延安能源化工厂西区滑坡特征与变形原因分析＊

侯仰庆，金 鑫

（1.中铁西北科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000；2.中铁工程设计咨询集团有限公司，北京 100055）

1 概况

延安能源化工程西区滑坡项目位于延安市富县境内，具体位置在富县县城南侧洛阳村、段家庄村附近。因受地形限制，洛河将厂区分为四个区域，分别为：东区、西区、南区（污水处理厂）及北区（综合行政管理区）。由于整个工厂用地分散在洛河两岸，两座跨河大桥将各个厂区之间联系起来，形成一个有机的整体。其中西区位于洛阳村西侧洛河西岸的山坡地上，占地面积约为782462.555m2。此次治理项目就位于这个区域，有北连接线滑坡及A边坡两处滑坡。如图1所示。

图1 平面示意图

2 工程地质与环境条件

2.1 地形地貌

滑坡位于段家庄村扶塔山、花梁山及菜子梁上。此处地形起伏较大，地势西高东低，坡面陡坎较多，主要为黄土质边坡。坡面植被覆盖相对较好，局部地段撂荒。沟谷下切较深，存在多处老滑坡。

2.2 地层岩性

地层主要分布有耕植土、黄土状土，土质欠均匀，可见异性土块，局部钙质结核富集，含植物根，大孔发育，块团状结构，硬～坚硬。滑坡堆积物主要为粉质粘土，结构杂乱且局部有裂隙，含水率较高。此处黄土土质较均匀，偶见蜗牛壳状碎片，针状孔隙发育。古土壤土质不均匀，有白色钙质条纹及结核，呈团块状结构，并有针状孔隙且较坚硬。砂岩及泥岩，强风化至微风化，岩层接近水平。

2.3 地质构造

在区域大地构造位置上，位于中朝准地台-陕甘宁台坳-陕北台凹。此处褶皱和断裂较少，大部分位于陕北台凹向斜构造的东侧，区内岩体较稳定。新构造运动在本区中生代及新生代地层中变化不明显，褶皱、断裂构造不发育，属于新构造运动相对稳定区。整体呈现出间歇性缓慢抬升的状态。

2.4 气象条件

本区域属暖温带半干旱大陆性季风气候，具有西北内陆黄土高原的气候特征。本区域多年平均气温为9.3℃，极端最高气温达38.7℃，极端最低气温可低至-26.3℃。

2.5 水文地质条件

1）地表水。此区域内唯一河流为属黄河水系的洛河，主要发源于白于山郝庄梁，由北向南横穿富县城区。据当地气象资料，自1960-2009年，近50年的平均降水量为550.8mm，最大降水量（1961年）为732.0mm，最小降水量也有499.1mm。降雨多集中于7、8、9三个月，其全年降水量占比有60%之多，且暴雨居多。

2）地下水。浅部土层中的地下水属于暂时性上层滞水，其水位动态变化主要受地表水体、大气降水、地面蒸发等因素的影响，并随气候而变化。基岩裂隙水从基岩出露的地方以下降泉的形式排出。北连接线滑坡有较为丰富的岩层裂隙水，该裂隙水日出水量约为110m3/d，该处地下水早先为长流水。

3 滑坡变形特征与原因分析

3.1 北连接线滑坡特征

本处因由道路开挖而引起老滑坡局部复活的次级滑坡。按照滑坡产生顺序，将老滑坡定为一级滑坡，此处次级滑坡定为二级滑坡。边坡高度约44m，滑坡长度约150m，滑坡外缘距路中最大91m，滑坡体最大厚度约17m，后缘高度20m左右，总滑移土方约7万方。2013年6月北连接线出现渗水现象，同年8月，北连接线靠近A边坡局部发生第一次滑塌，2014年 7月 18日北连接线 NK1+900～NK2+050右侧边坡发生滑坡。

一级滑坡：周界比较清晰，属于老滑坡。滑坡周界比较清晰，后缘呈现圈椅状。后壁倾角50°至60°，滑坡主轴倾向NE76°，滑体后部滑面位于土层内部，中前部滑面位于泥岩层内，滑体厚度约30m。老滑坡整体处于稳定状态，北连接线修建时将开挖弃土均堆放至老滑坡前缘，故进一步增大了滑坡体的抗力。老滑坡滑带土为泥岩全风化层，黄绿色，层厚40cm，天然状态下为饱水状态，风化后粘滑细腻，钻孔岩芯中泥岩顶面存在40cm的粘滑泥岩所形成的粘土层，由于滑体长期未活动，滑面已重新胶结，擦痕不明显，岩芯用手拉即明显伸长弯曲，榔头轻敲不碎，但会引起下陷。

二级滑坡：是失稳段，滑坡后壁呈现圈椅状，裂缝明显，滑体由于在路基开挖后经过多次滑动，造成现滑体内裂隙无处不在。前缘滑面位于土石接触面，沿土石界面有地下水出露。滑动带为黄绿色泥岩形成的饱水粘土，开挖边坡三叠系瓦窑堡组砂岩之上可见清晰滑面，滑面高度自南向北逐渐变低。滑面最大埋深约15～20m，滑面后缘倾角45～50度左右，滑坡主轴走向NE76°，该滑坡滑动面（带）呈上陡下缓的形态。经滑坡稳定性计算分析滑坡处于不稳定状态。

3.2 A边坡滑坡特征

2013年6月，A边坡坡顶有裂缝产生，2014年9月北连接线滑坡发生的同时A边坡发生较大变形，裂缝加大且上下贯通，根据最新的A边坡监测报告，A边坡仍在以0.65mm/d的速率继续变形。A边坡滑坡与北连接线滑坡性质相同，都是由于道路开挖使老滑坡局部复活而形成的次级滑坡。

A边坡滑坡呈圈椅状，裂缝明显，滑体由于路基开挖发生滑动，但因坡脚护面墙施工已完成及下伏砂岩性质较好，造成现滑体前部仅发生少量水平位移，后部坡体下错，坡体裂隙发育，前缘坡脚护面墙出现鼓胀裂缝。滑坡后壁倾角60°～80°，滑坡主轴滑向NE48°，滑面埋深最大约20m，推测前缘滑面位于坡脚护面墙下2～5m，滑动带为黄绿色泥岩形成的饱水粘土，滑面高度自南向北逐渐变低。经滑坡稳定性计算分析滑坡处于欠稳定状态。

3.3 滑坡变形产生的原因分析

各级滑体滑动面（带）均为由侏罗系下统富县组黄绿色泥岩所形成的饱水粘土，呈黄绿色，滑动带厚度5～40cm，自上而下逐渐变薄，遇水粘滑，擦痕清晰。滑坡产生原因主要有以下几方面：

路堑施工后，临空边坡体应力释放，坡体产生裂缝，加之下伏砂岩垂直节理发育，坡面水下渗通道顺畅；坡体滑动前，当地曾持续多天降雨，持续降雨使滑坡体含水量增大，在岩石面上存在黄绿色泥岩全风化层，此泥岩遇水极易软化，是滑坡产生的内因；连续降雨后，由于坡面排水未能及时完成，土体重量增加，使坡体失稳；由于原边坡体较陡 （1∶0.75），并且坡面未做任何防护，加之该部位地下水出露，地下水使得泥岩软化，也促发了滑体的失稳。

地下水和地表水的共同作用也是滑坡变形产生原因之一。此处地下水丰富，年平均降雨量较大，以暴雨居多。因为黄土的抗冲蚀能力较差，易在坡体表面形成径流。所以该边坡完工后，因降雨而形成的坡面径流，对坡面的稳定产生较大影响。北连接线滑坡由于坡体滑动，边坡体形成张拉裂缝，边坡土体也为之松动，加之该区域内大量发育落水洞和陷穴，在大气降雨时雨水向坡体裂缝、落水洞和陷穴内灌入，使水分赋存于坡体之内，故为该处提供了稳定的水源。

4 滑坡防治措施

滑坡防治措施主要有边坡体刷坡、回填及顺坡，浆砌片石挡墙，微型桩，预应力锚索抗滑桩，锚索地梁及截排水沟等工程。

5 滑坡推力计算

根据 《滑坡防治工程设计与施工技术规范》的工程级别划分，该滑坡因受灾对象、受灾程度、施工难度及工程投资等因素，将防护级别定为Ⅰ级。采用传递系数法进行计算，选取计算结果较大者作为该滑坡治理工程设计时的控制滑坡推力。北连接线的控制滑坡推力约为663kN/m；A边坡的控制滑坡推力约为512kN/m。如图2，3所示。

图2 北连接线滑坡断面图

图3 A边坡滑坡断面图

6 几点体会和认识

1）滑坡治理应遵循尽早治理的防治原则。可以有效减少工程治理的费用，缩短工程治理的时间。本项目由于发生在当地降雨期，坡体遇水失稳，没有及时治理，导致坡体发生过一次滑坡，从而大大的增加了滑坡治理的难度，也导致治理成本及工期的增加，影响厂区整体的建设进度。

2）中、大型复杂滑坡应采取分批次、分时期治理的原则，尤其是对处在蠕动变形阶段的或者已经产生轻微变形的滑坡。其次还应该重视并做好治理前的应急措施，如坡体反压、坡面临时排水等。这些措施的实施，既能够有效减少施工的时间，又能够对施工现场的人员及机械提供一定程度安全保障。

3）此次工程在施工期间曾多处产生变形甚至小规模位移，严重影响了工程的工期进度和厂区的交通，无形中增大了治理的成本。因此在公路、铁路或相关道路等设计选线时，应进行充分而细致的地质调查及勘查，应尽量避开有中、大型滑坡或多个滑坡的地段，尽量避开施工开挖后可能发生较大滑坡的地段，从源头上减少不必要的投资。

4）预应力锚索抗滑桩是治理中、大型复杂滑坡的一种效果良好的工程治理措施，以此结合防、排水等措施，可以取得非常好的治理效果。

5）经过一年多的施工治理，现场治理效果基本上达到了设计要求，滑坡已被治理，坡体处于稳定状态。