地震诱发滑坡稳定性分析及治理核心探索分析

2015-07-19核工业西南勘察设计研究院有限公司四川成都610000

中国新技术新产品 2015年15期

关键词：滑坡体滑坡稳定性

王　君（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川　成都　　610000）

王君
（核工业西南勘察设计研究院有限公司，四川成都610000）

摘要：地震会连续引发泥石流、滑坡等地质灾害，给人类造成毁灭性灾难以及严重的财产损失。本文以四川某地区在5．12地震后的滑坡为例，对地震诱发滑坡的稳定性进行分析，并提出相关治理技术和方案。

关键词：地震；滑坡；稳定性；治理核心

地震诱发的滑坡、泥石流、崩塌、毒气泄漏、水灾、爆炸等灾害，又被叫做地震次生灾害。在这些灾害中，滑坡与崩塌出现的最常见、最普遍。当地震发生后，会联动大片的滑坡现象，这就是地震滑坡。滑坡出现的时间为地震正在发生的过程当中，或者地震发生以后。据相关研究，发生滑坡的条件是：地震的等级高出4.7级。2008年，四川省发生了举世罕见的特大地震灾害，并随之引发了大量的泥石流、崩塌、滑坡等地震次生灾害，给四川地区人民的生命财产造成了巨大的危害。下面以四川省某地区的地震滑坡为例，分析地震诱发滑坡的成因机制以及治理的技术。

图1　滑坡模式：整体滑动和次级滑动

一、四川某地区滑坡的基本特征

在调查裂缝、错台等地面变形的基础上，利用钻孔探测滑坡的深度，查明了该滑坡的形态特征。该滑坡整体上圈椅形状，滑坡的平均长度为275m，平均宽度为475m，滑面深度为10m～17m，平面面积约13万m2，体积约

180万m3。

1地形地貌特征

工程区所在区域在地貌类型上属于构造侵蚀中低山地貌，由于侵蚀作用强烈，其地形崎岖，在有软硬岩性互层出露时，山前常有崩积物分布。工程区所在斜坡区整体地形地貌呈圈椅状，斜坡的高度接近2000m，纵向上地形陡缓相接，陡坡段相对高差近800m，平均坡度约70°，缓坡段相对高差近1200m，平均坡度约20°。

图2　滑坡剖面移面稳定性计算图

2地层岩性

根据区域地质资料及现场勘查，工程区出露地层从新到老主要有第四系崩坡积层、三叠系碎屑岩、二叠系灰岩。第四系崩坡积层为滑坡体的主要物质来源，基岩除了在该区东沟的东边没有出露以外，其他的地方都有出露。

3地质构造特征

该地区属于华夏体系、龙门山褶皱段。在褶皱，推覆，滑脱等反复作用下，形成复杂的断裂结构。断裂方向从东北向西南延伸。在该区的东南方位，为八角断裂与红星煤矿断裂层。

区域内发育的高角度裂缝为北北东到南南西走向。

二、概述地震造成滑坡的机理

1滑坡成因机制

滑坡区为一相对凹地，利于地表水汇集。滑体土是在山体崩塌、滑坡、泥石流之后堆积形成的，属于第四系堆积物的产物。其主要成分为碎块石土，特点是密度低，空隙大，结构松散。滑体土加速了地表水的下渗，使土容重加重，在发生地震时其影响更加突出；另外，由于下伏基岩为相对隔水层，当大量地表水向下渗透至基岩后滞留，使得该处的粉质粘土饱水、软化，土体抗剪强度持续降低，从而形成软弱带。在5.12特大地震中，变形的程度不断加剧，从而引发第四系覆盖层沿着基岩面向前移动，并且发生变形。其表现形式为滑坡体出现大的裂缝。根据裂缝所处位置及展布方向，结合现场地形条件（前缘有较好的临空面），推断该滑坡为牵引式滑坡。地震发生在旱季，且滑坡目前处于蠕动的阶段，滑坡整体稳定性较好，但在雨季，雨水就会顺着裂缝大量渗透到地下，抬高地下水位线。在水的自重压力下，孔隙水压力也进一步加大，加大软弱滑带的软度，降低了滑坡的稳定性。

2滑坡的破坏模式

根据滑坡的裂缝特点，以及有代表性的错台，延伸的滑坡裂缝等，判定滑坡在多次多级解体的滑移拉裂破坏中形成目前的两级错台和圈椅状地貌，并不断演化。相比整体滑动模式，次级滑动的稳定性较差。而且，这与前面判定的牵引式滑动原理也比较吻合。

3对滑坡发生的趋势进行分析

在5.12特大地震之后，滑坡体表面以及后缘的水渠裂缝加大，其宽度在0.04m～0.38m之间。在滑坡后缘形成了1.3m的错台，其前缘的滑坡体也呈现出大规模的垮塌态势。在自然条件下，这种滑坡一般比较稳定。即使在地震和暴雨的作用下，也会处于基本稳定的状态，不会发生整体滑坡。但是，因为该区滑坡的前缘没有保护的支挡，而且坡度高，有较好的临空面，同时在5.12地震的强大冲击下，在滑坡体表面出现了大量的裂缝。在地震之后，该区又连续发生暴雨，大量的雨水渗透到坡体当中。由于雨水的重力不断加大，增加了软弱带的软度，使滑坡的稳定性不断降低，从而加剧了坡体的变形，使得该区人民的生命和财产安全受到威胁。同时，也给当地的灾后重建工作带来了阻力。因此，避免其他地质灾害的影响，保证灾后重建工作的顺利开展，应该针对滑坡的具体情况，及时采取必要的防治措施。

4滑坡的稳定性分析

根据现场调查，虽然滑坡的后缘裂缝已经形成，然而在前缘由于垮塌导致块碎石土堆积，没有找到明显的剪出口。且根据前文所述，该滑坡处于蠕动变形阶段。根据滑坡体的结构特点，以及剪出口的存在，可以得出其滑坡的滑动模式：滑坡沿着基覆界面向前蠕动，存在前缘陡坡剪切破坏的可能性。其中，滑坡的运动特征为折线形。根据滑坡工程相关规范，利用刚体平衡中传递系数的方法，对滑坡的稳定性、以及剩下的滑坡推力进行计算。

5计算滑坡稳定性的方法

结合该地滑坡的特征以及勘查报告，在滑坡剖面中（如图2所示），计算稳定性。

针对滑坡变形的特点、勘探的情况，以及滑坡体物理力学参数，对滑坡的稳定性进行计算。该滑坡防治工程的等级为III级，其抗滑安全指标为：1.15（自然）、1.05（地震）、1.05（暴雨）。因为降雨、地震对滑坡的稳定性影响较大，所以在计算中就要考虑到这些因素。本次计算采用三种工况计算。第一种是单纯考虑滑坡体的自重。第二种，除了自重，兼顾暴雨或者持续降雨带来的影响。第三种，自重跟地震综合计算的办法。在分析、计算滑坡稳定性中，要保证滑动抗剪系数的准确性，否则会影响到滑坡稳定性的计算、分析的有效性。该地区滑坡参数选取方法为：借鉴其他相似滑坡指标，以及整个滑坡中出现的变形迹象的参数反演，结合室内实验参数来综合选取。滑带的粘聚力c=11.00kPa，内摩擦角φ=10.30°，天然容重为20kN/m3，饱和容重21kN/m3。

三、滑坡的治理核心探究

根据滑坡防治的相关规定以及报告参数，结合该区滑坡的结构特征、稳定性、灾害的程度等，拟定该滑坡治理工程的方案：抗滑桩+裂缝封填+截、排水沟的综合治理措施。

1抗滑桩的具体布置

根据该滑坡成因机制及其特点，在滑体前缘、在村道上方设置30根抗滑桩进行支挡，提高滑坡的稳定性。其中，抗滑桩根据不同埋置深度和桩间距分A、B两种桩型布置。A型桩的截面为1.8m×2.5m的矩形桩，桩长25m，桩间距6m，嵌固段深度是8.2m。B型桩断面与A型桩一致，桩长19m，桩间距为7m，嵌固段深度是6.1m。

2排水沟的具体布置

在滑坡北侧设置截、排水沟，疏导地表径流，让汇集的地表水排到东边的山沟里面。排水沟应该充分利用已有的资源，对滑坡上毁坏的排水沟进行修复。

3填埋裂缝的具体布置

在滑坡发生变形之后，坡体上就会出现大量的裂缝。在刚开始的时候，这些缝隙的宽度看起来不显著，而在持续暴雨的作用下，雨水渗透到滑体中，坡体的重力就会增大，减小滑坡的稳定性。所以，对裂缝的封填很有必要，封填的材料一般为优质的粘土和石灰。