形加剧将产生大规模破坏,对8户33人生命财产安全产生直接威胁,其经济影响和社会影响均较大。本文以该不稳定斜坡为研究对象,在勘查的基础上,对不稳定斜坡的稳定性进行定性和定量相结合分析评价,并提出有效的工程治理措施。对类似的地质灾害隐患点防治起到一定的借鉴作用。

1 地质环境条件

宣恩宾馆不稳定斜坡为岩土混合型斜坡,斜坡自北西向南东展布,坡向150°～160°。宣恩宾馆分布于斜坡前缘坡脚地段,分布高程506 m。坡体受人工改造呈阶状,整体坡度约30°～35°,斜坡体上因切坡形成的陡坎高1.5～4.9 m,坡脚处切坡高达5.0～6.8 m。陡坎间人工改造形成的平台多修建住宅,且集中在斜坡中下部,住宅以砖混结构两层为主,最高一栋达7层。

不稳定斜坡及周边出露地层主要为第四系残坡积层和三叠系中统巴东组第四段。其中第四系残坡积层(Qel+dl),岩性为紫红色碎石土,多分布于坡间缓坡地带,厚度1.0～3.0 m;三叠系中统巴东组第四段(T2b4)岩性为强—中风化紫红色薄—中厚层状粉砂质泥岩,坡体多处可见基岩,岩层产状倾向310°～330°,倾角8°～15°,节理裂隙发育,该地层岩性软弱,具易风化破碎,遇水易泥化的特点,是典型的易滑地层。

该斜坡处于宣恩向斜核部南东段偏末梢部位[1],受构造影响,NE、NW向节理裂隙较为发育,破坏岩体完整性,一定程度影响坡体稳定性。

根据地层岩性组合特征,地下水在岩石中的赋存状况,可将区内地下水划分为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。地下水动态变化较显著,一般受大气降雨和河流水位变化的影响,径流途径短。由于分布面积小,多受地形切割出露,地下水富水性较差、水量较小。

2 基本特征

不稳定斜坡前缘分布高程508 m,后缘高程526 m,纵长48 m,横宽60～110 m,总分布面积3 900 m2。斜坡类型为岩土混合型,与下伏基岩构成逆向缓倾结构。平面上呈横长型(图1),剖面上经人工改造呈阶梯状(图2)。该斜坡近期的变形破坏特征主要表现为地面裂缝和建筑物变形,集中分布于斜坡中下部高程510～522 m范围内,其中地面裂缝有4处、建筑物变形2处。地面裂缝均为拉张裂缝,走向60°～70°,延伸长度9～20 m不等,裂缝宽度0.5～1 cm。这4条裂缝均分布在屋前平台的临坎处,距离陡坎0.5～3 m,裂缝延伸方向与陡坎走向一致,裂缝靠近陡坎一侧的地面下座1～2 cm不等。建筑物变形共见2处。一处位于斜坡中部的吴连红家房屋顶部(该房为七层砖混结构),裂缝主要顺坡向产生羽状裂缝,裂缝长0.7～1.0 m,缝宽0.5～2 mm,倾角50°～70°。一处变形位于斜坡东侧前缘陡坎处的挡土墙,裂缝以45°倾角切穿高约7 m的浆砌石挡土墙,裂缝微张[2]。

图1 宣恩宾馆不稳定斜坡工程地质平面图Fig.1 Engineering geological plan of unstable slope near the Xuan’en hotel1.不稳定斜坡范围;2.地面裂缝及编号;3.建筑物变形及编号;4.第四系松散人工堆积填土岩组;5.第四系松散残坡积粉质粘土夹碎石岩组;6.三叠系中统巴东组薄—中厚层粉砂质泥岩岩组;7.剖面线及编号。

3 成因机理

宣恩宾馆斜坡发育于三叠系中统巴东组第四段(T2b4)紫红色粉砂质泥岩构成的逆向缓倾斜坡段。该不稳定斜坡近期的变形破坏特征主要表现为地面裂缝和建筑物变形,变形主要集中在两个区段:一为斜坡中部南西侧坡体浅表,即LF1、LF2地面裂缝,变形多在降雨入渗条件下,土体在自重条件下沿岩土接触面向临坎段产生滑移;二为斜坡南东侧中下部,即LF7-JB2沿线,在长期地下水作用下,岩土体力学强度降低,沿不利结构面下座挤密产生变形。结合变形时间和变形特征分析,变形具有局部连续性和逐渐扩大的特点,在降雨入渗地下水径流冲蚀作用下,有进一步发育的空间。目前变形均以局部浅表滑移、下座挤密拉裂为主,处于初期蠕滑阶段,随着变形的逐步加剧,将对局部斜坡稳定性产生影响,长远来看对整体稳定产生一定影响。

4 稳定性评价

稳定性定量评价采用理正岩土计算软件中的边坡滑塌治理计算模块,运用传递系数法对不稳定斜坡坡体稳定系数及剩余推力进行计算。综合考虑纵向及水平方向上岩土接触面、土体力学性质的差异性及潜在

图2 Ⅱ-Ⅱ′工程地质剖面图Fig.2 Engineering geological profile of sectionⅡ-Ⅱ′1.地面裂缝及编号;2.推测潜在滑移面;3.人工填土;4.粉质粘土夹碎石;5.粉砂质泥岩;6.风化界线;7.已有挡土墙。

滑面分析与变形发展趋势,并结合地面调查及对斜坡剖面搜索最不利滑移面显示,变形段集中于Ⅰ-Ⅰ′中部、Ⅱ-Ⅱ′中下部,故斜坡选取Ⅰ-Ⅰ′中部、Ⅱ-Ⅱ′中下部作为计算剖面。计算考虑工况1(自重+地表荷载)及工况2(自重+地表荷载+暴雨)两种条件下进行。

结合具体实际情况,在选定有关参数的情况下,各种工况条件下宣恩宾馆不稳定斜坡稳定系数及下滑推力计算结果见表1。

计算显示,在工况1条件下,两条剖面均处于基本稳定状态,但安全系数不大,局部有变形产生;在工况2条件下,两条剖面稳定系数分别为1.039、1.023,1.0

表1 斜坡稳定性计算成果表Table 1 Calculation results of slope stability

5 防治工程方案与效果

在查明地质灾害成因类型基本特征,进行稳定性分析评价的基础上,针对坡体结构与变形特征及其稳定性影响因素,采用“地表排水+坡间重力式挡墙支挡+前缘坡脚挡墙加固支挡+监测”的综合治理方案进行防护。在完善治理区排水系统的前提下,采取有效措施重点提高前缘已有高陡挡墙抗力,以确保坡体稳定,在此基础上对局部土体厚度及地形变化较大且稳定性较差,进行防护处理,以防对较为密集的建筑物造成危害。治理工程于2015年10月通过竣工验收,并通过近三个水文年的防治效果监测(其中2016年斜坡所在区域受极端天气影响,暴雨等级到达50年一遇),结果显示,坡体及防治工程均未产生变形迹象。通过该方案的实施,斜坡变形得到了根本防治,确保了斜坡范围内人民群众安居乐业,同时较好的改善了生活及出行环境。

6 结语

根据勘查成果,在查明地质灾害成因类型的基础上,对斜坡稳定性进行了定性、定量评价,分析出影响该边坡稳定的主要因素,得出斜坡局部存在变形可能的结论。从而有针对性的对边坡提出工程量小、便于施工、投资少且安全可行的治理方案。通过工程竣工验收后近三个水文年的防治效果监测显示,斜坡未出现进一步变形的迹象,防治工程及防治效果良好,取得良好的社会效益与经济效益,获得当地政府(管理部门)与人民群众的好评。可为类似地质灾害隐患点防治提供参考借鉴。

[1] 李智民.清江流域宣恩县地质灾害详细调查报告[R].武汉:湖北省地质环境总站,2011.

[2] 李业.湖北省宣恩县宣恩宾馆不稳定斜坡应急治理工程设计[R].武汉:湖北省水文地质工程地质勘察院,2010.