某高速推荐线滑坡地质灾害勘察及稳定性分析
2019-03-27
(西安工业大学建筑工程学院 陕西 西安 710021)
在陕南地区,滑坡灾害频发,对人类生产生活危害极大。经过多年理论研究和工程实践,中外多数学者认为滑坡是内因和外因众多因素共同作用的结果[1-3]。宁陕至石泉高速公路推荐线位于北大巴山麓山地、秦岭南麓山地之间,地形复杂,山峦重叠,路线以桥梁形式通过滑坡前缘。为保障工程施工安全,需查明滑坡分布范围、形态、规模及工程地质条件;滑面形态、埋深,并分析评价其稳定性。
一、工程地质条件
该滑坡位于大坝河西岸斜坡地带,山顶海拔高程850 m,河底海拔高程620 m,相对高差230 m,西高东低。滑坡呈圈椅状,滑坡后缘及侧壁为基岩陡坎,坡度一般35°~55°,滑坡体坡面自然坡度为15°~22°,现多为耕地,在滑坡体的北侧发育一冲沟,冲沟深切约10~12 m,宽约20 m,为季节性流水冲沟,滑坡周界以外坡体为林地,植被茂密。滑坡前缘分布5处民房,民房后部一般开挖坡脚形成5~10 m高的边坡,个别民房后已发生边坡失稳现象,滑坡前缘为通村道路及大坝河。
据现场工程地质测绘和钻探揭露,滑坡区地层由新老依次为全新世冲洪积卵石、滑坡堆积物,志留系石英片岩和千枚岩。区内地下水埋深为3.3~19.2 m,水文地质条件较简单,地下水可分为第四系覆盖层中的孔隙潜水和基岩中的裂隙水两种。滑坡区地质构造简单,为一背斜构造南翼,岩层产状50°∠73°~240°∠47°,与斜坡倾向组成切层结构边坡。基岩节理裂隙较发育,主要有两组:JL1:70°∠41°,发育密度为3~4条/m,张开度一般1-2 mm;JL2:252°∠37°,发育密度为3~4条/m,张开度一般3-5 mm;节理裂隙延伸长度约为5.0~10.0 m,强风化岩层中多呈张开状,节理面较粗糙,局部见粘土及碎石填充,无胶结或弱胶结,岩体被节理裂隙切割成块状或碎块状,中风化岩层内节理面较为平滑,多呈闭合状。
二、滑坡特征及成因分析
根据野外调查,该滑坡位于大坝河西岸斜坡地带,主滑方向约为120°,北侧周界以冲沟为界,南侧周界以基岩陡坡为界,滑坡后壁以岩质陡坎为界,总体平面形态呈明显的圈椅状地形特征。坡体宽约130~155 m,主轴长约220 m,厚度为6.6~33.8 m,堆积体方量约8.25×105m3,根据有关规定[4],该滑坡属大型牵引式堆积层滑坡。
综合各钻孔滑面特征判断,该滑坡滑面呈上陡下缓的形态,整体沿土岩结合面滑动。滑动面呈平滑的弧形曲线,滑床为基岩。中后部滑面较陡立,形成主滑段,中前部滑面较平滑,甚至反翘,形成抗滑段。上段滑动面成分为粉质黏土及基岩碎屑,下段滑动面成分为基岩挤压破碎形成的碎屑或泥砂。滑坡区属低山斜坡地带,地形落差大,大坝河在坡脚通过,冲刷强烈,导致河谷下切,在坡体前缘形成临空面,在长期重力、雨水等外动力地质作用下,使坡体具备了滑移变形条件,故地形地貌是该滑坡形成的因素之一。其次,区内降水丰沛,年平均降雨量为877.1 mm,最大年降雨量达1359.5 mm。大雨对坡体土层强烈冲刷的同时使得雨水渗入潜在滑面和基岩裂隙中,导致滑面软化,力学性能下降;此外,人类工程活动对该滑坡扰动较多,主要体现在修筑房屋及通村公路时开挖坡脚的现象。
三、滑坡稳定性分析
分析判断该滑坡目前总体稳定,局部表层有失稳现象,处于稳定状态。路线在该段以桥梁形式通过滑坡体前缘,施工扰动较大,对滑坡整体稳定性影响大,故此滑坡对桥梁安全构成威胁。
稳定性计算采用极限平衡理论,折线型滑动面进行计算,其公式如下:
(1)
由于该滑坡地下水形成了统一地下水位,滑坡计算考虑了浮托力(水位以下取取浮重度)和动水压力,动水压力公式如下:
(2)
该滑坡为大型滑坡,对公路安全运行潜在危害较大,故其安全等级为一级。场区地震基本烈度为Ⅵ度,地震动峰值加速度为0.05 g,根据规范及相关工程经验该滑坡可不进行抗震稳定性验算。该滑坡稳定性计算时考虑了正常工况和非正常工况两种工况[5]。
正常工况:边坡处于天然状态下的工况,稳定安全系数取1.25。非正常工况:边坡处于暴雨或连续降雨状态下的工况,稳定安全系数取1.20。其中,非正常工况水位比正常工况水位高1.8 m。
滑坡主滑断面在正常工况下的稳定系数为1.160~1.170,滑坡处于稳定状态;在非正常工况下的稳定系数为1.088~1.105,滑坡处于基本稳定状态;总体而言,该滑坡在正常工况下处于稳定状态,在非正常工况下处于基本稳定状态,计算结果与现场调绘定性评价结果一致。稳定性安全储备不足,对路线有影响。
四、结论
(一)该滑坡体滑坡堆积物上部以粉质黏土为主,下部成分以块石土及碎石土为主,呈中密~密实状态;滑床为下覆石英片岩(局部夹千枚岩);滑动面较为平顺,前缘形成抗滑段。上段滑动面成分为粉质黏土及基岩碎屑,下段滑动面成分为基岩挤压破碎形成的碎屑或泥砂。
(二)应谨慎得确定滑坡参数,以反算数据、实验数据结合相关工程经验和实际情况综合分析来确定。
(三)该滑坡在正常工况下处于稳定状态,在非正常工况下处于基本稳定状态,稳定性安全储备不足,对路线有影响。