勐梅河滑坡特征及稳定性分析
2014-06-24张秀梅苏灵波潘国耀
张秀梅,苏灵波,谭 超,潘国耀
(1中国石油集团工程设计有限公司西南分公司,成都 610041;2.西南管道昆明维抢修公司筹备组,昆明 650200;3.四川省地质工程勘察院,成都 610072)
勐梅河滑坡特征及稳定性分析
张秀梅1,苏灵波2,谭 超3,潘国耀3
(1中国石油集团工程设计有限公司西南分公司,成都 610041;2.西南管道昆明维抢修公司筹备组,昆明 650200;3.四川省地质工程勘察院,成都 610072)
某拟建油气管道纵向斜穿勐梅河滑坡,滑坡的稳定性直接影响到管道的安全运营。通过现场调查和勘探,查明了该滑坡的变形特征、空间形态特征、结构特征、水文地质特征,通过分析该滑坡的影响因素和形成机制和滑坡在不同工况下的稳定性,给滑坡的防治工程提供了有力的地质依据。
滑坡;稳定性;结构特征;勐梅河
勐梅河滑坡位于云南省保山市龙陵县腊勐乡松山村永兴组,位于勐梅河右(南)岸,拟建油气管道由南向北纵向穿越该滑坡。(照片1)
1 滑坡体地质特征[1]
1.1 滑坡变形特征
根据现场调查访问,滑坡在每年雨季和耕种期间,坡体上的田坎有不同程度的垮塌,滑坡前缘地势较陡峭的地段出现多处滑塌迹象。据当地村书记介绍,2010年4月和6月的两次大暴雨,滑坡中部地表裂缝明显增多,滑坡产生了明显滑移,滑移距离约2~5cm,下挫5~10cm。现场调查期间可见前缘滑体滑移的裂痕,滑坡强变形区位于滑坡前缘,地表裂缝在水的作用下继续加大。现场测绘地表裂缝有呈南北向延伸的剪张裂缝和东西向延伸的拉张裂缝两种;其次有坡面小滑塌等地表变形迹象(照片2和照片3)。
1.2 滑坡空间形态特征
滑坡区后缘边界以基岩陡壁、下错区、坡度明显变陡处的弧形带为界,滑坡前缘边界以勐梅河为界,滑坡左侧边界以基岩陡壁为界,滑坡右侧边界以冲沟左岸岸坡坡肩为界。
滑坡位于近南北向延伸的斜坡上,地势南高北低,地形起伏大,场地内地面标高766~ 860m,相对高差近100m。滑坡前缘较陡,高于勐梅河6~20m。滑坡中部宽缓,坡度15°~25°,为阶梯状陡坎,坎高0.5~1m,陡坎间为多级长条状、带状平台,平台宽5~20m,平台上覆盖有厚层巨大块石,块石为花岗岩、砂岩。滑坡后缘坡度较陡,约30°~35°,后缘边界以上为陡峭的基岩边坡,基岩为泥灰岩,后侧边界外侧公路上经常有人工引用灌溉水源流入场地区。
照片1 滑坡与管道关系
照片2 地表裂缝
照片3 坡面滑塌导致坡体植被歪斜
滑坡在平面形状呈扇形,立体形态具“圈椅”状,滑坡主滑动方向359°,滑坡平均纵长225m,平均横宽400m,滑体厚6.5~19.0m,平均厚12.5m,滑坡体积约112.5万m3,属大型土质滑坡。
1.3 滑坡结构特征
滑体主要为含碎石粉质粘土,黄褐、褐灰、褐黄色等,稍湿,可-硬塑状,表层为薄层耕植土,含植物根系和碎块石包含物。碎石含量约15%~20%,粒径一般2~8cm,局部见块石,粒径约20~25cm,大者1m以上,碎块石矿物成分主要为花岗岩、泥岩、砂岩和灰岩,呈全风化-强风化状,局部粘粒含量较高。根据钻探和物探解译资料,滑体厚度6.5~19.0m,平均厚度12.5m。滑带为厚度0.2~0.6m的粉质粘土,含少量角砾,其中角砾大多具有擦痕及磨圆现象,粉质粘土矿物成分主要由伊利石和绿泥石组成。该层粉质粘土呈软塑-可塑状,细腻、光滑,湿度较大,湿至饱和。滑床的埋深为6.5-19.0m,平均埋深12.5m。滑床面较为平坦,滑床面总体上为由南向北倾斜的平面,在剖面上呈后陡前缓的折线形,前部顺层滑动,坡度10°~15°,中后部坡度渐变为20°~30°,主滑方向359°,至后壁基岩壁可达60°~70°。前缘剪出口的高程主要为767~778m,后缘高程主要为844~852m,前后缘高程差约90m。
1.4 滑坡水文地质特征
滑坡区存在上下两层含水系统。以基覆界面为界,滑坡松散堆积层中赋存孔隙潜水和上层滞水,滑床泥灰岩中赋存碳酸盐岩溶裂隙水。滑坡上部为含碎石粉质粘土、碎石、块石堆积层。粉质粘土为弱隔水层,碎石、块石为透水层,下部泥灰岩裂隙为相对富水的承压含水层。大气降水是滑坡松散堆积层中地下水的主要补给来源,积水洼地(目前滑坡中部上有3处水田,调查期间田里有积水,水深5~10cm)和地表冲沟流水中地表水补给也是地下水的补给源之一。
高密度电法物探图像(图1)7-7′剖面反映出滑坡堆积层中赋存的地下水为上层滞水,含有包气带和饱水带,无统一水位线,电性表现为:高-低-高电阻率团构成弱含水带。图象上表现为椭圆状透镜分布,无一定规律排列。该带还夹有呈团块状的高阻不含水体,主要为滑体中夹的块石或漂石组成,或者由块石、漂石构成的架空结构。滑体以下的低阻层为充水带(层),强渗透层,为下伏碎石、块石。由此可推断目前状况下滑体整体饱水不充分,局部段处于饱水状态。
2 滑坡影响因素及形成机制
2.1 滑坡影响因素
1)特定的地质构造。滑坡位于怒江断裂西支AF9的破碎带中,地质构造极其复杂,构造对岩土体的改造强烈,区域构造应力场的作用使得岩体之间相互挤压变形,节理裂隙发育,岩土体破碎,岩体力学性质降低,为滑坡的形成提供了条件。
图1 7-7′剖面物探反演成果解译图
图2 滑坡平面布置图
2)特定的地形地貌。构造作用强烈,新构造运动以上升为主,河谷下切,地形陡峭,为滑坡形成创造临空面条件。滑坡区前缘高于勐梅河8~15m,勐梅河河水长期冲刷掏蚀滑坡前缘坡脚,为滑坡的发生提供了临空条件和滑动空间。
3)特定的岩土体。滑坡体为含碎石粉质粘土,为弱透水层,降水入渗易在滑体中形成饱水带,增大滑体的自重,降低滑体的力学性质,为滑坡的发生提供了物质条件。
4)地表水体及持续暴雨入渗。持续地表水体和暴雨入渗,大量降水沿地表裂缝下渗入坡体,饱和坡体,软化滑带,降低坡体的稳定性;降雨产生的地表径流使得滑坡体上产生多处滑塌。因此持续的强降雨是诱发滑坡失稳的主要诱发因素。
2.2 滑坡形成机制
大量降水沿地表裂缝下渗至滑床,持续时间长,雨量大,入渗至坡体的降水不能及时排出,将充分饱和滑体,受下部滑床阻水影响,在裂缝中充水产生孔隙水压力,对被裂缝切割的坡体产生水平推力作用,促使其滑动。同时,受弱透水层的阻挡,在上覆滑体与滑床接触面上形成径流带,滑体与滑床接触面上的滑带土,受水的长期浸泡,发生软化,抗剪强度降低,稳定性降低。在一定的斜坡坡度和坡体自重作用,滑坡体发生滑动。滑坡首先发生滑动的部分是位于斜坡前缘的强变形区,前缘滑动后,后面的滑体在此临空面下易被诱发滑动,以此类推,将牵动后缘滑坡平台逐级滑动。该滑坡在变形破坏机制上表现为:蠕滑—拉裂牵引式滑坡[2]。
3 滑坡稳定性分析
根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006),该滑坡为堆积层滑坡,滑面呈折线形,稳定计算采用折线型滑动面计算模型。在滑坡稳定性计算中,考虑到滑坡形态特征及变形破坏趋势,选取7-7′剖面强变形区、7-7′剖面、8-8′剖面进行稳定性计算(图2)。坡体上无建筑,可不考虑建筑荷载;滑坡不被水淹没,不考虑水淹没的影响;坡体内无稳定地下水位,不考虑地下水的影响;因滑坡为土质滑坡,坡体具有一定的隔水性能,存在一定的孔隙水压力,但水压力值相对而言较小,可不考虑孔隙水压力对滑坡的影响;本区为地震多发带,地震烈度为Ⅷ度区,要考虑地震荷载;本区降雨丰富,为暴雨多发区,要考虑暴雨对滑体加载及对滑带软化的影响(采用20年一遇暴雨)。据以上分析结合本滑坡特征及其各种荷载情况,选定以下三种工况计算评价滑坡的稳定性[3]。
计算工况如下:
工况一:天然工况;
工况二:天然+暴雨工况;(由于滑坡地形较平缓,地裂缝发育,有利于地表水渗透,暴雨情况按滑体全饱水不利情况考虑)
工况三:天然+地震工况;(地震按Ⅷ度考虑)
本次对滑坡整体稳定性进行计算分析,其结果与滑坡实际情况基本吻合。计算结果见表1。
根据计算结果分析:
在天然状态下,滑坡7-7′剖面处于基本稳定状态,滑坡8-8′剖面处于稳定状态,总体而言,滑坡处于基本稳定状态;
在持续暴雨的影下,滑坡7-7′剖面强变形区处于不稳定状态,滑坡7-7′剖面和8-8′剖面处于欠稳定状态;
在强震下,滑坡处于不稳定状态。计算结果与现场实际情况基本吻合,计算结果可信。
表1 滑坡稳定性计算结果表
4 结语
通过对勐梅河滑坡的稳定性进行评价,得到滑坡在暴雨或强震条件下处于欠稳定-不稳定状态,滑坡可能失稳。若拟建管道施工建设,对滑坡进行扰动,可能加剧滑坡的失稳。因此,拟建油气管道可以选择绕避滑坡;或者可以把滑坡治理工程费用与管道路由改线增加的费用进行比较,选择更经济合理的方案,对节约工程建设投资起到重要作用。
[1] 谭超,张文,等.勐梅河滑坡岩土工程勘察报告[R]. 成都:四川省地质工程勘察院,2012.2.
[2] 赵松江,孙书勤等. 四川宣汉特大型滑坡特征及形成机制分析[J]. 陕西:水土保持研究,2007.2.
[3] 谭超,傅荣华,聂德新等. 基于"重力压密法"下的滑带土强度参数取值分析[J].北京:中国地质灾害与防治学报,2008.3.
On Stability of the Mengmeihe Landslide
ZHANG Xiu-mei1SU LING-bo2TAN Chao3PAN Guo-yao3
(1-Southwest Company, China Petroleum Engineering Co., Ltd., Chengdu 610041; 2-Southwest Pipeline Company, PetroChina, Kunming 650200; 3-Sichuan Institute of Geological Engineering Investigation, Chengdu 610072)
An oil and gas pipeline cuts across the Mengmeihe landslide whose stability directly affects the safe operation of the pipelines. Field investigation and exploration find out the deformational and structural characteristics, hydrological and geological features of the landslide. This paper deals with the factors and the genetic mechanism for the landslide and its stability in different conditions, providing strong geological basis for control of the landslide.
landslide; stability; structural characteristics; geological basis; Mengmei River
P642.22
A
1006-0995(2014)04-0558-03
10.3969/j.issn.1006-0995.2014.04.019
2013-07-01
张秀梅(1975-),女,山东济南人,工程师,研究方向:长输管道管理、保卫