元坝某井场进场道路1号滑坡稳定性分析及防治措施

2017-03-14艾国海范文丽周玉涛

科技视界 2016年27期

艾国海　范文丽　周玉涛

【摘要】本文基于元坝某井场进场道路1号滑坡的现场调查及勘察工作，运用Geo-Studio软件中的SLOPE/W模块分析该滑坡在天然、暴雨两种工况下的稳定性，结果表明滑坡在天然工况下处于欠稳定～基本稳定状态，在暴雨工况下处于不稳定状态。基于滑坡的实际情况及稳定性分析结果，提出设置截排水沟与抗滑挡土墙的综合防治措施。

【关键词】滑坡；变形破坏特征；成因机制；稳定性分析；防治措施

0 前言

21世纪以来，社会飞速发展，各类工程活动正不断改变着人类的生活环境，同时，地质环境也产生着巨大的改变，由此衍生出诸多的工程灾害，滑坡作为主要的灾害形式之一，出现于各类工程中，成为影响工程活动进度及安全的重要因素。

根据以往的案例分析发现，工程中滑坡产生的诱因主要为降雨、边坡开挖、随意堆载等，其中边坡开挖最为常见。谢朝贵[1]对该类滑坡成因机制进行深入分析，从施工角度评价对滑坡的影响，提出了类似工程施工借鉴方法；唐东旗[2]根据开挖速度的快慢和影响因素将由坡脚开挖所引起的黄土滑坡划分为快速开挖-拉剪滑移模式黄土滑坡、开挖与降雨耦合模式的黄土滑坡和开挖与冻融耦合模式的黄土滑坡，并对每种类型滑坡发生机制和滑坡特征进行了分析。众多学者在分析滑坡的成因机制、变形破坏特征及模式的同时提出多种治理措施，常见的为抗滑桩、挡土墙、排水、坡体锚固等[3-4]；罗丽娟等[5]总结国内外滑坡支护研究现状，从安全、经济、性能三方面分析滑坡防治对策。为了提出科学合理的防治措施，应准确认识滑坡形成条件、成因机制、变形破坏特征、稳定性等[6]。

对于元坝某井场进场道路1号滑坡，笔者深入阐明了该滑坡的成因机制，同时采用数值软件定量分析其稳定性，并提出了有效的防治措施。

1 滑坡区概况

研究区地处川中盆地北缘，地势北西高，南东低，属于低山地貌。滑坡区位于双河场背斜北西侧，未见断层发育，受双河场背斜和鸭儿寨向斜影响，地层产状平缓，区内地震活动性较弱。

滑坡位于四川省阆中市龙泉镇沟溪乡，平面形态呈“扇形”（详见图1），主滑方向212°，后缘以最后一级裂缝为界，前缘以南西侧房屋～坡体下部台坎陡缓交界处一线为界，西侧以坡体西侧道路～居民房屋一线为界，东侧以坡体东侧道路至坡体前缘一线为界。滑坡纵向长约35m，横向宽约45～60m，滑体厚度约0.7～2.2m，后缘高程428m，前缘高程420m，相对高差8m，展布面积约1520m2，总体积约2280m3。滑坡区受井场开发影响，在修建进场道路过程中对自然坡进行开挖放坡、人工堆填碎石土，对坡体产生负荷加载作用，由此可知，该滑坡属小型推移式浅层土质滑坡。滑坡区大部分为旱地，由高至低呈阶梯状，总体坡度约13°。滑体为含碎石、夹沙粉质粘土，滑床由残坡积层和泥岩组成，岩层产状为330°∠3°。

滑坡区地层主要由第四系全新统（Q4）覆盖层和白垩系下统苍溪组（K1c）基岩组成（详见图2）。第四系覆盖层主要为残坡积粉质粘土、人工填土，下覆基岩为紫红色泥岩、灰～灰白色砂岩。

2 变形破坏特征及成因机制分析

2.1 变形破坏特征

2014年5月道路建成以来，未经过雨季，至7、8月阆中地区普降雨，坡体从2014年9月14日开始发生变形，具体表现为坡体西侧土质陡坎下错，北侧拉裂，南西侧前推。2014年10月8日至9日对现场进行调查，发现坡体变形加剧，已形成滑坡，滑坡后缘拉裂缝宽约2～10cm，西侧坡体上树木和电杆向后缘倾斜，南西侧居民宅院内水泥地板鼓胀隆起，南西侧陡坎下错约0.4～0.8m，坡体上可见明显裂缝7处，详见表1。

2.2 影响因素分析[7-10]

2.2.1 地形地貌

滑坡為缓倾反向坡，岩层倾角与坡角存在一定夹角，地形特征为上陡下缓，平均坡度约13°，整体坡度较缓，前缘为陡坎，为滑坡提供了较好的临空条件。

2.2.2 地层岩性

滑坡区出露的地层主要为第四系全新统（Q4）覆盖层和白垩系下统苍溪组（K1c）的泥岩，岩层反向缓倾坡内，不利于地下水排泄，致使雨水易于汇集坡内；滑体土为含碎石粉质粘土，土体结构松散，利于雨水下渗，并在坡体后缘碎石人工填土与残坡积物界面处富集，利于地表水下渗软化土体，形成滑带。

2.2.3 降雨

降雨，尤其是长期降雨，将对滑坡的稳定性造成显著影响。短期内的集中降雨，后缘排水沟可以在较短时间内将其排泄出去，长期降雨易于雨水汇集，下渗坡体提高地下水位，后缘水头增高，从而改变滑坡原有的应力状态，即孔隙水应力迅速升高，而有效应力迅速降低，这就造成坡体抗剪强度降低，从而使滑坡的稳定性条件迅速恶化，产生变形。另一方面，长期降雨渗入到坡体和滑面，增加土体自重应力，增大了下滑力，同时土体产生物理化学效应，软化滑面，而产生局部应力集中现象，这对滑坡的稳定性也是不利的。该地区降雨丰富，多年平均降水量998.5mm。在一年中的各月之间，各季度之间差异很明显，出现长期降雨的可能性很大，滑坡后缘修建有排水沟，沟底岩土体发育多组陡深裂缝，地表水易渗入滑坡体，一方面饱和加载，另一方面软化坡体岩土体。由此可见，降雨是影响该滑坡稳定性的重要因素。

2.2.4 地震

研究区受地震活动影响较弱，据“中国地震资料年表”统计，本区地震活动低频，对滑坡稳定性影响较小。

2.2.5 人类工程活动

滑坡后部堆积厚度约4m的碎石填土，以堆填土作为道路路基，加大了坡体的荷载，同时每天行车反复加载，对滑坡的稳定性影响较大。道路右侧修建有排水沟，据调查发现后缘排水沟沟底水泥抹面效果较差，地表水对坡体后缘冲涮侵蚀，雨季易汇水下渗到坡体内，对滑坡的稳定性影响较大。

2.3 成因机制分析

滑坡变形受多种因素互相影响。该滑坡总体地形上陡下缓，由于堆填近4m厚的碎石土，改变了原有地貌，坡体后部坡度约35°，坡体前部坡度约13°，为反向坡，且岩层倾角与坡角有较小夹角，不利于地下水排泄出坡体外，易于储水，利于滑坡的形成，

坡体岩土结构为松散粉质粘土覆盖于泥岩之上，泥岩为相对隔水层。据现场调查，地下水水位约为1.2m，局部低于1m。坡体后缘建有道路和排水沟，道路為坡体后缘提供了外在反复加载作用，水沟为后缘汇水和地表水下渗提供了良好的汇水和水动力通道条件。

近段时间以来阆中普降暴雨，地表水通过后缘沟道和滑体下渗至基覆界面，在该处富集运移，后缘水头增高，形成了较大的静水压力，并增大岩土体容重，同时软化了岩土体，降低了抗剪强度。滑坡前缘为陡坎，具备临空条件，土体滑动后牵引后缘较厚土体随之向前产生多级滑移。

该滑坡体在未修筑进场道路之前是处于稳定状态的，道路的修筑导致坡体之上荷载显著增加。自2014年5月道路建成以来，该区经历了7-8月的雨季，滑坡后缘土体在降雨后，雨水汇集并下渗至坡体，软化了基覆界面，由于是反向坡，地下水不易于排泄，土体物理性质差，结构松散，土体易下渗地表水汇集于坡体内，长期浸润软化岩土体。在后缘荷载增加的情况下，前缘逐渐出现鼓胀现象，充分体现出了推移式滑坡的特点。

3 稳定性分析

3.1 滑体土物理力学特征

本次共取样4件，试样YP1-1、YP1-2取样位置位于滑体中部台地的探槽1（TC1），YP1-3取样位置位于滑坡前缘，YP1-4取样位置位于滑体中部台地的探槽2（TC2），通过室内土工试验获得土体物理力学参数，详见表2。

表2 土工试验成果表

3.2 稳定性计算及分析

3.2.1 计算模型及参数选取

基于现场调查结果及本文2.3节滑坡成因机制分析，计算模型选取纵剖面1-1，、2-2，作为计算剖面，采用Geo-Studio软件中的SLOPE/W模块计算滑坡在天然、暴雨两种工况下的稳定性。

岩土物理力学参数选取的合理与否是滑坡稳定性计算与分析的关键所在，本次计算参数由室内土工试验、工程类比及参数反演综合确定。

经对室内土工试验结果的分析及对滑坡具代表性剖面的反演分析，综合确定滑体土天然重度为19.4kN/m3，饱和重度为20.1kN/m3。本次选取2-2′剖面进行反演，由于滑坡地下水位埋深1.2m，地表水汇集于滑坡表面且排泄不通畅，故滑面长期处于饱水状态，则天然、暴雨状态采用值相同。按2-2′剖面处于极限平衡状态即k=1.00进行参数反演，得出饱和残剪值c=10.2kPa，？准=9.5？觷，此时2-2′剖面的稳定性系数为1.01，然后将所得出的参数代入到1-1′剖面进行验算，得到1-1′剖面稳定性系数为1.12，处于基本稳定状态，与野外实际调查的结果相一致，故取滑带土饱和残余值c=10.2kPa，？准=9.5？觷，详见表3。

表3 滑带土抗剪强度参数综合取值表

3.2.2 稳定性计算及评价

根据坡体变形破坏特征、滑体结构及成因机制分析，计算主滑面1-1、2-2在两种工况下的稳定性。由于滑坡后缘堆筑有碎石土路堤，坡体中下部有多个陡坎，在后缘填筑路堤荷载的作用下，滑坡极有可能沿坡体中下部某处剪出，因此，有必要对滑坡可能存在的次级滑面进行稳定性评价，本次对次级滑面1-1、2-2仅做暴雨工况下的稳定性计算，计算结果详见表4。

表4 滑坡稳定性计算结果

稳定性计算结果表明：主滑面坡体在天然工况下处于欠稳定～基本稳定状态，暴雨工况下处于不稳定状态，降水沿已有裂缝入渗，软化、泥化坡体，促使滑坡进一步变形，发生整体滑动的可能性较大。

次级滑面暴雨状态下稳定性系数大于1.10，整体处于稳定状态，发生整体失稳的可能性较小。

4 防治措施

根据野外调查及室内计算分析，滑坡基覆界面长期浸泡于地下水位以下，该地区降雨后土体一般处于饱和状态，地表水排泄困难，这些水富集于基覆界面，容易软化土体，并形成水头压力，推挤滑坡变形。为了尽快消除地质灾害隐患，保证滑坡区居民生命财产安全及进场道路的安全运行，基于滑坡的基本特征、变形破坏机制及影响因素，防治方案建议采用抗滑挡土墙+截排水工程。

抗滑挡土墙工程：滑坡前缘设置抗滑挡土墙，同时应设泄水孔，并在墙体右侧设排水沟，墙体左侧设排水盲沟，既保护了坡体上的居民，又保护了耕地。

截排水工程：综合采取地上、地下排水工程，在坡体后缘设截水沟，同时修整原有排水沟。

5 结论及建议

基于现场调查、测绘、井探及室内试验成果，全面、系统地查明了进场道路1号滑坡的基本特征及环境地质条件，采用地质分析和稳定性计算的方法，得出了如下结论：

1）滑坡属于小型推移式浅层土质滑坡，主要受地下水影响使其整体滑动。

2）滑坡变形主要是地下水未及时排泄，富集于岩土体，软化土体，形成水头压力，推挤前面土体滑移，加剧前缘鼓胀，使滑坡滑动。此外，坡体后缘由碎石土堆填而成的道路对滑坡的稳定性具一定影响。

3）稳定性计算表明：滑坡在天然工况下处于欠稳定状态，在暴雨工况下处于不稳定状态，野外调查与计算结果吻合。

4）拟对滑坡综合采取地上、地下排水措施，设截排水沟及排水盲沟，在滑坡前缘整体设置抗滑挡土墙支护滑坡。

5）建议在治理前做好监测工作，尤其是雨季，应完善防灾预案，做好应急防治措施。

6）建议加强地质灾害区地质生态环境保护，避免土体开挖；在滑坡治理工程完成后仍需加强区内人类工程活动的管理，避免人为诱发加剧地质灾害。

【参考文献】

[1]谢朝贵.煤电一体化电石项目二号边坡场平开挖形成滑坡原因分析——以贵州绥阳为例[J].贵州科学，2014，2：56-59.