震后川西某城区山体滑坡应急工程处置对策

赵德富,胡正涛,周杰,赵昌坤(四川省冶金地质勘查局水文工程大队，成都 611730)

震后川西某城区山体滑坡应急工程处置对策

赵德富,胡正涛,周杰,赵昌坤
(四川省冶金地质勘查局水文工程大队，成都 611730)

受地震诱发，川西某城区山体发生滑坡。通过监测、工程地质测绘、钻探与锚索试验孔揭露等多种应急勘查手段，查明滑坡基本特征，分析变形影响因素和破坏模式。在此基础上，按应急治理“三边”工程原则，拟定工程处置方案，根据稳定性与推力计算结果，动态设计，信息化施工。监测表明，工程治理效果良好。该例可为该区域类似滑坡应急工程治理提供借鉴。

川西；震后滑坡；稳定性评价；应急工程处置

2013年，受“8.28”、“8.31”地震影响，川西某城区林业局后山斜坡出现强烈变形并迅速发展，短短2 d坡体呈大面积下滑，前缘推移约3 m直抵林业局综合楼，坡脚护坡挡墙挤压错断。滑坡一旦继续整体下滑，将严重威胁坡上2户居民11人、坡脚林业局综合楼内162余人的生命及林业局综合楼、进出县城唯一道路等财产的安全，直接、间接经济损失达约1千万元(图1)。另外，考虑到少数名族地区社会安定问题，很有必要快速查清滑坡基本特征和识别变形影响因素与破坏模式，提出适宜应急工程处置对策，准确评价滑坡稳定性，合理设计有序施工，达到彻底根治滑坡，保护人民生命财产安全之目的。

图1 滑坡全貌

1 滑坡基本特征

1.1 形态特征

滑坡处于青藏高原东南部横断山脉北段，川西高原高山峡(深)谷区，微地貌为中陡斜坡，纵向地形坡度30°～50°。滑坡周界清晰，后缘以坡体上两座藏民房中部拉张下错裂缝为界(图2)，顶部高程2 305 m；左、右侧分别以各侧民房下方垮塌为界，剪出口位于林业局综合楼背后挡土墙坡脚处(图3、图4)，底部高程2 275 m，前后缘高差30 m，平面上呈“圈椅”状。滑坡发育在第四系冰水堆积物为主的地层中，长约45 m，宽约50 m，平均厚度约7 m，体积约1.6×104m3，滑向261°，属小型浅层堆积层土质滑坡(图5)。

图2 后缘右侧民房垮塌

图3 前缘坡体推挤

图4 坡脚挡墙错断

1.2 物质结构特征

(1) 滑体：崩坡积堆积物(Q4col+dl)、冰水堆积物(Q3fgl)经滑动堆积而成，主要为碎石土，成分为片岩、灰岩及大理岩等，该层上部2～4 m范围内含泥量较高，其余含粉砂土，结构疏松，粒径较大，干，呈中间厚、两边薄状。

(2) 滑带：通过钻孔揭露及预应力锚索试验孔钻进速率和返出物综合判断，滑动带位于上部碎块石土与下部角砾石土间的相对软弱接触部位，约7～9 m处，局部见有地下水。滑带土主要成分为黄色粉质粘土夹角砾，砾石含量较少约15%左右，含水量较大，一般大于30%，天然状态可塑，滑带厚0.3～0.6 m。滑面整体呈折线状，坡度为25°～45°。

(3) 滑床：主要为原状更新世(Q3fgl)冰水堆积层，稍密、稍湿，透水性一般,完整性较好,主要成分为角砾石土，局部夹3～5 m大孤石，及较薄砂粒层，含泥质成分，胶结一般，厚度较大，覆盖于泥盆系基岩之上。

1.3 变形特征

通过调查访问、巡视、简易变形量测及专业地表位移监测等手段，该滑坡变形有如下特征：

(1) 滑坡所在斜坡地带，历史上曾因坡上居民建房加载，受暴雨诱发，于1995年坡体发生过下滑。坡脚既有挡墙为综合楼修建时开挖坡脚护坡修筑。“8.28”、“8.31”地震前，自然状况下坡体处于欠稳定状态。

图5 滑坡应急勘查平面布置图

(2) 9月5日山体出现强烈变形破坏迹象，9月6日斜坡变形发展迅速，坡脚挡墙被破坏，前缘发生严重滑塌，至9月7日，挡土墙发生整体失稳、错段，向前推移约3 m，直抵林业局综合楼墙体。后缘边界处的下错裂缝至10月1日时长约35 m、宽约70 cm、深约80 cm，两侧民房拉裂、下错明显，最大下错达3.5 m，垮塌区存在继续掉块、落石现象。滑坡体内中后缘阶梯状台坎下错，局部护坡开裂。

(3) 专业地表位移监测表明：①滑坡外围监测点均无明显异常，可认为滑坡外围较为稳定，变形范围未发生扩大。②整体上，滑坡启动后初期变形滑动剧烈，后期地形上坡体较原先变缓，且坡脚综合楼抵挡发挥一定阻滑作用，滑坡体变形速率趋缓并逐渐接近稳定。③先期应急处置实施预应力锚索时，机械扰动、灌浆等因素对滑坡变形有影响，整体变形速率明显较施工前有所增大。随着后期锚索张拉工作开展及锚索工作运行后变形明显趋缓。

2 滑坡变形影响因素与破坏模式分析

2.1 变形影响因素

滑坡变形主要与其地形地貌、地层岩性、水体影响、人类工程活动及地震等因素密切相关。

(1) 地形地貌：滑坡区处于定曲河谷旁斜坡地带，地形陡峻坡度30°～50°，滑动区前后缘高差30 m，前缘在城镇建设中开挖形成高约8～10 m的临空陡坎，建有挡墙。

(2) 地层岩性：坡体上覆第四系全新统的崩坡积堆积物(Q4col+dl)和更新世的冰水堆积物(Q3fgl)，下覆埋藏较深的泥盆系灰岩。覆盖层土体结构较松散，由碎块石、角砾，局部含大块状冰川漂砾及粉质粘土夹角砾等物质组成，呈层状堆积，且含砂、砾的粘性土相对软弱夹层顺坡向倾斜。基岩受区域构造形迹影响，岩石较为破碎。

(3) 水体影响：该区属金沙江流域干热河谷地带，区域降水偏少，多年年均降雨量330.6 mm，降雨主要集中在6～9月。坡内水体来源为地表的大气降水及生产生活人工用水的入渗，和岩土体内地下水的补给。地表水沿松散土石渗入坡体，使表层土体饱水，饱水土体自重加大。坡内地下水对相对薄弱土层强度软化，抗滑力减弱，上部土体极易沿软弱土层失稳滑动。另外，坡脚处既有挡墙未设置泄水孔，导致地下水排泄不畅，累积静水压力效应很大。

(4) 人类活动：后缘修筑的2座2层藏民房填方加载和前缘综合楼修建时开挖坡体，改变了斜坡原始应力平衡状态，加之支护挡墙存在排水缺陷，另外，坡上居民生活污水无序排放及农业生产灌溉等等人类活动，对滑坡稳定不利。

(5) 地震：2013年8月28日、8月31日云南、四川、西藏交接处连续发生M5.1、M5.9级地震，随后该区余震不断，多次发生M4级以上地震，造成该区地震烈度为VI度。地震致使滑坡土体松动，在自重作用下，叠加瞬时水平地震力，触发坡体失稳。

2.2 破坏模式分析

滑坡受地形地貌、地层岩性控制，水体、人类活动影响，地震触发。临空面附近特别是坡肩与坡脚部位，应力较集中，坡体在以自重为主的应力长期作用下，斜坡体向临空面方向沿坡脚部位剪应力集中带形成剪切破裂面，并持续蠕动变形不断扩展，地表变形趋于明显；地表水入渗、地下水径流活动不断加剧，滑带土软化，抗剪强度迅速降低；同时，由于地震作用，土体自稳能力急剧下降，导致滑坡发生，属于典型的推移式滑坡。

3 滑坡应急工程处置的必要性与拟定方案

3.1 应急工程处置的必要性

震后滑坡启动，前期变形滑动迅速，已明显造成坡肩房屋垮塌、后缘壁下错，坡脚挡墙受损推移并挤压前缘林业局综合楼体。虽后期受坡脚已有建筑物阻挡，且坡体地形较原先变缓，坡体位能得到了一定的释放，但滑动面已贯穿、滑带土强度降低变为残余强度，滑坡仍处蠕滑变形阶段。当现状下滑坡在水体长期作用或遇地震影响下，或当对震后综合楼修复需拆除受推挤破坏的挡墙时，滑坡仍处于不稳定状态，将继续威胁居民生命财产和房屋、办公楼、城区道路等安全。快速开展应急工程处置工程，尽快发挥防灾减灾效益，显得很必要。

3.2 应急工程处置拟定方案

按照“边勘查、边设计、边施工”(以下简称“三边”)抢险救灾应急管理模式，全过程实施监测，勘查同时，动态设计、信息化施工。同时，处置治理工程必须安全可靠，彻底根治，不留隐患，保护环境。另外，尽量因地制宜，结合当地实际情况，配合城区总体发展规划，美化环境。应急工程处置拟定的总体方案为：“中下部预应力锚索+前缘桩板墙+格构护坡+后缘截排水沟”，辅以必要的临时防护工程措施(图8、图9)。

(1) 先期应急处置时，实施中下部预应力锚索工程及后缘截水沟。其中，锚索作为永临结合工程，抢险时中部拦腰止滑，致滑坡达到基本稳定，保障后续坡脚抗滑桩施工安全，同时，滑坡综合治理体系长期运行时，分担部分推力。

(2) 后续应急综合治理时，实施板桩墙和坡面锚杆格构护坡(含植草绿化)等工程。其中：桩板墙作为永久工程，锚杆格构护坡及截排水沟作为综合防护工程，被动防护网为临时安全防护工程。

4 滑坡应急工程处置稳定性评价与推力计算

4.1 计算模型与工况

布设1剖、2剖和3剖等3条纵剖面，代表性稳定性计算模型及条分情况见图6、图7。

图7 代表性稳定性计算模型(2-2′剖)

计算工况选取时，考虑天然、暴雨和地震3种情形。(1)工况1：自重(天然工况)；(2)工况2：自重+暴雨(暴雨工况，坡体按表层饱水计<据表部土体渗透性及周边类似工程，取1/3滑体厚度饱和>)；(3)工况3：自重+地震(地震工况，地震基本烈度Ⅶ度，a=0.1 g)。

4.2 参数取值

滑体重度宜采取容积法大型重度试验测得；滑带抗剪强度参数可采用试验、经验数据类比与反演结合的方法确定。对中、小型规模，且结构简单的滑坡，当滑坡处于整体暂时稳定～变形状态，或整体变形～滑动状态时，方可反演分析，此时可采用如下公式进行反演：

(1)

(2)

式中，φ为滑带土的内摩擦角(°)；C为滑带土的内聚力(kPa)；F为根据计算工况给定的稳定系数；L为滑带的总长度(m)；Wi为第i条块的重量(kN/m)；αi为第i条块滑面倾角(°)。

根据前述滑坡体规模大小、结构特征及变形特点，该滑坡具有适宜的反演条件。结合滑带土特点及室内剔除粗颗粒试验结果，采用公式(2)，对滑带土滑动前峰值强度和滑动后残余强度进行反演分析，具体见表1。

表1 滑坡滑带土强度参数取值反演分析

滑体土重度通过现场大重度试验测得，滑带土抗剪强度指标以反演分析为主，结合试验和地区经验数据类比综合确定。该滑坡稳定性计算相关参数综合取值见表2。

表2 滑坡稳定性计算相关参数取值

4.3 设计安全系数取值

根据应急治理的工程类型、实施顺序、阶段目的及其长期发挥效应等特点，结合危害对象的重要性、潜在受灾损失及施工难度等规定，滑坡应急治理工程设计安全系数取值见表3。

表3 滑坡应急工程处置设计安全按系数取值

4.4 稳定性评价与推力计算

采用不平衡推力传递系数法计算滑坡稳定性系数和推力，计算结果见表4～7。

(1) 现状下，考虑墙前抵至房屋的抗力时，1、2、3剖天然工况下均处于欠稳定状态，暴雨工况处于失稳状态，地震工况大部分处于失稳状态。

(2) 不考虑坡脚已有挡墙及房屋的抗滑阻挡作用时，1、2、3剖各工况下均处于失稳状态。

(3) 预应力锚索部分：先期临时应急抢险计算锚固力时，设计推力为240～360 kN/m；整体综合治理工程设计期内运行时，考虑预应力锚索部分有效抗滑作用时对应的设计推力为170～280 kN/m。

(4) 抗滑桩部分：各工况下滑坡推力天然工况下183.9～248.7 kN/m；暴雨工况下208.2～289.3 kN/m；地震工况下182～245.8 kN/m。

表4 考虑墙前抵至房屋的抗力时滑坡稳定性计算成果

表5 不考虑坡脚已有挡墙及房屋的抗滑阻挡作用时滑坡稳定性计算成果

表6 预应力锚索抗滑时设计滑坡推力计算

表7 抗滑桩设计时滑坡推力计算

5 滑坡应急工程处置实施效果

按照拟定应急工程处置方案，根据稳定性与推力计算结果，结合监测、施工动态揭露，依据规范对锚索、桩板墙、格构护坡及截排水、坡面植草绿化、临时防护等工程进行了设计(图8)。应急工程处置从2013年10月份开始陆续实施至年底实施完毕(图9)，顺利保障了直接受威胁的综合楼居民及城区过往市民的平安。通过施工监测及后续试运行效果监测表明，该应急工程设计合理可靠，治理及时得当，整体实施效果良好，发挥良好防灾效应，受到当地政府及国土资源部门的肯定，同时，为该区地质灾害治理树立标杆。

图8 应急治理工程纵剖面图(1-1′剖)

图9 应急工程治理后效果图

6 结语

(1) 地质灾害治理是典型的“非标准”工程，该滑坡应急工程处置时，按抢险救灾模式实行“三边”工程是适宜的。

(2) 通过应急工程地质测绘、勘探及变形监测等手段，结合场地条件，考虑先“止滑”再“稳定”原则，采取应急抢险与综合治理相结合方式，针对各类治理工程特点，根据稳定性与推力计算结果，动态设计，快速有序实施预应力锚索、桩板墙及护坡等的应急工程处置方案。

(3) 工程处置实施效果良好，有力保障人民生命财产安全，发挥很好国土防灾减灾效益。

(4) 该例中冰水堆积地层滑带参取值、锚索试验孔揭露滑带手段试用及滑坡应急工程处置方案的选用等，可为该区域类似滑坡应急工程治理提供借鉴。

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作者简介：赵德富(1966- )，男，大学本科，高级工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质、灾害地质工作。 E-mail:scyjswd602@163.com

COUNTERMEASURES OF EMERGENCY TREATMENT OF LANDSLIDE TRIGGERED BY THE EARTHQUAKE IN A CITY OF WESTERN SICHUAN

ZHAO De-fu，HU Zheng-tao，ZHOU Jie，ZHAO Chang-kun
(Hydrogeological Team of Sichuan Metallurgical Geology&Exploration Burean，Chengdu 611730,China)

Affected by the earthquake, the landslide occurred in a city of Western Sichuan.Through a variety of emergency exploration tools,such as monitoring, engineering geological mapping, drilling and anchor test hole, and so on , the basic characteristics of the landslide and analysis of deformation factors and failure mode is identified. On this basis, according to the “three side” engineering principles of emergency management, the project management plan is developed; Meanwhile, dynamic design and information construction are carried out according to the stability and thrust calculation results.Monitoring shows that the effect of project management is good. This example can provide reference for the similar landslide emergency engineering management in the region.

Western Sichuan; landslides triggered by the earthquak; stability evaluation; emergency treatment

1006-4362(2016)04-0076-08

2016-08-20改回日期： 2016-09-27

P642.22

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