滑坡地质灾害工程治理分析
2021-11-02欧衡
欧 衡
(湖南省有色地质勘查局二一七队,湖南 衡阳 421000)
1 工程概况
某地区滑坡始发于上世纪八十年代,滑坡地质灾害致使山体出现大量裂缝,沿着滑坡周界连续分布,形成0.20m~3.50m的错台陡坎,造成3间泥砖房受损。2012年8月再次发生滑坡,损毁房屋2间。2017年6月28日,在连续强降雨过后山体出现新开裂变形,造成北侧居民楼后挡土墙开裂、前移,前缘剪出口土体对房屋进行挤压,两间房屋墙体倒塌、楼面倾斜。威胁41户183人生命财产安全,直接经济损失20万元,潜在经济损失1771万元。
2 地质灾害体基本特征
2.1 滑坡区地貌形态及边界特征
滑坡位于长塘村长塘组东侧山坡,地形总体为东部高、西部低,坡度25°~30°,坡向252°,主滑方向260°。滑坡前缘最低点标高93m,后缘最高点标高108m,最大高差15m。坡体植被主要为灌木和竹。滑坡后缘原为乡村道路,已弃用约10年。现路面见有拉张裂缝,宽0.1m~0.6m,可见深度0.5m~2.4m,延伸长度10m~20m,延伸方向160°~190°,无充填。滑坡后缘以拉张裂缝、陡坎为界,两侧以拉张、剪切裂缝为界,平面形态呈扁而长的椭圆形,如下图1所示。滑坡体横宽约150m,纵长约15m~20m,面积约3000m2,最大厚度7.5m,平均厚度约4.5m,体积约1.35×104m3。根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T 32864-2016),本滑坡属小型浅层牵引式土质滑坡[1]。
图1 滑坡区地貌形态
2.2 滑坡体变形特征
据调查,该滑坡始发于上世纪八十年代,地质灾害致使山体出现大量裂缝,沿着滑坡周界连续分布,形成0.20~3.50m的错台、陡坎,造成3间泥砖房受损。2012年8月再次发生滑移,损毁房屋2间,2017年6月28日,在连续强降雨过后山体出现大规模的开裂变形,造成北侧居民楼后挡土墙开裂、前移,滑坡中部树木歪斜,7月中旬当地政府组织对北侧坡体进行了应急削坡减载,减缓了灾情险情,但并未完全根治,目前滑坡体处于蠕滑变形阶段[1]。
2.3 滑坡物质结构特征
(1)滑体。滑坡体由残积含砾粘土组成,土体呈褐红色、灰黄色,粉质粘土,稍湿,呈硬塑-可塑状态,滑体在滑坡前、后缘及两侧较薄,在中部较厚。最大厚度7.5m,平均厚度约4.5m。
(2)滑带。滑带土由褐红色含砾粘土组成,湿,可塑-软塑,土质较均匀,厚度5cm~10cm。本次勘查中在浅井QJ3、QJ5中均揭露到,厚度为5cm~10cm。判断滑带依据:浅井QJ03中1.00m~1.05m处揭露滑带厚5cm~10cm,为褐红色含砾粘土。浅井QJ5施工至0.8m~1.10m段,揭露滑带厚5cm~10cm,为褐红色含砾粉质粘土,局部有水渗出。该滑坡滑动面在纵向上呈近似圆弧的折线,横向上为凹状,后缘近似于圈椅形。
(3)滑床。由于土层较厚,滑动面发育在土层中,滑床物质组成为含砾粘土,红褐色,可塑-硬塑状,土心呈柱状,工程地质条件较好。
2.4 滑坡水文地质特征
根据浅井施工情况,浅井施工期间恰逢雨季03#-07#浅井内均见少量积水,其中03#浅井在褐红色含砾粘土与灰黄色粘土交界处见水渗出。由于该滑坡滑体拉张裂缝多,渗透性较强,暴雨季节降雨易沿裂缝下渗补给地下水,造成水位迅速抬升,并在滑带附近汇集,降低滑带土物理力学性质,使其近于饱和状态,从而加剧变形乃至失稳。
3 滑坡治理工程施工要点分析
3.1 排水工程施工
排水系统主要是滑坡区域截排水,排水沟设计为浆砌块石,沟底M10浆砌块石砌筑。其施工主要包括基础开挖处理、沟底垫层和浆砌石砌筑,施工要点如下。
基础开挖。基础及边坡开挖应符合设计尺寸,应满足设计对开口线、边坡、纵坡、高程和座标的要求;基础开挖应采用先挖边坡后挖底板的“自上而下”的施工程序,边坡开挖中,应采用“先上后下”的施工程序;开挖后的基础须经业主、监理验槽合格后,方可进行下道工序施工。
基础处理。开挖出的基础、边坡必须进行碾压、整坡处理,并须取样试验,要求承载力必须达到要求。对原岸坡凹陷较低的基础地段,回填片石,以石屑、碎石填隙并洒水压实成型;在基础验收合格后,按设计、施工要求进行砌体施工,施工要求详见砌体施工技术要求。
3.2 抗滑桩施工
本滑坡治理工程的支挡方式采用抗滑桩,抗滑桩分两段、三阶段施工,分别为2700mm×4500mm型桩和2800mm×4800mm型桩。均采用3序施工,即开挖抗滑桩时,桩间跳隔2个桩位,待一序完后,再进行二序施工,以此类推。局部桩的开挖可与砼浇注同时进行,但要采取措施确保施工安全。
4 滑坡变形形成机制分析
4.1 地层构造
勘查区东南侧见小断层,走向180°,两翼岩层产状分别为:290°∠65°、300°∠25°;北侧坡体灰岩地层起伏较大,局部可见基岩露头,产状不明。
4.2 地形地貌因素
滑坡区属丘陵、斜坡地貌,滑坡前缘较陡,后缘多见土路,现成为地表径流通道,整体地形坡度25°~30°,滑坡滑动方向与地形坡向基本一致,为该处产生滑坡地质灾害提供了有利的地形条件。
4.3 地层岩性条件
场区地层为第四系含砾粘土、粘土,二叠系当冲组细粒砂岩、页岩和灰岩,其中砂岩、页岩在滑坡体内未揭露。通过钻探资料分析,该滑坡滑带未达到岩土交界面,为土层内滑动。土体为灰岩、砂岩风化残积,多为粘土和含砾粘土,结构不均匀,裂隙发育,渗透性差异较大,大量雨水入渗时粘土层作为相对隔水层,下渗地表水易在软弱结构面汇集、渗流,降低岩土体物理力学性质形成滑动带,这就有了滑坡形成的前提。
4.4 降雨因素
地表裂缝、陡坎发育,连续强降雨时,降水易沿裂隙渗入滑体,导致地下水位抬升,滑体的容重增大,同时浸润软化滑带附近岩土体,降低土体的抗剪强度,对滑坡的变形破坏起促进作用。汛期连续强降雨是该滑坡出现变形滑动的一个主要诱发因素。
4.5 人类工程活动
上世纪七八十年代开始,当地村民在坡脚切坡建房、坡体中部修路破坏了原始地貌,打破原有应力平衡状态,导致坡脚岩土体失稳,出现开裂等现象,后期未得到科学有效的防治,致使滑动范围规模不断扩大[2,3]。
5 滑坡防治工程建议
5.1 既有治理工程评述
滑坡体前缘断续见自建挡土墙,其中:北侧刘明珠屋后挡墙破损严重,削方时已拆除;刘四牛屋后为新建挡土墙,见轻微开裂变形。总之,滑坡前缘支挡工程较少,也未经过勘查设计,防治效果较差,未能起到应有作用。
2017年7月当地政府对北侧已滑塌坡体及周边的高陡边坡进行了应急削方减载,工程分两级放坡,纵长5m~10m,宽约70m,缓解了部分险情。但6-6剖面处的坡体并未经行削方减载且坡体未设置支挡工程,并未完全消除隐患。
5.2 治理工程方案布置原则
①以人为本,改善人类的生存环境;②一步到位,彻底消除滑坡地质灾害隐患;③注重投资效果,确保安全、经济、实效;④与新农村发展相协调;⑤科学合理,因地制宜。
5.3 治理工程设计参数建议
(1)安全系数选择。①工况Ⅰ:自重+地下水,KS=1.15;②工况Ⅱ:自重+地下水+暴雨,KS=1.05。
(2)设计参数值建议。根据岩土测试结果,滑带土抗剪强度反演分析,结合工程类比,设计采用的岩土参数建议值如表1所示。
表1 各岩土岩层相关参数建议表
表2 滑体及滑带岩土物理力学参数建议值表
(3)滑坡推力建议值。根据稳定性计算,建议设计时拟设挡土墙部位滑坡推力:4-4’附近取51.37kN/m,5-5’附近取86.82kN/m, 6-6’附近取75.76kN/m。
(4)其他设计参数建议值。建议防治工程设计使用表3所示参数。
表3 设计参数一览表
截排水设计暴雨强度按10年一遇设计,20年一遇校核。
5.4 治理方案建议
根据该滑坡体现状及勘查结果,治理方案一:重力式挡土墙+削方+格构护坡+截排水+监测综合治理方案;治理方案二:格构锚杆+截排水+监测综合治理方案。综合考虑施工可行性、工期及稳定性等多方面因素,建议采用方案一进行治理工程设计[2,3]。
(1)议在治理施工实施前,暴雨或连续降雨期附近居民加强地质灾害防范工作,必要时安全撤离。
(2)建议采用削方减载+格构护坡+挡土墙+截排水+监测综合治理措施,治理工程施工选在旱季进行。
(3)根据稳定性计算,建议设计时拟设挡土墙部位滑坡推力:4-4’附近取51.37kN/m,5-5’附近取86.82kN/m, 6-6’附近取75.76kN/m。
(4)截排水设计暴雨强度按10年一遇设计,20年一遇校核。
(5)建议在施工期及防治工程施工后进行专门滑坡监测工作,监测内容包括地表位移、裂缝监测、深部位移、地下水位监测,支护工程沉降位移监测,雨季加强人工巡视频次。
6 结语
综上所述,治理工程对保持当地社会的安定团结,消除居民的心理隐患有积极作用。通过项目的实施,不仅可以改善当地居民的生活条件,稳定人心,使其安居乐业,还可为区内的经济发展提供良好的外部条件,有显著的社会效益。