第三系粘土岩滑坡机理分析及稳定性评价

2023-12-27李文伟李惠贤

北方交通 2023年12期

刘畅,李文伟,李惠贤

(中交通力建设股份有限公司西安市 710075)

0 引言

第三系粘土岩属内陆河流、湖泊相沉积层,沉积历史较短,多为半成岩,岩土强度低,工程性质较差,具有膨胀性。第三系粘土岩遇水强度大大降低,在各种地质应力作用下,岩体完整性不断破坏,岩层层面结构强度不断降低,逐渐演化为滑动面,最终形成第三系粘土岩滑坡[1]。

1 工程概况

项目区位于云南省西南部、南畹河支流南兰河上游右岸,地处沟谷岸坡中下部地带及陇川盆地边缘山前地带,属南亚热带季风气候,雨量充沛、日照充足、热量丰富,四季不明显,干湿季分明。

由于夏季雨量充沛,加上第三系粘土岩破碎,物理力学性质较差,易形成软弱结构层,诱发滑坡等地质灾害。

2 滑坡的基本特征

2.1 滑坡分布形态及类型

该滑坡具有分次多级滑动的特点,根据滑动方向以及滑动时间不同,现将H1、H2、H3滑坡分别描述,如图1和图2所示。

图1 滑坡工程地质平面图

图2 H1滑坡后缘

H1滑坡是发育在滑坡最后缘部分的特殊变形体,其周界是不规则三角形,后缘以道路路面裂缝为界,前缘以滑坡滑动,堆积于耕地内滑体为界,左侧缘以滑坡裂缝指向为界,右侧以前缘冲沟为界。滑坡纵向长约60.0m,后缘宽约36.0m,前缘宽约20.0m。整体滑动方向大致为15°,坡度大约18°,滑体厚6.2～8.4m。H1滑坡所处路段滑动历史较早,于2008年发生第一次滑坡,公路管理部门对该段进行了抗滑桩、排水沟及路面铺装等处治。2018年6月发生第二次滑坡,出现路基半幅下沉,路面开裂、公路外侧斜坡出现塌陷、下错、裂缝等现象。目前,从整体上看可见明显变形迹象,滑坡右侧缘沿冲沟有滑动变形后形成的迹象。滑坡前缘变形滑动迹象明显,滑坡滑动后,滑体堆积于前缘耕地内,可观察到鼓胀现象。

H2滑坡四周变形特征表现为:后缘发育多条裂缝,左侧缘沿冲沟有滑动变形后的迹象,侧缘未见明显的裂缝,但从整体上看可见明显变形迹象。滑坡前缘变形滑动迹象明显,滑坡滑动后,滑体堆积于前缘耕地内,可观察到鼓胀现象。滑体后部有细小裂缝,尚未贯通,坡体上部裂缝由于牵引式多次滑动已经贯通,形成一凹陷的平台,平台两侧陡坎高1～1.5m,平台宽约15m,长约50m,紧接凹陷平台下部斜坡上还存在纵向的拉裂缝,长度约10m。滑体厚6.2～7.4m,平均厚度为6.8m,平面面积9450m2,由此估算的该滑坡体积约6.89×104m3,按滑体规模属于中层中型滑坡。

H3滑坡属于老滑坡解体后仍在活动的后半部分,滑坡呈不规则矩形,周界明显,后缘以道路路面裂缝为界,前缘存在两个剪出口,第一剪出口为村公路内侧水渠一线,第二剪出口为村公路下方均陡坎为界,左右侧缘以滑坡裂缝指向为界。滑坡整体滑动方向大致为16°,整体坡度大约13°,局部为陡坎。滑坡后缘高程1028m,最低点1001m,相对高差27m。纵向长约125.0m,横向宽约83.0m,滑体厚度6.2～7.4m。

2.2 滑坡体岩土特征

(1)滑体岩土特征

滑坡体岩土类型以第四系填土及含碎石粉质黏土为主。第四系填土层为素填土和杂填土,素填土主要成分为碎石、砂料,岩芯呈碎石及砂状,杂填土主要成分为黏土,岩芯呈土柱状,岩芯新鲜切面有土状光泽,可见少量建筑垃圾,干强度高,大部分呈可塑状态。含碎石粉质粘土,黄褐色、红色,可塑～软塑,结构松散。碎石含量15%～25%,粒径0.5～3.0cm,部分大于5cm,成分为强风化砂岩碎块。

(2)滑面及滑带土特征

滑带为第四系地层及粘土岩接触面附近,该层较为软弱,呈可塑～软塑状,局部钻孔可见近水平状擦痕。根据钻探揭露,滑坡滑动面深度6.2～7.4m,由各个控制点组成的滑动面呈近似折线形,总体形态与地形起伏一致。

(3)滑床岩土特征

滑床岩性以半成岩粘土岩为主,灰～深灰色,局部夹砂岩、漂石。岩芯多呈柱状,最大节长46.8cm,RQD约为70%～80%。砂岩夹层,岩心呈块状,局部风化为砂状。根据勘探工程揭露主要分布于第四系覆盖层下。

3 滑坡成因分析

(1)地层岩性条件

滑坡体所在斜坡上有5m厚的填土及第四系含角砾粉质黏土,下伏地层为第三系粘土岩,上部土体具有膨胀性,膨胀土内部具有各种各样的裂隙,由于裂隙的相互连通容易形成软弱结构面,下部粘土岩整体较为致密,是该地段的相对隔水层,形成“上软下硬”的地层结构[2-3]。

(2)降雨的影响

该滑坡再次滑动发生于7月,该地区属于亚热带季风气候,降雨量主要集中在7月到9月,降雨集中且雨量较大。雨水在膨胀土内的软弱结构面上集中,使土体抗剪能力减弱,逐渐形成滑动面。

另外公路发生沉陷一侧排水不畅,一侧边沟汇水直接流入滑坡体上的农田中,顺农田中的土沟水分渗入滑坡体中,加剧了滑坡的滑动。

(3)路基填方的影响

该处为公路填方段落,在滑坡的后缘造成了加载,人工加载后,软弱体承载力不足,引发地基破坏(H1),破坏后地基推动前沿滑体继续滑动。

综上所述,特殊的坡体地质结构和集中的降雨、路基填方共同导致了该滑坡的发生。并且由于膨胀性土的特性及气象水文条件导致产生滑动后,土体强度将继续衰减而产生连续破坏,出现多次滑动,直至达到新的稳定平衡为止[4]。

4 滑坡稳定性评价

4.1 定性评价

H1滑坡属于填方压力过大引发的地基剪切破坏,现状处于欠稳定状态。若雨季持续降雨条件下,整体会产生蠕滑变形,将处于不稳定状态。

H2滑坡属于填方间接引发临空面及直接增加荷载引发老滑坡沿临空的方向活动,现状处于欠稳定状态,若雨季持续降雨条件下,整体会产生蠕滑变形,将处于不稳定状态。

H3滑坡属于后方加载及前部解体、开挖,引发老滑坡继续活动。现状处于欠稳定状态,若雨季持续降雨条件下,整体会产生蠕滑变形,将处于不稳定状态。

4.2 定量评价

岩土试验取样具有较大的随机性,而且受取样条件、试验条件的限制,很难给出与实际情况完全相符的强度指标,故滑坡稳定性计算参数拟采用反算С、Ф值。

经现场勘察发现,H2、H3滑坡后沿变形特征、前沿剪出口均较明显,剪出口对应一个滑动面,故本次反算主要以对应滑动面建立模型。在勘察中发现:H2滑坡9-9’后缘出现拉张裂缝,前沿冲沟沟岸坍塌、耕地鼓张,变形最为明显,故反演时选用 9-9’剖面;H3滑坡2-2’后缘出现拉张裂缝,下错最为明显,故反演时选用2-2’剖面;H2、H3滑坡反算С、Ф值见表1。