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三峡库区巴东县岩湾桥滑坡成因机制及稳定性分析★

2019-08-05左桂四张劲松晏绍礼

山西建筑 2019年13期
关键词:巴东县粘性暴雨

左桂四 张劲松 晏绍礼

(中南勘察基础工程有限公司,湖北 武汉 430081)

1 概述

三峡库区自然地质条件复杂,加之暴雨、洪水频繁,是我国滑坡灾害的多发区和重灾区[1,2]。其中,巴东县城由于受到多处滑坡的影响,如黄土坡滑坡[3,4]、黄蜡石滑坡[5]等,历史上经历了多次搬迁及相关的工程治理[6]。因此,分析该区域内的滑坡稳定性一直是库区防灾减灾的工作重点问题。库水位波动和降雨是库区滑坡最主要的影响因素[7,8],前人对此已经进行了较多研究,如在影响因素的作用机理[9]、单个因素对滑坡的影响程度[10]及两种因素的联合作用[11]等方面都取得了丰富的研究成果。然而,过多的注重于多因素的联合影响,忽视了单一因素的作用。同时,现有研究多以大型滑坡为例,鲜有对小型、普通滑坡的分析,这对于库区后续的滑坡灾害防治是不利的。因此,本文选取了岩湾桥滑坡作为研究案例,它位于滑坡灾害频发的巴东城区,体积虽然小于黄土坡滑坡等大型滑坡,但由于居民很多,因此非常有必要进行其稳定性分析。由于该滑坡属于土质滑坡,降雨对稳定性的影响更为显著,因此,本文仅选取降雨因素作为变量,通过传递系数法计算不同工况下的滑坡稳定性系数,从而进行滑坡的稳定性评价,旨在为库区滑坡灾害的防治工作提供合理依据。

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2 滑坡概况

岩湾桥滑坡位于巴东县长江右岸信陵镇,前缘紧靠长江,高程182 m,后缘高程250 m,坡度20°~35°;滑坡宽度约130 m,纵长160 m,面积约2×104m2,体积约22.6×104m3,属典型的中型土质滑坡。滑体物质主要由残坡积物及少量人工堆积物组成,包括了大量的碎石土及部分块石土(见图1)。地表局部为耕土、杂填土。下伏基岩为巴东组第三段(T2b3)泥质灰岩,产状为351°~15°∠20°~30°。滑坡沿岩土交界面产生滑移变形,滑面倾向NW~NWW,滑带厚度一般0.20 m~0.50 m,少部分厚度达1.0 m。滑带土性不一,有含砾粉质粘土、含泥角砾土、含泥碎石土。具有如下特点:粉质粘土,饱和,以可塑状为主,具挤压揉皱痕迹,遇水后易软化及泥化;角砾和碎石的磨圆度较好,形如椭圆的卵石、圆砾,表面具有磨光性、油脂光泽和擦痕,定向排列(见图2)。

3 滑坡变形特征及成因机制

3.1 滑坡变形特征

根据近年的滑坡调查,可发现滑坡的变形较为明显(见图3)。主要体现在滑体后部众多建构筑物出现开裂,裂缝或陡立或以大致45°倾向北西,裂缝宽度为几厘米。后缘公路地表拉裂沉降,形成长达130 m~140 m、略具弧形且与滑坡纵轴线近于正交、宽数毫米至3厘米的裂缝。公路南侧交通宾馆的浆砌片石挡墙也产生了裂缝,呈阶梯状,倾向约305°,倾角大体45°,缝宽1 mm~3 mm。前缘四道沟剪出口及基岩滑床明显可见,伴有泉水流出。同时,部分土体曾因连日暴雨滑动,造成滑坡前缘地面及巴东县排污泵站挡土墙开裂,城区排污沟破坏,排污管道拉裂渗漏。

3.2 滑坡成因机制分析

中更新世晚期至末期,鄂西地区大面积隆升,长江急剧下切,在临近现代长江一线形成高陡临空面。同期,暴露地表的T2b3泥质灰岩等软质岩形成缓坡谷地,灰岩、白云岩等硬质岩层形成陡壁。

该词常用作为调侃自嘲自己要倒霉了、很衰的意思。《凉凉》原本是电视剧《三生三世十里桃花》片尾曲。“一首凉凉送给某某”源自于有些网络主播在直播玩游戏失败时,观众就会在弹幕上刷“一首凉凉送给主播”,从而走红网络。

综上所述,岩湾桥滑坡变形破坏方式为:雨水下渗在增加土体重量的同时,更使土体饱和软化,使土体与基岩之间或碎块石土之间的粘性土抗剪强度降低,产生顺基岩面或滑带向下的蠕动变形,如遇连日暴雨,诱发显著变形甚至滑动。

当立体仓库本身结构稳定性较好,存储货物质量适中,且生产物流对立体仓库的存储效率要求较高时,可采用存储效率优先原则占主导的复合货位优先级,即在符合存储效率优先原则的前提下,出库时间相等的货位根据其所在货架中的行数,按照结构稳定性原则设定优先级,图2c所示为存储效率优先原则占主导的复合货位优先级示例图。

本文采用“传递系数法”进行滑坡稳定系数(K)计算。岩湾桥滑坡为不涉水滑坡,不涉及水库运行工况的组合,仅涉及暴雨及地表荷载工况的组合,岩湾桥滑坡的防治工程等级为Ⅱ级,根据湖北省相应的勘察技术要求,其设计暴雨强度重现期为20年。本滑坡地表荷载按建筑物和公路分别取值,建筑物按15 kN/(层·m2)计取,公路10 kN/m2计取。同时,由于滑坡区的地震烈度为6度,不考虑地震荷载。根据巴东县气象资料,自1954年至1992年的38年间,滑坡区5月至9月间日最大降雨量为193.3 mm,三日最大降雨量达500 mm,参考这一数值等比例折减为170 mm/d,以此作为滑坡区汛期20年一遇5日平均降雨量。

在各种软弱结构面、垂直层面裂隙、斜切陡壁裂隙及岩石风化剥蚀的共同作用下,长江强烈深切使陡壁岩石不断的破碎崩塌堆积,在长期崩塌搬运作用下,形成了目前的松散崩坡积斜坡现状。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算参数选取

据勘察取样室内试验,结合工程地质类比分析,利用滑坡4号剖面的稳定现状进行的反演,综合确定岩湾桥滑坡的各项参数,见表1。

据钻孔、浅井揭露及冲沟剖面调查,残坡积物在垂向上颗粒有一定的分选性,接近基岩0.1 m~0.5 m粘性土成分含量一般较多,之上为碎石、块石土,碎块石土中局部也存在粘性土含量较高或为夹层的情况。粘性土中含有较高的亲水粘土矿物,遇水易膨胀。由于大气降雨长期下渗搬运,大部分细颗粒粘土被搬运到山坡中下部,使坡体碎石土中的空隙被充填。粘性土含量较大,降低了土层的渗透性,雨水下渗遇阻在一段时期内于该带相对富集,使粘性土饱和软化,降低土体的抗剪强度。如遇长时暴雨,下渗的雨水快速饱和土体,除了增大坡体重量外,土体的抗剪强度也会显著降低,从而诱发滑坡的产生。

表1 稳定性计算参数

4.2 计算方法及工况

滑体前沿临四道沟,冲沟切割至滑床,另外前沿切坡修路、建房,这些致使滑体前缘临空,减小甚至失去支挡力,产生新的应力场。巴东县是一个山城,建设用地非常紧缺,加之城镇布局欠合理,绝大部分建筑物集中分布在斜坡体中~上部,给滑坡体增加荷载。滑坡前缘临空,中后部加载,也加速滑坡体的变形。

4.3 计算结果及分析

根据上述内容提供的计算方法、参数和工况,得到所有情况下岩湾桥滑坡的稳定性计算结果,如表2所示。

表2 各工况下滑坡稳定性结果

由上述的滑坡定性分析和稳定性计算可发现:1)滑坡在工况一状态下稳定系数为1.120~1.129,滑坡整体基本稳定。2)滑坡在工况二状态下稳定系数为0.974~1.050,滑坡稳定系数下降较大,其中北部2—2′剖面小于1.00,中部主剖面1—1′为1.032,南部3—3′剖面为1.056。因而滑坡北部处于不稳定状态,中部和南部处于欠稳定状态。两种不同工况条件下的试算表明:岩湾桥滑坡目前处于基本稳定状态。滑坡对暴雨较敏感,当出现长时间的连续暴雨时,其安全系数将明显下降,滑坡北部可能失稳,中部南部将产生变形。总之,岩湾桥滑坡的稳定系数与抗滑稳定安全系数存在距离,无论哪种工况组合,其安全储备都不足,对其进行治理势在必行。

3.3 生产模式的效率问题 由于受到技术、材料限制,3D打印相对传统假肢矫形器制作过程效率偏低。很多情况下,3D打印暂时还无法独立完成假肢矫形器制作,需要传统工艺过程进行补充,导致效率偏低。比如,3D打印制作小腿假肢,扫描打印出整体结构以后,还需要通过传统石膏取模修模方式制作内衬套,整体所需时间比传统装配时间有所增加。

5 结论及建议

1)岩湾桥滑坡是中层中型土质滑坡,由碎块石土组成滑体,主要以岩土界面粘性土及含泥碎石(或角砾)为滑带,巴东组第三段泥灰岩为滑床。滑坡的破坏机制属于蠕滑拉裂模式,雨水下渗在增加土体重量的同时,更使土体与基岩之间或碎块石土之间的粘性土抗剪强度降低,产生顺基岩面或滑带向下的蠕动变形。如遇连日暴雨,诱发显著变形甚至滑动。2)滑坡目前整体上处于基本稳定状态,但无论哪种工况组合,滑坡的安全储备都不足,尤其遭遇暴雨时为不利,在工况条件下滑坡可能变形失稳,因此必须对其进行治理。3)建议对主滑坡和次级滑坡均采用抗滑桩进行治理,同时,在滑坡治理施工期间前后,对该滑坡建立动态监测工作。

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