三峡库区某变形体稳定性分析与治理措施

孟照蔚, 程心意, 肖东佑, 刘 彬, 吕国伟

((长江岩土工程总公司(武汉),湖北 武汉 430010)

三峡库区某变形体稳定性分析与治理措施

孟照蔚, 程心意, 肖东佑, 刘 彬, 吕国伟

((长江岩土工程总公司(武汉),湖北 武汉 430010)

针对三峡库区万州某变形体工程的地质、岩体结构等特征,分析变形体形成原因,并对其典型剖面进行稳定性计算。通过采用抗滑桩、锚杆、格构护坡、坡顶截水等综合治理措施,提高变形体整体稳定性。实践证明,这些措施可以消除变形体的安全隐患,取得了较好的治理效果。

变形体;平面滑动;稳定性;治理措施

三峡库区移民城镇建设过程中,形成了较多高切坡。受岩土体强度、切坡高度、开挖方式及工程处理措施等因素的影响,高切坡变形引发的崩塌、滑坡等地质灾害时有发生,直接影响附近居民的生命财产安全,必须进行治理。

三峡库区某变形体位于重庆市万州,该变形体总体形态呈“箕形”状(图1),高度29～40 m,横宽约96 m,纵长约60 m,坡度约35°～47°。变形体面积约5 760 m2,厚2.0～4.6 m,平均厚度3.5 m,体积约为2.016×104m3。该变形区域后缘坡顶及前缘坡面均发生变形开裂,严重威胁坡底居民住房、坡顶天然气干管及国防光缆的安全。

1 基本地质条件

变形体前缘出现小范围挠曲现象,岩层倾角从38°突变为60°后又变为38°。挠曲宽度约16 m,该范围内岩体破碎(图2)。

图1 变形体平面示意图Fig.1 Sketch plane of deformation

图2 变形体前缘挠曲Fig.2 The flexure in the leading edge of deformation

2 变形体基本特征

2.1 物质组成

变形体岩性主要为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩和粉砂质泥岩,局部坡体上覆盖第四系残坡积粉质粘土。变形体区内岩层产状339°∠37°,岩层层面平直光滑、微起伏,无胶结,少许泥膜覆盖,结合很差,为软弱结构面。

2.2 变形特征

变形体坡顶、坡面及坡脚均可见变形开裂迹象。坡顶裂缝延伸82～85 m,沿边坡走向在表层残坡积粉质粘土层中展布,裂缝宽度1～50 cm,下挫5～8 cm,在降雨时有加剧迹象;中部坡面可见表层混凝土隆起开裂,沿边坡走向延伸长度约12 m;中下部地段,由于前缘开挖,边坡顺向临空,受裂隙切割沿岩层层面发生表层垮塌,形成长约15 m的拉张裂缝。

3 稳定性分析与评价

3.1 形成原因分析

变形体的形成及其发展,既受其不良地质基础控制,又受到降雨及人类工程活动等外界因素的诱发与影响。

3.1.1 不良地质基础

变形体岩性为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩及粉砂质泥岩互层,这种软硬相间地层属易滑地层;岩层产状339°∠37°,为顺向坡;岩层层面平直光滑、微起伏,无胶结,少许泥膜覆盖,结合很差,为软弱结构面。同时,岩体节理裂隙发育,将岩层切割成不规则的块体,使其整体性降低,为地表水的入渗及变形体的形成创造了有利条件。变形体后缘形成的拉裂缝走向与岩层走向基本一致,岩层层面为变形体后缘拉裂缝形成的主控因素,变形体沿着岩层层面方向滑动。

变形体前缘存在一处小的挠曲范围,挠曲宽度约16 m,该范围内岩体破碎。从一定程度上为后部岩体变形提供了空间,不利于岩体稳定。

3.1.2 降雨作用

该区多年平均降雨量1 319.8 mm,其中5—9月降雨量占全年降水量的70%,短期集中降雨易引发地质灾害。在降雨时,雨水下渗,一方面变形体重量增加,另一方面雨水入渗后在相对隔水层顶面赋存,长期软化隔水层顶面,使其层面抗剪强度降低,形成软弱结构面,同时形成一定的动、静水压力,从而增大变形体的下滑力,降低变形体稳定性。

3.1.3 人类工程活动

开挖形成临空边坡等容易对变形体的稳定性造成不利影响。

3.2 稳定性计算

根据《建筑边坡工程技术规范》表3.2.1、表5.3.2,确定该变形体安全等级为二级,边坡稳定安全系数为1.30。

3.2.1 计算公式

采用平面滑动法进行稳定性计算,根据《建筑边坡工程技术规范》A.0.2,计算简图见图3。

图3 平面滑动法简图Fig.3 The diagram for plane sliding method

式中:F为稳定系数;G为滑块重度(kN/m3);Gb为地表荷载(kN/m3);θ为滑面倾角(°);φ为结构面内摩擦角(°);C为结构面粘聚力(kPa);l为结构面长度(m);hw为后缘裂隙水头高度(m)(裂隙深度的1/2～2/3);rw为水的重度(N/m3)。

3.2.2 计算参数

据试验成果并结合地区经验,变形体岩土体容重取值如下,结构面抗剪强度计算值见表1。

天然、饱和状态下,变形体土体容重(γ)取值分别为19.5 kN/m3、 19.8 kN/m3,变形体砂岩岩体容重(γ)取值分别为24.8 kN/m3、 25.5 kN/m3。

表1 结构面抗剪强度指标计算值

3.3 计算结果与稳定性评价

对变形体典型剖面进行计算(图4),稳定性计算结果如表2。

图4 典型剖面计算简图Fig.4 The calculation diagram of typical profile

表2 变形体稳定性计算结果

Table 2 Calculation results of deformation stability

项目潜在滑动面1-1′2-2′3-3′稳定性系数(暴雨工况)1．121．081．13变形体剩余推力/(kN·m-1)(暴雨工况)102．42338．7398．46

稳定性计算结果表明,该变形体在暴雨工况下,处于欠稳定状态,坡面岩体可能沿潜在滑面发生滑移,从坡脚处剪出。

4 防护措施

变形体前缘坡脚及后缘坡顶已经出现明显变形,急需对坡脚进行加固处理,防止变形体从前缘坡脚剪出。因变形体剩余下滑推力过大,单靠锚杆无法满足稳定性要求,故在坡脚设置抗滑桩。桩间设置挡板。桩后回填碎石土并碾压密实,形成对坡脚临空面的反压。

对变形体表面进行清理,并采用锚杆和格构对坡面进行加固,防治变形体发生浅层滑移并从抗滑桩顶部剪出(图5)。同时在坡顶部及周边设置截排水工程,将坡顶汇水及时引出变形范围。

图5 变形体治理措施典型剖面图Fig.5 The typical profile diagram of treatment for deformation

抗滑桩受力计算结果见图6、图7所示,可以看出,抗滑桩主要受变形体推力作用,受力最大处位于嵌固段附近。回填反压后,抗滑桩与桩后填土共同抵挡变形体推力。

图6 变形体推力作用下抗滑桩计算结果Fig.6 The calculation results of anti-slide pile under landslide thrust

设计抗滑桩为方桩,桩间距为4 m,截面尺寸1.5 m×2.0 m。抗滑桩以基岩层为嵌固段,嵌固长度约1/2桩长左右。纵向钢筋为直径32 mm的HRB400级螺纹钢筋,架立筋为直径20 mm的HRB400级螺纹钢筋,箍筋为直径14 mm的HRB400级钢筋,混凝土强度等级为C30。

图7 库伦土压力作用下抗滑桩计算结果简图Fig.7 The calculation results of anti-slide pile under Coulomb soil pressure

桩间挡板单跨长度3.6 m,板顶平桩顶,厚度400 mm。每块挡板(1 m高)均逢中设置1处排水孔,孔径91 mm,倾斜10% 。挡板混凝土强度等级为C30。挡板施工完毕后应立即在桩后采用碎石土回填并碾压密实。

变形体坡顶设置混凝土截水沟,汇入坡脚排水系统。

5 结语

(1) 通过对变形体物质组成、变形特征的研究,以及对变形体形成原因的分析,确定了变形体失稳破坏模式,选取了典型剖面进行相应的稳定性计算。

(2) 采用抗滑桩支挡、锚杆加固、格构植被护坡、坡顶截水等措施对变形体进行综合治理,效果良好。

[1] 中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范:GB 50021—2001[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2] 中华人民共和国建设部.建筑边坡工程技术规范:GB50330—2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

[3] 程心意,张苏,雷世兵,等.店子组滑坡体稳定性评价及防治对策研究[J].资源环境与工程,2015,29(5):620-623.

(责任编辑：陈文宝)

Stability Analysis and Control Measures of a Deformationin Three Gorges Reservoir Area

MENG Zhaowei， CHENG Xinyi， XIAO Dongyou， LIU Bin， LU Guowei

(ChangjiangGeotechnicalEngineeringCorporation，Wuhan，Hubei430010)

According to the geological，rock mass structures of a deformation project in Three Gorges Reservoir Area，the authors analyse the formation reasons of deformation，and make stability calculation of typical profile. To improve the stability of whole deformation，it can take measures such as anti-slide pile，rock bolts，lattice protection slope，water interception project on the top of slope and some comprehensive control measures. It is proved that those measures can eliminate safe hidden troubles of deformation and achieve great control effects.

deformation；planar sliding；stability；control measures

2016-06-15;改回日期:2016-06-21

孟照蔚(1982- ),男,工程师,岩土工程专业,从事岩土工程设计工作。E-mail:11097319@qq.com

TU433; TU441+.35

A

1671-1211(2016)05-0766-04

10.16536/j.cnki.issn.1671-1211.2016.05.022

数字出版网址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20160810.1433.006.html 数字出版日期:2016-08-10 14:33