南水北调中线一期工程临城段某滑坡原因分析

2017-04-07翟新典阎传宝张庆彬

水利规划与设计 2017年3期

翟新典，阎传宝，张庆彬

翟新典，阎传宝，张庆彬

(河北省水利水电第二勘测设计研究院，河北石家庄050021)

本文从地层条件、构造条件、渠道临空、降雨及地下水影响、岩层裸露风化等多个方面，对南水北调中线一期工程临城段某滑坡产生的原因进行了深入、细致的分析和研究，认为降水影响是最为关键的因素之一，针对诸多原因采取相应措施，为滑坡治理和工程设计提供了地质依据，对今后类似灾害防治工作具有参考意义。

南水北调；滑坡；原因分析；降水

滑坡通常可分为多种类型，按照引起滑动的力学性质分为推移式滑坡、牵引式滑坡；按照滑动体厚度分为浅层滑坡、中层滑坡、深层滑坡；按照滑动通过地层的情况分为同类土滑坡、顺层滑坡、切层滑坡；按照滑坡体积分为小型滑坡、中型滑坡、大型滑坡、巨型滑坡［1］。滑坡对工程建设及人民生命财产安全极具危害性。因此，对不同性质、不同类型、不同规模的滑坡应区别对待，详细勘察，切实查清滑坡产生的具体原因，以便有针对性地排除危险体或采取有效的防护加固处理措施。南水北调中线一期工程临城段左岸在施工期间发生了局部滑坡，其基本情况和滑坡原因分析如下。

1 滑坡基本情况

该滑坡发生于2011年6月，滑坡范围处于左岸一级马道与三级马道之间。之后滑坡又进一步向后发展，逐渐垮塌直至坡顶，后壁近于直立。该滑坡下端沿渠轴线长度约150m，沿坡面轴线长度约76m，呈上窄下宽的梨形。坡面横缝和拉张裂缝发育，滑坡体前缘底部位于一级马道以下2.4～6.6m，后缘基本至坡顶，后壁最大深度约12m。滑动面产状约21°～65°∠18°～30°。滑动面基本沿岩层面附近发展，局部切层，总体为顺层滑动。该滑坡属小型、浅层、牵引式、顺层滑坡。

2 与滑坡有关的因素分析

2.1 不利的地层条件

该渠段为风化剥蚀丘陵地貌，地形由西南向东北倾斜，起伏较大，且北临河谷，渠道最大挖深约34m。渠段上部为第四系上更新统坡洪积黄土状壤土，厚度约9.0～11.0m；下部为石炭系太原组全风化-弱风化泥岩、砂岩、灰岩等，钻孔揭露厚度约35.5m。下部岩体风化程度强烈，节理裂隙和层理发育。

在渠道断面范围内，地层总体为上部黄土状壤土、下部全～弱风化砂岩或泥岩的双层地质结构。岩层产状约150°∠21°。渠道开挖后，左、右岸坡岩层倾向是相反的，右侧则是倾向坡内，稳定性相对较好，而左侧坡岩层倾向渠道内侧，滑坡体主要控制面为层面构造面［2］。

渠道挖深较大，左岸渠坡岩体倾向与坡向相近，且倾角较缓，结构面的组合形态不利于渠坡岩体的稳定。由于顺层边坡的特殊性，使得顺层滑坡的形成尤为容易，从而对人民生命财产造成危害，因此要对该类边坡岩土体给予高度重视并加大对其治理力度［3］。

2.2 构造条件影响

在本渠段南、北两侧分布有2个断层构造，为C3t泥岩、砂岩与奥陶系中统马家沟组(O2m)灰岩的接触带断层。南侧断层产状313°∠72°，北侧断层产状135°∠80°，均属正断层。滑坡段处于2个断层之间，受断层不利影响，该区域地质条件复杂，断层附近岩石多有不同程度的变形现象。

这些断裂容易造成断裂带及邻近地区的岩石挤压破碎(产生软弱结构面)，节理裂隙发育，并经风化剥蚀和河谷侵蚀下切(形成高陡临空面)，破坏了坡体的应力平衡条件，坡体易处于失稳状态而发生滑坡［4］。

2.3 渠道临空

工程施工过程中，开凿的凌空面，是滑坡等地质灾害发生的直接诱因，因此，在工程设计、施工过程中应对区内地质环境进行详细研究［5］。由于渠道开挖卸荷，使岩体的原有应力状态发生改变，渠内临空，导致部分岩体破碎和开裂程度加剧，并为滑坡体的移动提供了足够空间。

2.4 降雨及地下水影响

该渠段在施工期间经过多次降雨，降水集中汇聚于滑坡渠段，沿岩石的节理、裂隙、层理面等不断下渗，使岩体浸水，在渠坡上有多处地下水出溢点，在渠底汇集形成明水。渠坡地下水对渠坡稳定有不利影响。

水对斜坡的影响主要包括以下几个方面：水的软化作用、冲刷作用、静水压力、动水压力和浮托力［6］。

水是顺层边坡岩土体失稳形成滑坡的最重要因素之一，它以地下水为主要形式影响边坡稳定性。水通过与岩土体之间的物理、化学、力学作用来改变边坡岩土体的性质，降低坡体强度，破坏边坡的受力平衡状态等，从而影响边坡的稳定性，导致其失稳破坏［3］。

2.5 岩层裸露风化

由于渠坡长时间裸露，使岩石风化程度加剧，岩体的整体强度降低。

3 滑坡原因综合分析

滑坡处地层组合为上部黄土状壤土，下部全风化-弱风化岩泥岩、砂岩的双层结构。岩体节理裂隙和层理发育，岩层倾向于渠内。受构造运动影响，岩层产状变化较大，对渠坡稳定影响不同，渠道右边坡基本稳定，左边坡稳定性较差［7］。

该段地形南高北低，呈阶梯状或斜坡状倾向北侧河谷，西侧受弃渣场阻挡，降水时受现状地形控制在滑坡段形成聚水，岩体受地下水入渗影响，导致局部软化强度降低。

滑坡段岩体内存在节理、层理、裂隙等结构面，部分节理内充填泥质薄膜或薄层。滑坡主要受两组节理和降雨后形成的饱水软弱面控制。倾向东南的一组节理(145°∠79°)形成滑坡的两侧边界，倾向西南的一组节理(232°∠90°)形成滑坡的横缝和后壁，饱水的软弱层面和泥岩裂隙面形成了不规则滑动面，为滑坡的产生提供了不利地质条件。

滑坡孕育是一个多因素耦合作用下的复杂过程［8］，渠道以爆破方式开挖，开挖卸荷及长时间暴露，导致强风化下部和部分弱风化岩体破碎程度加剧，岩体内裂隙的连通性增强，在连续降水集中入渗形成的地下水的影响下，导致边坡失稳，沿软弱面产生滑动。

现场对该滑坡及时进行了清除和加固处理，对截流沟和坡面排水设施进行了合理调整和完善。该滑坡经加固处理后，通水运行以来未出现渠坡失稳现象。