仁寿县社会福利院滑坡特征及防治对策

2013-09-11王兴宇

四川建筑 2013年2期

王兴宇

(中冶成都勘察研究总院有限公司，四川成都610023)

仁寿县社会福利院滑坡位于仁寿县文林镇卫星村十一社，106省道南侧。其地处于川西台陷龙泉褶皱带，位于尖山背斜西翼，场地出露岩土层主要为第四系和侏罗系中统上沙溪庙组(J2s)。受区域构造影响，滑坡区内岩层裂隙极为发育，形成了上覆松散堆积物下覆坚硬－半坚硬岩层的边坡结构，极易形成滑坡。由于暴雨及洪水灾害，该滑坡已发生多次失稳滑动，造成坡脚5栋新建建筑不同程度损坏，直接经济损失超过1 000万元，坡脚新建房屋变形严重，裂隙明显，一旦滑坡变形加剧，将给坡脚新建的仁寿县社会福利院等公共建筑带来巨大损失，严重影响施工进度，同时将导致坡脚其他建筑无法继续施工。因此，对该滑坡进行工程治理是十分必要也是十分紧迫的。

1 滑坡的基本特征

1.1 形态特征

仁寿县社会福利院滑坡体平面形态近似呈不规则的圈椅状(如图1)，后缘高程为458～460 m，前缘高程为428～430 m，高差约32 m，纵向斜长约200 m，主滑方向54°，横宽约220～240 m，平面面积约4.8×104m2。滑面多位于泥岩与泥质砂岩接触带，滑体平均厚度9 m，滑坡体积约4.0×105m3，属于中型滑坡。滑坡坡体上形成有3～5级阶梯状平台，总体地形坡度15°～30°，滑坡体后缘为高10～15 m的斜坡，大体呈20°～30°。

1.2 变形特征

滑坡区边界清晰，周界裂缝明显。其中，后缘为拉张裂缝，呈不规则的“S”形，长度3.8～210 m，缝宽10～150 cm，由滑坡滑移拉张而成，缝内多为后期充填的耕植土、黏土及少量碎石。滑坡右侧以贯通剪切裂缝为界，滑坡左侧可见不连续的剪切裂缝，走向为100°～110°，长度为16.5～200 m，缝宽5～20 cm。

2011年5月，因暴雨诱发滑坡，坡体后缘形成滑壁(错落陡坎)，最大高度1.5 m，坡体中上部陡坎变形较严重，有多条纵向剪切裂缝(或羽状裂缝)。

1.3 滑坡的物质结构特征

图1 仁寿县社会福利院滑坡工程地质图

1.3.1 滑坡体特征

滑坡体厚度介于0.5～18.7 m，组成物质以棕红、红褐色为主的黏性土和紫红色的强风化及中风化泥岩(见图2)。其中，黏性土分布在整个滑坡体中，含有5% ～10%的碎块石，该层厚度为0.5 m～4.0 m，局部达到8 m。根据野外鉴别，碎块石岩性为泥质结构的强风化泥岩，粒径为1～5 cm，最大块石粒径达10 cm，棱角状或次棱状。钻孔揭示泥岩层极其破碎，其天然抗压强度标准值为3.65 MPa，属极软岩类，抗风化能力极差，遇水易软化、泥化，工程地质性状较差。滑坡体透水性中等，但土体滑动破坏后所产生的裂缝增强了滑体的透水性，土体呈软塑～可塑状态。

图2 仁寿县社会福利院滑坡2－2’剖面图

1.3.2 滑床特征

滑床为侏罗系中统沙溪庙组(J2s)泥岩、泥质砂岩，滑床面坡角上陡下缓，上段滑床面平均坡度25°，下段平均坡度15°，岩层产状255°∠12°，为反坡向倾斜。滑床内地下水发育，在滑床顶部形成滞水构造，这对坡体的稳定极为不利。厚层状砂岩夹有强风化泥岩，强风化带厚度约0.5 m，岩芯多呈碎块状，裂隙发育，完整性差，偶见泥化夹层。中风化带强度、抗风化能力相对较好，岩芯采取率较高，完整性较好。

从纵剖面可看出，后缘较陡，中部和前缘的滑面倾角较平缓，前缘滑面坡角4°～12°，滑坡滑床总体起伏均匀，无大的起伏。

1.3.3 滑带特征

钻孔及探槽勘察显示，滑动带土为强风化极破碎泥岩层，夹少量粉质黏土，厚度为0.20～0.30 m不等。滑带土具有挤压或揉皱层理，呈湿～很湿状态，实验室鉴定结果表明，滑带土为含粉质黏土的角砾［1，2］。

2 滑坡的成因及破坏机制分析

2.1 滑坡的成因

2.1.1 外因

(1)人类工程活动:由于坡体前缘修建建筑，坡脚处进行了大开挖施工，对边坡造成了扰动;同时，坡顶灌溉渠春季浇灌，使得大量地表水下渗，破坏了原斜坡形态，使原本平衡的应力状态发生改变，加速了滑坡的活动。

(2)降雨:2011年5月20日的暴雨致使坡顶灌溉渠失稳垮塌，形成凹槽，渠内水体通过凹槽灌入坡体，灌溉渠渗流水与地表雨水的不断渗入，使得滑坡体自重增加，下滑力增大，并促使坡体物质软化，降低了基岩交界面岩体抗剪强度，形成软弱带。同时，由于地下水不能及时排出，滑坡体底部的扬压力不断增加，滑体法向压力减小，摩阻力也随之降低，使得滑体临近极限平衡状态。

2.1.2 内因

(1)地形地貌:滑坡及蠕动变形区所处位置原为自然斜坡，东高西低，坡度20°～30°，该地形地貌特征为滑坡体变形破坏提供了原始的自然条件。

(2)物质组成:滑体土主要由残坡积层黏性土及破碎泥岩层构成。残坡积土层结构松散，孔隙度较大，使得强降雨时雨水易通过孔隙渗入坡体。结构极为破碎的下覆基岩层遇水时极易软化，强度降低。同时，其透水性差，使得渗入坡体内的水无法及时排除，促进了坡体的失稳。

2.2 滑坡破坏机制分析

据现场踏勘，滑坡体中，后缘坡面坡度较大，雨水及灌溉渠内的水渗入残坡积土层沿覆盖层排泄，降低了坡体的抗剪强度。中、后缘坡体土向前缘滑移，从而推移坡体前缘土体失稳，表现为推移式滑坡，滑坡的破坏模式为基岩接触面的折线型滑坡。

该滑坡为以第四系松散体和破碎泥岩为主的边坡，近期变形表现为滑坡体蠕滑挤压，地表出现大量拉裂缝及剪切裂缝，坡脚基岩临空面未滑动，滑体从陡坎底地面以下剪出。目前，该滑坡稳定性较差，监测数据显示其变形仍然在继续，在降雨、蓄水和人类工程活动的影响下滑坡稳定性必然会明显降低，变形大大加剧，进而产生严重危害。

3 滑体的稳定性分析

3.1 计算方法

据滑坡地质特征及《滑坡防治工程勘察规范》(DZ/T0218－2006)［3］，该滑坡的稳定性分析采用不平衡推力传递系数法，如图3所示。安全系数见下式:

图3 滑坡稳定性计算模型

式中:

Ψi为第i块段的剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数(j=i);A 为地震加速度;Ψi=cos(αi－αi+1)－sin(αi－αi+1)tgi+1;Wi为第i条块的重量(kN/m);C为第i条块内聚力(kPa);i为第i条块内摩擦角(o);Li为第i条块滑面长度(m);αi为第i条块滑面倾角(o);Kf为稳定系数。

3.2 参数选取

野外钻探和定性调查结果表明，该滑坡在暴雨工况下处于欠稳定状态，在天然和地震工况下处于基本稳定状态。通过参考土样室内试验结果及反演成果进行经验类比及反算，该滑坡稳定性计算主要参数建议取值如表1。

3.3 计算结果及稳定性评价

滑坡推力及稳定性计算分析工况设计为三种，即天然工况(自重+地表荷载)、暴雨工况(自重+地表荷载+暴雨)、地震工况(自重+地表荷载+地震)。由于滑坡体内地下水位很高，而且常年受到坡体后缘灌溉渠雨水渗入的影响，故在计算中要考虑地下水的动水压力影响。采用1－1’、2－2’、3－3’、4－4’、5－5’五条实测纵剖面，分别计算滑坡的稳定性，如表2所示。

由表2可知，该滑坡在天然工况下处于基本稳定～稳定状态，地震工况条件下均处于基本稳定状态，在暴雨工况条件下则处于不稳定状态，与现场勘察查明的滑坡特征一致，与其在每年5～9月雨季产生拉裂变形的现象相符合。

表1 滑坡稳定性计算主要参数建议值

表2 纵剖面滑坡稳定系数

续表2

4 应急治理方案及效果评价

4.1 应急治理方案

社会福利院滑坡近期出现众多的变形破坏形迹，如地面隆起、地面裂缝、房屋墙体拉裂、柱与基础错位、柱与梁错位、墙与梁分离、挡墙开裂及树木倾斜等现象，目前仍处于蠕滑阶段，一旦再次遭遇暴雨，边坡滑动将进一步加剧。根据滑坡的成因及破坏机制分析，对该滑坡采用桩板式挡墙+截排水沟+裂缝填埋+局部削坡的综合治理方案。

4.1.1 桩板式挡墙

为防止滑坡发生进一步变形，在其前缘剪出口位置设置一排抗滑桩板墙，考虑为建筑物消防通道预留空间，抗滑桩位置应从坡脚向坡体内退10 m以上。由于该滑坡为推移式滑坡，且中后部滑体厚度及滑坡推力很大，因此还应在坡体中部滑体厚度较薄处设置一排抗滑桩来有效降低坡体累计的剩余下滑力。

4.1.2 截排水沟

以50年一遇暴雨(100 mm/h)作为设计暴雨，100年一遇暴雨(120 mm/h)作为校核暴雨。首先考虑在坡脚抗滑桩前缘设置一道排水沟，用于排除坡体通过桩间挡土板泄水孔流出的水，在排水沟与抗滑桩之间留2 m间距设置散水(用200 mm厚的混凝土封闭)，保证坡脚抗滑桩所在位置无积水。考虑到坡体中无有效截排水系统，在暴雨工况下，积水无法有效排除，并滞留坡体，最终渗入滑动面，因此，可在滑坡体中部积水最多的位置设置一道截水沟，并通过边沟将水分流到坡脚处的地表排水系统予以排除。

截水沟断面尺寸设计成等腰梯形，排水沟断面尺寸设计成U字型。根据最佳水力断面条件高宽比的要求，设计截水沟沟底宽0.5 m，上口宽1.0 m，深0.5 m，沟边坡坡率为1∶0.5，过水断面面积为0.375 m2，侧壁厚度为0.3 m，沟底厚度为0.4 m。设计排水沟沟底宽0.4 m，上口宽1.0 m，深0.4 m，过水断面面积为0.16 m2，侧壁厚度为0.3 m，沟底厚度为0.3 m。考虑防淤要求，沟底均采用5%的坡率，截排水沟布置总长为650 m。

4.1.3 裂缝填埋

对滑坡体裂缝进行检查，采用黏性土对其进行回填并夯实，防止雨水轻易渗入坡体。

4.1.4 局部削坡

设计的抗滑桩板墙离坡脚有一定距离，为使坡脚建筑物有足够的消防通道空间，同时保证桩前滑体不产生次生滑动，威胁坡脚建筑，在抗滑桩施工完成后，应对桩前滑体进行削除。另外，局部有一些土体松动，威胁坡脚建筑，也应进行削坡清除［4］～［6］。