重庆奉节郑家门口滑坡整体稳定性分析

曾剑华, 肖　丽, 詹　伟

(长江勘测规划设计研究院,湖北 武汉　430010)

0　引言

郑家门口滑坡位于重庆市奉节县永乐镇安渡村,长江右岸岸坡。奉节新县城长江大桥南桥头连接道路从滑坡前部通过,公路的修建将对滑体前部进行开挖；公路的开挖是否会引起滑体整体的变形失稳,进而影响工程的安全。本文从滑体的主要地质条件分析入手,来判断和评价滑体的整体稳定性。

1　地质环境

郑家门口滑坡工程区地形则较为完整,西侧为窑湾沟,坡体中部有无名沟,东侧为水井湾沟(图1)。岸坡下自高程90 m,上达坡顶340 m高程,相对高差250余米,地形较陡,总体坡角31°～34°,坡顶地形平缓;坡体中部即高程180～190 m形成一缓倾平台；平台宽20～30 m,平台以下斜坡坡角25°～35°,以上斜坡坡角30°～44°。坡体下部为巴东组第二段(T2b2)粘土岩、泥质粉砂岩组成,上部为巴东组第三段(T2b3)的含泥质灰岩、泥质灰岩组成,坡面局部堆积有崩坡积层。地下水则主要由地表降雨入渗补给,地表、地下水经坡面和两侧冲沟汇入长江,长江为该区地表、地下水的排泄基准面。

2　滑坡特征

2.1　滑坡空间形态

郑家门口滑坡位于大桥以东,西起无名沟,东至水井湾沟,平面上呈“倒钟”型,前缘高程190 m,后缘高程297 m,平均厚度约24 m,最厚达34.2 m,面积2.04×104m2,体积约48×104m3,西侧与南桥头滑坡相汇合。滑体在剖面上可以看出滑体地形坡度较陡,地形平均坡度为29°,上部平均坡度达30°～34°,中部较平缓,坡度为21°,下部滑体平均坡度33°。

2.2　滑坡物质组成及结构特征[1]

滑坡体物质组成自上(地表)而下可分三层(图2):

第三层含碎石粉质粘土、土夹块石碎石层(Qdel(ms)),不连续分布于滑坡表部,厚2.2～4.0 m。结构较松散。

第二层块石、碎石夹土、碎石土及碎块石土层(Qdel(T2b3)),分布连续,碎块石成分主要为T2b3的泥质灰岩、泥灰岩,钻孔揭露厚度5.9～31.0 m,结构稍密。

第一层块石、碎块石夹土及碎石土层(Qdel(T2b2))。钻孔揭露厚度8.3～18.3 m,碎块石成分为T2b2的粘土岩、粉砂质粘土岩及泥质粉砂岩,结构稍密。

滑带:位于滑体的最底部,主要为砾质粉质粘土,局部为含粘性土砾砂及碎石土,厚0.3～1.97 m不等,为滑坡发生时强烈搓滑、碾磨而成；物质成分为泥灰岩、粘土岩、泥质粉砂岩、粉砂质粘土岩。碎石粒径<10 cm,次棱角—次圆状,砾石粒径5～20 mm,多呈次圆状。在ADK4探槽中揭露滑带厚约0.3 m,为紫红色含粘性土砾砂。

滑床基岩主要为巴东组第二段(T2b2)紫红色粘土岩、粉砂质粘土岩及泥质质粉砂岩,高程230 m高程以上部分为巴东组第三段(T2b3)泥质灰岩、泥灰岩,呈逆向坡,倾角23°～40°。受滑动牵引的影响近滑带岩体相对破碎且多呈强风化状。

滑床形态总体呈上陡下缓,后部滑床坡度40°～55°,中部滑床坡度15°～26°,前缘平缓坡角3°左右或反倾坡里(微反翘),倾角3°～10°。横向上滑坡中部为一凹槽,东部切割较深,西部切割较浅。

2.3　滑坡水文地质条件

工程区斜坡大多被第四系松散堆积物覆盖,局部出露巴东组的粘土岩、页岩、砂岩、粉砂岩、灰岩、泥灰岩等呈相间分布。由于工程区地形较陡,且东西两侧深沟冲切,地表及地下水排泄通畅,坡内地下水埋藏较深,地下水位多埋藏在滑床下的基岩中。

滑体中的地下水主要接受大气降水和后缘山体的侧向补给。由于滑坡及后缘山坡的汇水面积较小,入渗滑体的水量不大,大部分沿滑体两侧冲沟汇入长江;后缘山坡为逆向坡,基岩岩体中的地下水多向两侧冲沟排泄,补给滑体中的地下水较少,故赋存运移于滑体中的地下水不丰富。钻孔勘探也揭示其终孔水位均在滑带以下(图2),除滑坡东侧缘有泉水点出露外,其余部位未见地下水出露,表明滑体中地下水不丰富,主要在降雨后以渗水的方式排泄。

为了解滑体的透水性,勘查中进行钻孔注水试验,滑坡体表层粘土夹碎块石层渗透系数在1×10-5～1×10-4cm/s,为微透水层；土夹碎块石层渗透系数在1×10-4～4×10-4cm/s,为弱透水层；碎石土—碎块石夹土渗透系数在1.29×10-4～1.20×10-3cm/s,为弱透水—透水层。

2.4　滑带土物理力学性质

滑带土取样试验成果表明,滑带土主要为砾质粉质粘土,可塑状,粉粒以下含量22%～66.4%,角砾以上含量一般14.7%～25%,天然含水率13.88%,湿密度22.24 kN/m3,干密度19.6 kN/m3,土石比:1∶1.19～1.64,渗透系数2.09×10-7cm/s;饱和快剪:凝聚力20.32～25.13 kPa，内摩擦角9.6°～14.6°,反复剪残余强度凝聚力11.23～18.69 kPa,内摩擦角21.8°～22.3°。

3　滑坡变形的宏观分析

3.1　滑坡近期变形特征

郑家门口滑坡目前地面调查未发现明显的变形迹象,仅局部出现变形破坏,如沿东侧水井湾冲沟沟坡出现规模不等的坍塌。

3.2　滑坡影响因素

滑坡体处于三峡水库正常蓄水位以上,其稳定性不受库水影响。影响滑坡稳定的因素主要有两个方面:

3.2.1人类活动影响

长江公路大桥引道从滑坡体前部通过(图1),公路的开挖修建将改变现有滑坡的平衡状态,如不进行工程处理,滑坡体前部可能出现变形失稳,继而引发滑体中后部的变形或失稳,对滑体稳定将产生不利影响。

图2　滑坡地质纵剖面示意图

3.2.2暴雨影响

滑坡位于暴雨多发区。暴雨或较长时期的连雨天气,在地表排泄不畅的条件下,降水将滞留于滑体及周围地区,使表层土体浸泡软化,进而向滑体内部入渗,导致滑体内渗透水压力骤增,或滑带土软化致其物理力学性质变差,从而引发滑体变形失稳。这往往是重大滑坡事件发生的重要因素。

3.3　滑坡稳定性宏观评价

郑家门口滑坡体形成至今已历经较长历史时期,地形地貌及地下水与地表水系统均已趋于协调,滑体稳定性条件较好,在不改变其外界条件的前提下,滑体不会产生整体变形或失稳。滑坡体区建筑物的修筑,一定程度上改变了滑坡区原来的地质环境,滑坡体的稳定性亦会出现变化。

根据滑坡体的地质条件、变形现状,经宏观分析判断认为现状下郑家门口滑坡处于稳定状态。

4　滑坡整体稳定性综合评价

滑坡整体稳定性主要从空间形态、边界条件、物质组成与水文地质特征、滑带物质组成、滑床形态特征、变形现状、滑坡稳定性计算成果几方面进行综合分析与评价。

4.1　空间形态

滑坡体地面坡度陡,地面平均坡度达29°;滑体上部地面平均坡度31°,滑体中部地形地面平均坡度21°,滑体下部地形平均坡度33°。陡坡地形一方面对滑体稳定不利,另一方面有利于地表水快速排泄,又有利于滑体稳定。

4.2　边界条件、物质组成与水文地质特征

勘察揭露滑体堆积厚度一般16.5～34.2 m,平均厚度约24.0 m；滑体上部小,下部大；上部厚度小,下部厚度大；滑体表层粘土夹碎块石为微透水层,有利于阻挡地表水入渗；滑体主要为碎块石夹土、碎石土及碎块石土,属弱透水—透水层,有利于地下水排泄,滑坡体重心位于中下部,有利于滑体稳定。

4.3　滑带

滑带厚度一般0.3～1.5 m,最厚处1.97 m；主要为砾质粉质粘土,可塑状,粉粒以下含量22%～66.4%,角砾以上含量一般14.7%～25%。土石比:1∶1.19～1.64。滑带土分布和厚度上的不均匀,且含砾石和碎石,有利于滑体的整体稳定。

4.4　滑床形态特征

滑坡滑床基岩高程230 m以上为巴东组第三段(T2b3)泥质灰岩,含泥灰岩,以下为巴东组第二段(T2b2)紫红色粉砂质粘土岩与粘土质粉砂岩互层,表层牵动破碎带一般厚2～5 m,岩体风化强烈,部分已风化呈土状。岩层倾角30°左右,为逆向坡。

滑坡滑床面上陡、中缓,靠近前缘平缓或局部微有反翘,其中上后部滑床基岩面坡度40°～47°,最大处达45°；中部坡度20°～30°,前缘滑床平缓,局部反翘呈汤勺状,这种滑床特征有利用滑体的稳定。

4.5　变形现状

滑坡目前没有变形的迹象,除局部由于人类开挖形成较陡边坡,小冲沟处由于地表径流的冲刷而出现小规模的坍塌外,未发现该滑体有明显的变形特征。

4.6　稳定性验算

采用《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)中所推荐的公式进行计算,天然状态下安全系数为1.20,20年一遇暴雨状态下安全系数为1.15。计算结果表明滑坡在天然状态下和设计20年一遇暴雨状态下均处于基本稳定,引道开挖后天然状态下安全系数为1.16,20年一遇暴雨状态下安全系数为1.05。

综上所述,滑体中部有明显的地形平台,滑床基岩面上部较陡,中部变缓,前缘平缓或局部反翘,阻滑作用明显。稳定性计算结果也显示,滑坡现状基本稳定,由于不受三峡水库蓄水的影响,滑坡的整体稳定性较好。但大桥引道从滑坡前缘通过,公路的开挖将降低滑坡的稳定性,应引起重视。

5　结语

(1)通过对郑家门口滑坡的整体稳定性分析,认为滑坡整体稳定,出现整体变形失稳的可能性小,前部公路的修建将会引起局部的变形失稳,通过必要的治理措施可以保证公路的安全运营。

(2)在对滑坡宏观稳定性的分析基础上,辅以数值分析验证,确保了勘察成果的准确可靠。

(3)通过已建滑坡体前部公路的近几年的安全运营,对滑坡整体稳定性的分析方法是可靠的,避免了通常大量的数值计算方法来判断滑坡体的稳定性,对滑坡勘察稳定性分析具一定指导作用。

(4)本工程实例从另一方面说明了滑坡勘察中宏观上的整体准确判断比精确计算更为重要。

参考文献:

[1]曾剑华.重庆市三峡库区三期地质灾害防治工程应急实施Ⅰ类项目奉节县安渡滑坡详细勘查报告[R].武汉：长江勘测规划设计研究院，2005.