广元市柏林沟镇周家塝滑坡治理方案研究

王一伟,何 龙,郑 周

(四川省地质矿产勘查开发局川西北地质队,四川 绵阳 621000)

周家塝滑坡位于广元市昭化区柏林沟镇助国村8社聚集区所在的斜坡体上,该滑坡原是一古滑坡,受2021年强降雨影响,周家塝滑坡复活,后缘形成了多条拉张裂缝、斜坡中部发育多条横向裂缝,导致部分房屋院坝、房屋结构开裂,变形迹象十分明显,一旦灾害继续变形破坏或变形趋势增加,将直接威胁滑坡斜坡上方16户51人的生命财产安全,威胁财产约1 030万元[1]。本文对周家塝滑坡的发育特征和稳定性进行分析,并提出治理措施。

1 地质环境条件

1.1 地质概况

滑坡区域位于四川中坳陷燕山宽缓褶皱区,构造较为简单,属单斜构造,地层出露为白垩系下统汉阳铺组浅紫红色薄-中层状泥岩夹泥质粉砂岩,岩层产状为275°∠7°,地层平缓,地表分布有0.2～5 m的残坡积粘土层。滑坡区域地下岩土体较稳定,工程地质条件较好。

1.2 水文地质条件

滑坡区域水文地质条件比较简单,地下水类型主要为松散层孔隙水和基岩裂隙水。松散层孔隙水主要贮存于第四系残坡积松散层孔隙中,主要接受大气降雨的补给。第四系以粉质粘土为主,透水性较差,成为局部含水层,赋存上层形成无统一的地下水位面的上层滞水,其埋藏深度一般较浅。基岩裂隙水赋存于泥岩的裂隙中,地下水补给来源主要是大气降水,随泥岩裂隙下渗后,最终向斜坡下部排泄。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡分布特征和变形特征

经现场调查,周家塝滑坡原为一古滑坡,滑坡整体形态呈长条状,该滑坡长约90 m,宽约250 m,分布面积约为1.5×104m2,滑体厚约2～4.5 m,平均厚度3.5 m,滑坡体规模5.3×104m3,该滑坡体为小型浅层滑坡。该滑坡体前后缘相对高差约15～20 m,滑坡整体主滑方向为265°。

2021年雨季后复活,滑坡体后缘变形较明显,发育有18条拉张裂缝,其中12条裂缝分布在后缘房屋处(图1),另有6条裂缝散分布在斜坡中部,裂隙宽度一般在5～50 cm,可见裂缝深度一般在0.5～2 m,裂缝贯通性约为70%。根据钻探、探槽工程显示,该滑坡体目前中后部变形较为明显,前缘和侧缘变形较少。该滑坡为一自然滑坡,是自然条件(暴雨)原因导致的滑坡,土体结构松散,土体物理力学性质较差,地表水渗入,导致变形体自重增大,抗剪强度降低,从而影响土体稳定性,表层分布的松散土体为滑坡的形成提供了物质基础,该滑坡为推移式滑坡。

图1 滑坡体的后缘周登明房屋前裂缝和钻孔中滑带特征

2.2 滑体物质组成及结构特征

滑体物质组成:根据钻孔揭露,滑坡体由浅至深依次为粉质粘土,强风化泥质粉砂岩、强风化泥岩,下伏为中风化砂岩或泥岩。粉质粘土广泛分布,且普遍较薄,层厚0.4～5.0 m,土体稍湿,切面较光滑;强风化泥岩和强风化泥质粉砂岩发育裂隙较多,抗剪强度较低,滑坡体易从该层剪出,形成滑动带。

滑床特征:根据钻孔及现场调查,滑床主要为基覆界面,局部由于强风化泥岩、砂岩的存在,会适当延伸进强风化岩层中,在雨水作用下,物理力学性质变低,抗剪强度减弱,最终导致滑坡体在该层滑动。

滑带:根据钻孔土层揭露情况(图1),滑带土为黄色的粉质粘土或强风化的砂、泥岩,土质细腻,由于粘土赋水性较好,从而形成含水量高、抗剪强度低的软弱面。

3 滑坡影响因素

3.1 内在因素

内在因素主要受地形地貌和易滑地层影响。该地由于汇水面积较大,再加之岩体结构呈顺向坡,因此极易在不利工况作用下(暴雨)发生推移式的破坏。滑坡物质主要为粉质粘土,现场调查可知,土体结构松散,有利于地表水入渗,土体物理力学性质较差,同时遇水时,导致变形体自重增大,抗剪强度降低,从而影响土体稳定性,因此表层分布的松散土体为滑坡的形成提供了物质基础。

3.2 外在触发因素

外在触发因素主要受工程活动和降雨入渗影响。工程区切坡修路建房,会对当地的地形地貌有较大程度改变,再加之坡体结构呈顺向坡,且修建的房屋位于滑坡后缘,相当于后缘加载,导致斜坡产生推移式的破坏。降雨沿张拉裂隙入渗后,软化了砂、泥岩的物理力学性质,使其抗剪强度降低,导致斜坡体沿该软弱面发生滑移。

4 滑坡稳定性计算及评价

据现场调查,旱季时期,雨水较少,滑坡体处于基本稳定状态;雨季时期,在持续降雨状况下,滑坡处于不稳定～欠稳定状态。经钻探施工显示,该滑坡大部分滑带位于基覆界面,少部分滑带位于强风化砂、泥岩中,因此本次计算采用传递系数法[3]。本次计算模型采用剖面计算,编号分别为1-1′～6-6′。稳定性计算参数结合试验值、工程类比等多种方式比较,再加上以往勘查经验,进而综合取值。滑坡稳定性系数和剩余下滑力计算成果见表1。

表1 滑坡稳定性计算结果

根据相关规范,稳定性评价标准分为不稳定(K<1)、欠稳定(1≤K<1.05)、基本稳定(1.05≤K<1.15)、稳定(K≥1.15)。由表计算结果可知,该滑坡后缘部分变形剧烈,前缘和两侧缘变形迹象较少,与现场调查结果基本吻合,因此治理工程应着重针对保护对象设置。

5 治理工程方案

5.1 总体设计思路

该滑坡受降雨影响明显,随着汛期的来临,在不利工况(暴雨)持续作用下,变形会持续加剧,应尽快针对该滑坡开展工程治理,以消除隐患。根据稳定性计算结果,结合现场实际情况,提出如下有针对性的工程治理方案:

(1)针对不同剖面计算出的不同滑坡剩余推力,在房屋前部合适位置设置不同类型的埋入式抗滑桩,为确保当地农户的耕种,桩顶50 cm覆土,以保护与当地环境的协调;(2)针对部分农户房屋院坝变形较为明显的部分进行恢复;(3)针对部分张开度较大、下挫较明显的裂缝进行封填;(4)针对公路路基局部掏空地段进行路基修复,设置路肩挡土墙进行支挡。

5.2 抗滑桩设计

通过计算主动土压力和桩后剩余下滑力等参数[2],综合对比,本次设计抗滑桩共计36根抗滑桩,其中A型抗滑桩7根,B型抗滑桩11根,C型抗滑桩12根, D型抗滑桩6根。

A型抗滑桩为A01～A07,桩长9.0 m,嵌固段4.6 m,桩中心距5.0 m,抗滑桩截面尺寸为1.2 m×1.5 m,矩形断面,桩芯混凝土强度等级采用C30砼浇筑,护壁采用C20钢筋砼;B型抗滑桩为B01～B11,桩长9.0 m,嵌固段4.3 m,桩中心距5.0 m,抗滑桩截面尺寸为1.0 m×1.2 m,矩形断面,桩芯混凝土强度等级采用C30砼浇筑,护壁采用C20钢筋砼;C型抗滑桩为C01～C12,桩长6.0 m,嵌固段2.7 m,桩中心距5.0 m,抗滑桩截面尺寸为1.0 m×1.2 m,矩形断面,桩芯混凝土强度等级采用C30砼浇筑,护壁采用C20钢筋砼;D型抗滑桩为D01～D06,桩长7.0 m,嵌固段3.3 m,桩中心距5.0 m,抗滑桩截面尺寸为1.0 m×1.2 m,矩形断面,桩芯混凝土强度等级采用C30砼浇筑,护壁采用C20钢筋砼。抗滑桩施工设计见图2。

图2 广元市柏林沟镇周家塝滑坡治理工程施工设计图之一3-3′

5.3 院坝修复及裂缝填补

对李凤双、周登明两户院坝进行修复,修复总面积约120 m2,修复步骤如下:(1)对受损院坝区域表层混凝土凿除;(2)对受损院坝区域下面的空洞及裂缝采用夯实粘土进行封填;(3)院坝表层采用100 mm厚C15混凝土进行封闭。对滑坡范围内农户房屋水泥地面出现裂缝的区域,均采用水泥砂浆对裂缝进行封填;对滑坡范围内未硬化区域地表裂缝采用粘土进行封闭。

5.4 公路路基修复

6 结语

综上所述,林沟镇周家塝滑坡是小型推移式滑坡,滑坡体后缘变形较明显,形成宽5至50cm的18条裂缝,裂缝贯通性约为70%。滑坡主要影响因素为降雨和人类工程活动。通过传递系数法稳定性计算及评价,结果显示滑坡后缘变形剧烈,前缘和侧缘变形迹象较少,与现场调查结果吻合,滑坡后缘亦是重点治理部位。

据调查,该滑坡威胁16户51人的生命财产安全,在不利工况作用下,易继发地质灾害,应及时采取工程治理。经详细勘查,治理工程设置有:一是在滑坡后缘受损居民房屋前部设置不同类型的埋入式抗滑桩36根,包括A型抗滑桩7根,B型抗滑桩11根,C型抗滑桩12根, D型抗滑桩6根;二是对受损院坝空洞进行夯实粘土封填,对房屋裂缝采用水泥砂浆封填,修复总面积约为120 m2;三是对公路路基掏空区域新设一道混凝土路肩挡墙,长度约10 m,墙高1.0 m。