APP下载

降雨引发玄武岩台地型滑坡的灾变机制及综合防治

2021-07-26卢琰萍徐兴华吴雪琴冯杭建唐小明

安全与环境工程 2021年4期
关键词:滑坡体玄武岩降雨

卢琰萍,徐兴华,吴雪琴,冯杭建,唐小明

(1.浙江省地质矿产研究所,浙江 杭州 310007;2.嵊州市自然资源和规划局,浙江 嵊州 312400)

台地型滑坡广泛分布于浙江省浙东—浙东南玄武岩台地区,滑坡规模较大,分布范围较广,多处于上平—中缓—下陡的地势。台地型滑坡表层分布松散堆积物,下部常分布硅藻土等河湖相沉积层,降雨作用下可能会引发滑坡多次间歇性滑动,其形成条件、稳定状态和激发因素等相对常见的滑坡类型有显著的区别。

降雨是不利因素,能促使滑坡体孔隙水压力升高,从而降低有效应力,响应明显时易引发滑坡。据统计,浙江省玄武岩台地型滑坡(含隐患)共计有130余处,主要分布于崇仁、黄泽—大聚市、澄潭、回山、紫凝和桑州等地区,具有地域性和群聚性特征,其中降雨引发的玄武岩台地型滑坡有120余处,占玄武岩台地型滑坡总数的95%,由道路及园区等工程建设引发的玄武岩台地型滑坡不足10处,可见降雨是诱发玄武岩台地型滑坡的主要因素和作用条件。

玄武岩台地型滑坡规模一般较大,多在中型及以上,分布范围也较广,滑坡体上分布村庄,滑坡发生后影响深远,致灾程度严重,如嵊州市崇仁镇地雅园滑坡、新昌县澄潭镇陈家山滑坡等。相关学者在玄武岩台地型滑坡的基本特征及致灾成因等方面做了一些基础性研究,如分析了硅藻土对斜坡稳定性的影响,对玄武岩残积土开展了雨水运移特征及失稳机制的数值模拟。此外,国内研究人员还对云贵川三省交界地带的二叠纪玄武岩分布区的崩滑地质灾害进行了地质环境背景研究,对若干典型特大型玄武岩台地型滑坡进行了工程地质特征及失稳机制分析。

自2015年以来,随着一系列滑坡地质调查、勘查设计、监测项目的开展,对玄武岩台地型滑坡的结构性质、属性特征和防灾处置等有了进一步的了解。这些调查研究对深化认识该类型滑坡的形成发育及致灾机制,实施滑坡的精准防控和防灾处置,具有重要的现实意义。为此,本文选择嵊州市崇仁镇地雅园滑坡作为研究对象,基于所处的地质环境背景,在查明此类滑坡基本特征及其形成原因的基础上,分析了滑坡典型地质剖面、滑坡体结构和滑带土性质特征,并通过地质建模构建了不同降雨工况,采用力学计算方法和极限平衡理论,探讨了降雨作用下滑坡稳定性的变化规律,研究了降雨引发玄武岩台地型滑坡的失稳灾变机制。在此基础上,通过构建滑坡区系统截排水工程,促进了滑坡体稳定,同时通过布设网格型的坡表、地下、空中一体化的降雨-地下水-变形综合监测网络体系,研究了滑坡变形破坏的特点及其活动规律,分析了滑坡的发展趋势,以期探索出一套针对该类型滑坡的行之有效的综合防治技术方法。

1 研究区概况

1.1 基本概况

嵊州市崇仁镇地雅园滑坡地处玄武岩台地边缘地带(见图1),为一处中型滑坡隐患,潜在方量为85×10m,属典型的玄武岩地型滑坡。自1999年起该滑坡区相继出现坡体以及建(构)筑物的变形迹象,随后对中部村庄区域采取了部分搬迁的措施。但从2010年以来,村口区重建龙隍庙及周边村民房屋、公共用房、水泥道路等均出现了不同程度的开裂、变形等迹象。目前,在降雨作用下滑坡处于间歇性的蠕滑变形过程,将威胁着附近村庄范围内村民住户32户、103人的生命及财产安全,危害程度达重大级。

图1 地雅园玄武岩台地型滑坡隐患概貌图

1.2 地质环境背景

滑坡区属亚热带季风气候,温暖湿润、四季分明、雨量充沛、光照充足。据当地水利气象观测资料,2000年以来,区内多年平均降雨量为1 447 mm,年最大降雨量为1 717.2 mm,最大日降雨量为133.0 mm(2017年5月30日),最大1小时降雨量为85.0 mm(2017年6月13日14:00)。该地区全年降雨日约为140~180 d,多集中在5~6月的梅雨期及8~9月的台风暴雨期,该时段占全年降雨量的70%左右,强降雨是滑坡产生的主要引发因素。

研究区位于侵蚀剥蚀丘陵台地区(见图1),自然山体相对高差为80~100 m,整体地势呈东北高、西南低,地形坡度呈上平—中缓—下陡。台地顶部标高为165.0~180.0 m,高差在15 m以内,地形坡度在3°~5°之间;斜坡中部标高为122.0~150.0 m,高差在30 m以内,地形坡度在5°~8°之间,主要分布有村庄,后缘陡坎高15~25 m,近于直立;斜坡前缘标高为85.0~122.0 m,高差在35~40 m之间,地形坡度在8°~15°之间。滑坡隐患位于台地边缘中前部斜坡地带,目前主要为村庄居住区及其前侧的农田区。

滑坡区及附近地层主要为嵊县组玄武岩及其下部河湖相沉积层,下伏为朝川组红层。上部嵊县组第二期玄武岩(N

s

-

β

)厚度在20~50 m之间,有2~3次喷发旋回,间歇期较短,差异风化明显;中风化岩呈青灰色、灰黑色,隐晶质结构,多呈气孔状或致密块状构造,岩芯多呈柱状;强风化岩呈青灰色、灰黑色、黄褐色,隐晶质结构,多呈气孔状构造,岩体风化较强烈且不均匀,岩芯多呈碎块或短柱状;全风化岩呈灰黑色、灰褐色,砂土状,原岩结构基本破坏,局部见球形风化痕迹。全风化岩呈松散砂土状,为性质软弱层;强风化岩呈碎块状、散体状,有利于雨水及地表水的下渗,使得地下水位升高,导致岩土力学性质变差,是构成滑坡体的主要物质。下部嵊县组第二期沉积岩(N

s

-

B

)厚度在10~30 m之间,前缘地带较厚,上部为粉质黏土、粉砂质黏土,下部为黏土,系河湖相沉积的硅藻土层,属特殊性土,为不良工程地质层,其含水量高、中等压缩性、渗透系数低,为相对不透水层,易于软化、泥化,岩土力学性质较差,构成潜在的滑移带。下伏地层为朝川组紫红色砂砾岩,产状为50°∠14°,中-厚层状结构,胶结程度较好。

2 玄武岩台地型滑坡基本特征及形成原因

2.1 滑坡变形破坏特征

地雅园滑坡区分布裂缝较多,主要位于村庄区,房屋墙体、水泥硬化地面的裂缝较为明显,所展布的裂缝多为拉张裂缝,局部为鼓胀和剪切裂缝,一般裂缝的长度较长。其中,地面裂缝宽度及错距较小;庙舍附近地面裂缝宽度及错距一般较大;建筑墙体上裂缝宽度及错距稍大。此外,在龙隍庙、基础公司一带以及前缘硅藻土出露处,该滑坡坡表变形破坏迹象较为集中,主要表现为地面拱起开裂、墙体倾倒开裂、岩土体滑塌及护坎倾倒、鼓出等现象。

2.2 滑坡规模及性质特征

依据地雅园滑坡坡表变形破坏迹象、岩土体结构特征和空间展布情况,该滑坡平面形态呈抛物线形,其周界范围如下:滑坡后缘西北侧以裂缝发育边界为界,滑坡前缘以冲沟为界;滑坡东侧后缘对比ZK10和ZK15岩芯及物探结果综合确定,滑坡东侧前缘以边侧裂缝方向确定;滑坡前缘以硅藻土出露处裂缝为界。地雅园滑坡滑坡体可分为浅层滑坡和潜在深层滑坡。

(1) 浅层滑坡:滑坡后缘高程为130 m,前缘高程为115 m,高差为15 m;滑坡后缘宽为130 m,前缘宽为230 m,平面面积为30 000 m,厚度为5~9 m,以均厚6 m计,浅层滑坡总方量为18×10m,主滑方向为235°。

(2) 潜在深层滑坡:滑坡后缘高程为130 m,前缘高程为105 m,高差为25 m;滑坡后缘宽为130 m,前缘宽为270 m,平面面积为56 600 m,厚度为10~20 m,以均厚15 m计,潜在深层滑坡总方量为85×10m,主滑方向为235°,属中型中层玄武岩台地型滑坡隐患,处于降雨蠕滑阶段。

2.3 滑坡结构特征

地雅园滑坡可能的滑动面(带):浅层为全风化玄武岩与下部强-中风化玄武岩界面;潜在深层为玄武岩与黏土或粉质黏土等硅藻土接触界面或贯穿硅藻土内部。

地雅园浅层滑坡的滑坡体物质自上而下分为:①人工填土、②残坡积粉质黏土或②残坡积黏土、③全风化玄武岩;地雅园潜在深层滑坡滑坡体物质除上述岩土体外,还包括③强风化玄武岩及③中风化玄武岩,局部坡段包括部分④粉质黏土(硅藻土层)或④黏土(硅藻土层)。地雅园浅层滑坡和潜在深层滑坡的滑床分别为下部强-中风化玄武岩、黏土或粉质黏土等硅藻土层,见图2。

图2 地雅园玄武岩台地型滑坡的工程地质剖面图(3—3′)

地雅园浅层滑坡的剪出口主要分布于村庄前部通村公路下方水田处,内侧分布若干田坎,地表可见地下水渗出点成排出露;潜在深层滑坡隐患滑动面为硅藻土层,剪出口位于斜坡前缘硅藻土出露区,大体呈北高南低,地表表现为水田等耕种区。

2.4 滑坡形成原因

地雅园玄武岩台地型滑坡的形成原因如下:

(1) 独特的地形地貌条件:所在区域地形呈上平—中缓—下陡状,滑坡后缘分布台地陡坎,滑坡位于台地边缘中前部斜坡地带,地形较低缓,地表水排泄较慢,容易入渗坡体内部,再结合上平—中缓—下陡的地形条件,滑坡前缘较陡存在临空,有利于滑坡的形成。

(2) 特殊的滑坡体结构特征:表层覆盖黏土层及全风化层,全风化岩呈松散砂土状,孔隙较大,地表水易下渗,使得地下水水位较高,导致岩土力学性质较差,易产生压缩变形,而且黏土分布区一般呈中等压缩、渗透性较差,地下水位上升可形成微承压作用,综合作用下可致使地面开裂和建筑变形。组成滑坡体物质的玄武岩差异风化明显,全风化岩呈松散砂土状,强风化岩呈碎块状、散体状,有利于地表水下渗,使内部地下水水位较高;下部硅藻土层主要为黏土,其含水量高、中等压缩性、渗透系数低,为相对不透水层。上部滑坡体内地下水相对丰富,可在玄武岩与下伏硅藻土层间接触带形成地下水的相对活跃地带,软化、泥化硅藻土层,使其产生压缩变形和剪切破坏,再加上地下水的长期渗透变形破坏作用,易形成潜在剪切滑动带。

(3) 降雨激发作用:连续强降雨是滑坡发生的主要诱发条件,区内地表水系较发育,滑坡体结构较松散,雨后地表水大量下渗,使滑坡体内地下水水位抬升,在长期浸润软化作用下降低了滑坡体和滑带的岩土力学性质,而且地下水位的抬升,将增大孔隙水压力及动水压力,再加上滑坡前缘坡度较陡,使得地下水水力梯度变大,阻滑作用不足,增大了滑坡体的滑动趋势,不利于滑坡体稳定。

(4) 人类工程活动:村民在斜坡区修建房屋、公路和田地,增加了表层荷载,破坏了原有的地表径流条件,且加之水塘管理不善存在渗漏现象、滑坡前缘地带进行不适当的水田种植,这些都将不利于滑坡体的稳定。

3 降雨激发滑坡的灾变作用机制

3.1 地质模型构建

根据地雅园滑坡隐患特征及其现状条件,以工程地质剖面(3—3′)作为代表性剖面,基于计算软件平台构建了滑坡稳定性计算模型,见图3。其中,正常水位线是勘查期间测定的稳定水位;高水位线是基于前期连续降雨及地下水监测统计确定的地表水入渗后滑坡体内地下水水位的抬升幅度,暂以最大4 m计。

图3 地雅园滑坡工程地质模型

3.2 滑坡岩土体参数确定

滑坡稳定性计算相关的岩土体参数包括天然状态和饱和状态下滑坡体和滑带的容重和抗剪强度,主要通过室内试验并结合参数反演和参考相关的经验参数进行综合取值,见表1。相关指标参数的意义说明如下:

表1 地雅园玄武岩台地型滑坡岩土体计算参数

(1) 滑坡体包括表层残坡积层、玄武岩风化层及部分硅藻土层,通过室内土工试验,可知其工程地质性质较均一、离散性较小,其相关指标参数可依据室内试验结果确定。

(2) 强风化玄武岩和中风化玄武岩抗剪强度较高,滑动面难以穿越其内,且玄武岩差异风化明显,经揭露未见统一的风化界线,则将两者合并统一采用强风化玄武岩的强度参数值。

(3) 构成滑动带的全风化玄武岩层多为黏土,硅藻土层主要为黏土,部分为粉质黏土,结合试样的饱和度都在90%以上,故室内土工试验值基本可为饱和抗剪强度值;由于硅藻土特殊的微观结构和物质组成,其遭受外界扰动后结构力迅速消失,力学性质变差,重塑硅藻土的抗剪强度值明显低于原状土,则其抗剪强度以残余强度按

c

=0.6c和

φ

=0.4

φ

取值,并结合滑坡变形破坏特征及稳定性假定(稳定性系数为

K

=1.0)进行反演综合确定。

(4) 由于滑坡体内地下水水位较高,滑坡体大多处于地下水水位之下,室内土工试验结果显示试样多接近饱和状态,故计算时将天然状态和饱和状态的岩土体强度参数取值相同,主要考虑饱和状态参数值。

3.3 计算工况选取

计算工况分为天然工况和暴雨工况:天然工况主要体现地下水水位正常状态;暴雨工况主要体现降雨作用下地表水下渗引起的滑坡体内地下水位的抬升幅度对滑坡体稳定性的影响。根据滑坡前期监测及勘查期间降雨及地下水监测数据,强降雨作用下斜坡前缘区地下水可溢出地表,产生坡面径流,中前部区地下水水位的抬升幅度在1~3 m之间,后缘区地下水水位的抬升幅度相对较大,在1~4 m之间,可见降雨作用下滑坡体内地下水水位的变化幅度在1~4 m之间。此外,结合滑坡区多分布2~3层砖木或砖混结构民房和滑坡前缘分布公路的特点,故确定公路荷载

q

为20 kPa,村庄地表荷载

q

为10 kPa。

综上,可确定本次计算工况为:天然状态——自重+坡表荷载+正常地下水水位;暴雨状态——自重+坡表荷载+正常地下水水位+不同地下水水位变化幅度(1~4 m)。

3.4 滑坡稳定性计算

滑坡稳定性计算采用基于极限平衡理论和折线形滑移面的传递系数法,采用隐式解法进行。针对不同降雨强度下滑坡体内地下水水位变化幅度的差异,滑坡稳定性也会发生相应的变化。地雅园滑坡稳定性系数与地下水水位变化幅度的关系,见图4。

图4 地雅园滑坡稳定性系数与地下水水位变化幅度的关系图

由图4可见:

(1) 天然状态下,地雅园浅层滑坡处于稳定状态;强降雨作用下,滑坡体地下水水位抬升,滑坡稳定性下降,但处于基本稳定状态,可能向欠稳定状态发展。

(2) 地雅园潜在深层滑坡在天然状态下处于稳定状态;强降雨作用下,滑坡地下水水位抬升,处于基本稳定状态。

(3) 地雅园滑坡体内地下水水位的抬升,不论是对地雅园浅层滑坡还是潜在深层滑坡的稳定性都有较大的影响。特别是浅层滑坡,若遇持续强降雨,浅层滑坡体的地下水水位抬升,滑坡稳定性系数持续降低,有向欠稳定状态发展的趋势,可能会发生浅层蠕滑,导致地表及上部建筑出现开裂变形;此外,浅层滑坡局部表层土体以黏性土为主,渗透性较差,具有一定的相对隔水性,强降雨作用下,地下水水位抬升,局部地区可存在微承压作用,导致地表土体出现轻微的变形,使得上部承载较小的建筑墙体和硬化地面出现开裂变形。

(4) 地雅园潜在深层滑坡处于稳定-基本稳定状态,结合滑移面相对较缓,发生整体速滑的可能性较小,但若遇特殊降雨天气,地下水水位大幅抬升,滑坡体稳定性持续降低,考虑区内岩土体特征的差异性,可能会出现局部蠕滑,导致上部建筑及地表等发生变形破坏。

综上可知,地雅园滑坡在天然状态(正常水位)时处于稳定状态;在强降雨作用下,滑坡体内部地下水水位大幅抬升,滑坡稳定性降低,处于基本稳定甚至趋于欠稳定状态,结合滑移面相对较缓,存在浅层蠕滑的可能;同时,在坡表覆盖黏性土地区,由于地下水水位上升可能会使局部地区出现微承压现象,导致滑坡体出现蠕滑或地表局部差异变形,这与滑坡深部监测结果、地表建构筑物变形和地表裂缝展布特征等情况相符。

4 玄武岩台地型滑坡的综合防治技术

4.1 滑坡区的系统截排水工程设计方案

针对降雨入渗及地下水水位变化对玄武岩台地型滑坡稳定性的影响作用,该类滑坡防治可考虑采用系统截排水工程,以有效消除其不利影响,促进滑坡体稳定。

根据地雅园滑坡综合治理布局(见图5),滑坡区系统截排水工程包括滑坡体地下排水工程和坡表系统截排水工程,具体设计方案(见表2)如下:

图5 地雅园滑坡综合治理平面图

表2 地雅园滑坡系统截排水工程布局实施一览表

(1) 滑坡体地下排水工程:在地雅园滑坡区中部龙隍庙前侧梯田处修建一道长110 m埋石混凝土挡墙,采用梯形断面结构(顶宽为0.5 m、基底宽为1.5 m、墙体高为2.5 m、面坡为1∶0.3、背坡垂直、基础埋置深度为1.5 m),墙后底部顺走向设置一道排水盲沟(埋深为1.4~2.2 m、顶宽为0.6 m、厚为0.6 m、外设1∶1斜坡、内填20 mm碎石、外包20 cm厚砾砂反滤层和土工布、底部设30 cm厚黏土夯实层),以此促进现状泉点处地下水流的集中排泄和分流疏导。

(2) 坡表系统截排水工程:在地雅园滑坡区及周边地区修建系统性坡表截排水工程,滑坡后缘修建长250 m的A型坡顶截水沟,坡表修建长1 250 m的B型横向排水沟、长120 m的D型纵向排水沟组成的“交叉横列式”排水系统,滑坡中东部及前缘修建长1 660 m的C型纵向排水主沟直至底部,坡坎挡墙外侧修建长380 m的E型墙外排水沟。该区所有截排水沟均顺地形而建,修建过程中满足排水坡度要求,以利于地表水流的排泄。

(3) 配套系统:在地雅园滑坡区所有排水沟渠均设置连接通道系统成网,转折或沟型变化处设置集水(消能)池,所有排泄水流均通过设置排水通道至滑坡前缘底部溪沟和村庄区已有排水系统。

(4) 沟渠形式:沟渠以明沟形式为主,横切道路,沿路侧和居民区段设置为镂空盖板封盖的盲沟形式。

(5) 截排水系统设计:以滑坡防治工程等级为Ⅲ级,暴雨强度重现期按“10年一遇(

P

=10%)”降雨条件设计,以“20年一遇(

P

=5%)”降雨条件予以校核,以此确定沟渠断面尺寸及结构。

4.2 滑坡远程自动化监测网络体系建设

4.2.1 滑坡远程自动化监测网络体系结构

根据玄武岩台地型滑坡结构特征、蠕滑特性、场区地质环境条件,开展地雅园滑坡远程自动化监测网络体系建设,布设了网格型的坡表、地下、空中一体化的降雨-地下水-滑坡变形综合监测网络体系,见图6。

图6 地雅园滑坡远程自动化监测网络体系结构图

通过长期连续监测滑坡形变或活动特征及其相关要素,获取第一手真实可靠的数据资料,研究地雅园滑坡的变形破坏与活动规律,分析和评价其稳定性及发展趋势,并对可能发生的滑坡进行预警预报,为滑坡动态监控和精准防灾提供技术依据和决策支持。

根据安装的GPS监测站、沉降计、裂缝计、钻孔测斜仪、地下水水位计、雨量计和红外视频监控仪等监测仪器设备,基于GPRS无线网络,通过数据采集系统及无线数据传输终端,主控中心服务器可以发送指令控制各种监测仪器设备,包括开启、数据采集、闭合、工作状态反馈等控制操作,同时连续监测数据可以传输入主控中心服务器予以实时动态化曲线查询显示和系统分析,进而实现远程自动化连续监测控制与实时预警预报。

B.若A、B、C分别为C(s)、CO(g)和CO2(g),且通过与O2(g)反应实现图示的转化。在同温同压且消耗含碳物质均为1mol时,反应①②③的焓变依次为 ΔH1、ΔH2、ΔH3,则它们之间的关系为ΔH2=ΔH1+ΔH3

4.2.2 滑坡远程自动化监测网络体系建设

滑坡远程自动化监测网络体系按照我国《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》规定的要求建设,其网络体系布局和现场建设见图5和图7,具体监测内容如下:

图7 地雅园滑坡远程自动化监测网络体系现场建设图

(1) 绝对位移监测:采用GPS测量坡表三维(X/Y/Z)绝对位移量、方向及速率,即采用近方格型网布设5条纵向和4条横向测线,每条测线上测点不小于3个,共布设17套GPS监测系统(含基站)。

(2) 相对位移监测:重点监测变形部位裂缝、位移点与固定点之间的相对位移量,即在滑坡后缘(陡坎)地带布设2套沉降监测系统,中前部裂缝明显扩展处布设4套裂缝监测系统。

(3) 深部测斜监测:采用钻孔地下倾斜监测系统监测滑坡角变位与倾倒变形及切层蠕滑,即采用网格状布置3条纵向主测线、1条纵向辅测线和2条横向主测线、2条横向辅测线,每条主测线上测点不少于3个、辅测线上测点不少于2个,共布置13处测斜孔,其中2处为自动化测斜系统。

(4) 地下水水位动态监测:通过钻孔监测地下水水位的动态变化,分析其与滑坡稳定性的相关关系,即与深部测斜统一布局,采用网格状布置13处地下水水位监测孔,其中两条主滑剖面布设4处自动化监测系统。

(6) 视频监控:在滑坡中部空旷地带布设1套红外视频监控系统,实时查看滑坡区是否出现地表裂缝和岩土体局部坍塌、鼓胀、剪出以及建筑物或地面的变形破坏等现象。

4.2.3 滑坡远程自动化监测方法和技术要求

(1) 监测方法:采用定期监测与加密监测相结合的监测方法,按基本固定的时间间隔进行定期监测,如有突发性变化、异常变形、暴雨等情况则需要加密监测。

(2) 变形监测精度:根据滑坡变形量,确定监测误差应小于变形量的1/5~1/10。

(3) 监测频率:自动化监测系统自定义设置的监测频率为每隔1~3 h监测1次,强降雨期进行连续监测;人工监测监测频率为非汛期每隔15~30 d监测1次、汛期雨季监测频率为每隔1~5 d监测1次、非雨季监测频率为每隔7~10 d监测1次。

4.3 综合监测结果分析及滑坡稳定性评价

4.3.1 降雨和地下水水位的动态变化分析

通过对比日降雨量与地下水水位的变化关系(见图8)可知:滑坡区地下水水位的变化与降雨量较为对应,两者变化趋势大体一致,降雨期间滑坡体内地下水水位有抬升,雨止后滑坡体内地下水水位下降并恢复。而且,自2019年3月滑坡区系统截排水工程实施完毕后,滑坡区地下水水位的抬升幅度在1~2 m之间,相对前期未实施排水工程时的1~4 m要小,降雨后地下水水位恢复正常的速度也相对较快,这种情况在近两年4~9月雨汛期的表现较显著,同时2020年10~12月间地下水水位进一步降低,其相对往年同期的差异明显。

图8 日降雨量与地下水水位的变化关系图

由此可见,滑坡体内地下水水位受降雨的影响明显,雨期地下水水位抬升,雨后地下水水位逐渐下降,其变化幅度与降雨强度相对应,且滑坡区系统截排水工程的实施,有效降低了雨期地下水水位抬升的幅度,促进了滑坡体内地下水的排泄并缩短了其恢复正常的历时,有效促进了滑坡体的稳定。

4.3.2 滑坡区地表变形分析

滑坡区地表变形主要包括地表位移和滑坡体裂缝变化情况。通过对比地雅园滑坡区具有代表性的钻孔即滑坡中前部GPS04、中后部GPS12位移监测点的地表位移和坡体裂缝LF02监测点的滑坡体裂缝变化情况,其结果见图9和图10。

图9 地雅园滑坡监测点(GPS04、GPS12)地表位移的变化曲线

图10 地雅园滑坡监测点(LF02)坡体裂缝的变化曲线

由图9可见,2017—2019年3月地雅园滑坡区系统截排水工程完成前滑坡中前部地表位移变化存在向西南缓慢变化的态势,随着滑坡区系统截排水工程实施完毕,其坡表位移变化有逐渐变缓的趋势,变化速率逐渐降低,且滑坡中后部地表位移的变化幅度也相对较小。由图10可见,滑坡区现状展布裂缝相对位移的变化较小,未见明显扩大或延展迹象。

由此可见,目前地雅园滑坡区地表位移和裂缝的变化相对较小,通过实施系统截排水工程,有效地发挥了促稳作用,减缓了滑坡滑动趋势。

4.3.3 滑坡深部位移变化分析

通过对比地雅园滑坡区代表性钻孔ZDCX05即深部位移监测点的位移变化情况,其结果见图11。

图11 地雅园滑坡监测点ZDCX03深部位移的变化曲线(据布设于滑带处的测斜仪监测数据)

由图11可见,地雅园滑坡深部位移的相对变化主要呈现“钟摆型”来回振荡的变化态势,其变化幅度相对较小,未见明显的突变点,也未形成统一贯通的滑移面,目前滑坡整体深部位移的变化较小,滑坡体较稳定,这与滑坡地表位移和裂缝监测情况相互印证。

4.3.4 滑坡稳定性综合评价及发展趋势预测

通过对上述综合监测结果的分析可知,降雨和地表水下渗对该滑坡体地下水水位的变化有影响,在其作用下滑坡体内地下水水位抬升,对坡体稳定性有劣化作用。通过实施滑坡区系统截排水工程,滑坡体整体位移的变化较小,未见明显的变形迹象,说明系统截排水工程的作用效果明显,目前滑坡体基本稳定。此外,结合滑坡地表位移监测信息,利用三参数生长模型对该滑坡的稳定性进行预测,结果表明该滑坡处于稳定状态,见图12。

图12 地雅园滑坡稳定性预测

综上所述,实施滑坡区系统截排水工程能有效减少地表水入渗并促进排水,能最大限度地减少降雨和地表水入渗的不利影响,促进滑坡体稳定;同时,实施滑坡远程自动化监测,加强了实时监控和动态反馈,有效降低了其灾害风险。

5 结论与讨论

玄武岩台地型滑坡是一种具有非典型性质但又有代表性意义的滑坡类型,广泛分布于玄武岩台地区,降雨和地表水入渗是激发滑坡的主要因素。在分析嵊州市崇仁镇地雅园滑坡所处地质环境条件和基本特征的基础上,选择该滑坡典型工程地质剖面进行了细化剖析,分析了滑坡变形破坏、结构特征以及形成原因,并采用力学计算方法和极限平衡理论,研究了不同降雨工况条件下滑坡滑动失稳的灾变机制,此外,还探索了系统截排水工程和远程自动化监测技术用于玄武岩台地型滑坡综合防治的整体技术方法体系。

通过实例研究表明:特殊的地层结构和地形地貌条件促使了地雅园玄武岩台地型滑坡的形成,降雨和地表水入渗是触发该类型滑坡的关键因素,可致使滑坡体内地下水水位抬升,对滑坡体稳定性有不利影响,常引发局部差异变形或剪切蠕滑;通过实施滑坡区系统截排水工程,可有效截除地表水流,并促进地下水排泄,消除了降雨和地表水入渗的不利影响,提高了滑坡体的稳定性,同时建设滑坡区网格型的坡表、地下、空中一体化的降雨-地下水-变形综合监测网络体系,通过实时监控,强化了滑坡变形活动和稳定性发展趋势的远程自动化动态监控和及时反馈。综合可见,对于降雨引发的玄武岩台地型滑坡,采用系统截排水工程和远程自动化实时监测相结合的综合手段进行治理和监控,是一种可行且有效的综合防治技术方法。

猜你喜欢

滑坡体玄武岩降雨
玄武岩纤维微表处在高速公路预养护中的应用
降雨型滑坡经验性降雨型阈值研究(以乐清市为例)
浅谈滑坡体桥梁设计防护措施
渤海玄武岩地层防塌钻井技术
泥石流
2014年云南鲁甸MS65与云南景谷MS66地震滑坡灾害对比分析
天人合一的创境
贵州省习水县桑木场背斜北西翼勘查区构造情况
水布垭古树堡滑坡体成因分析及综合治理