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喀斯特山区中型浅层土质滑坡防治探讨
——以赫章县中营村营脚滑坡为例

2020-07-29李小玲

科技视界 2020年20期
关键词:第四系滑坡体粘土

张 忠 李小玲

1 研究区地质概况

1.1 地质环境

区内属侵蚀剥蚀中山沟谷斜坡地貌,地形呈北西高、南东低,平均坡度约15°;出露地层自上而下分别为:第四系残坡积层(Q4el+dl):黄褐色粘土、含碎石粘土;二叠系上统龙潭组(P3l):红褐色砂岩夹紫红色泥岩,产状为130°∠30°;二叠系上统峨眉山玄武岩(P3β):为灰黑色玄武岩,与上覆二叠系上统龙潭组基岩呈假整合接触。区内属六盘水断陷威宁北西向构造变形区,断层、褶皱构造不发育,整体为单斜构造;区内地下水类型划分为第四系松散孔隙水和基岩裂隙水;区内人类工程活动主要为切坡建房及农业耕作。

1.2 形态规模及边界特征

结合研究区实际,将该滑坡分为H1 和H2 两个区域。H1 位于营脚组坡脚下方,平面形态上呈“撮箕状”,滑体斜长230m,平均横宽140m,滑面至坡面厚约9.0m,规模约28.98×104m3,主滑方向为114°,属中型浅层土质滑坡。滑坡体后缘边界为上部陡缓过渡带区域,左侧为拉陷槽、冲沟,右侧为斜坡鼓凸区与外围槽谷区交界的山脊线,前缘为坡度小于5°的平台,H1 坡度约25°。

H2 位于营脚组,平面形态上呈“长舌状”,滑体斜长340m,平均横宽150m,平均厚度约7m,规模约35.7×104m3,主滑方向为112°,属中型浅层土质滑坡。该滑坡地形平缓,位于H1 后缘陡缓过渡带平台上部,H2 后缘边界为斜坡与上部陡坎交界带,左侧边界为凸出山脊线,右侧以土层厚度突变区为界,经现场勘查及钻探表明,右侧基岩埋深较浅,局部出露良好,左侧基岩埋深较深,土层较厚。

1.3 滑坡物质结构特征

H1、H2 滑坡体主要由第四系残坡积层(Q4el+dl)粘土、含碎石粘土组成,底部粘土含量高,碎石含量较少,平均厚度约8m,潜在滑面均为第四系残坡积层与下伏基岩的接触面。根据钻探显示,潜在滑面厚约10cm ~60cm,物质成分以软塑状粘土为主;滑床均为三叠系上统龙潭组(P3l)砂岩夹泥岩,岩层产状为130°∠30°,受一组“X”型节理裂隙剪切,产状为56°∠88°和165°∠85°,滑面与岩层呈斜切状。

2 滑坡成因及稳定性分析

2.1 成因分析

对H1 滑坡区域来讲,从内因上,滑坡体上下缓、中间陡,靠近剪出口陡坎集中发育,为滑坡的滑动提供了有利的空间条件;滑坡体为第四系残坡积层碎石粘土、粉质粘土层,结构松散,为滑坡的滑动提供了有利的物质条件;滑坡区存在丰富的地下水水源,长期浸泡滑带土,为滑坡的滑动提供了软弱面。从外因上,大气降雨入渗,一方面增加了滑体的自重,另一方面补给地下水,降低滑体的抗滑能力。

对H2 滑坡区域来讲,从内因上,滑坡体整体平缓,前缘为H1 滑坡,底部岩土结合面与H1 形成贯通,但岩土结合面倾角较平缓,发生整体滑移的可能性小。从外因上,大气降雨通过入渗,一方面增加了滑体的自重,另一方面形成地下水,加速对岩土结合面侵蚀、淘蚀作用,增加第四系土层的空隙度,从而增加了斜坡体发生沉降变形的可能。

经分析H1 存在进一步滑动的可能,H2 发生整体滑动的可能性小,但斜坡受降雨影响,存在发生进一步沉降变形的可能。H1 位于H2 的下方,当H1 发生滑坡,将为H2 提供较好的剪出空间,加剧H2 的变形。

2.2 稳定性评价分析

2.2.1 物理力学参数的确定

H1、H2 滑坡属于同一地层岩性,滑坡体岩土性质一致,岩土样物理力学指标根据室内实验、工程类别法,以及相关规范为参考的基础上,根据区内相关工程经验及试验数据取值。

天然工况下重度取17.44 KN/m3,设计工况下地下水位以下取饱和重度18.64KN/m3,地下水位以上取天然重度17.44 KN/m3。天然工况下抗剪强度取值为:滑带土内聚力c 值为23.08kPa,天然内摩擦角φ 值为9.25°;暴雨工况下抗剪强度取值为:滑带土内聚力c值为20.0kPa,天然内摩擦角φ 值为7.0°。

2.2.2 滑坡稳定性计算结果

根据建立的滑坡稳定性计算模型、计算工况以及确定的稳定性计算参数,选取两滑坡体的主滑剖面1-1和2-2,利用传递系数法计算其稳定性及剩余推力,计算成果见表1。

表1 滑坡稳定性计算成果表

2.2.3 稳定性评价

通过计算滑坡剖面的稳定系数,H1 在工况Ⅰ情况下,稳定系数为1.29,稳定性评价属稳定,在工况Ⅱ情况下,稳定系数为1.04,稳定性评价属欠稳定;H2 在工况Ⅰ情况下,稳定系数为2.31,稳定性评价属稳定,在工况Ⅱ情况下,稳定系数为1.86,稳定性评价属稳定,H2 在两种工况条件下斜坡皆处于稳定状态,结合现场实际调查情况,地表未见拉裂变形迹象,推测斜坡体上发生的房屋开裂主要因素为降雨入渗较厚的第四系土体后,受岩土结合面细砂砾层径流系数的突变,导致入渗水体静水压力和拖曳力的改变,致使土层支撑能力改变,房屋形成以垂直沉降为主的变形。计算结果与滑坡的变形情况基本吻合。

2.3 防治措施

根据滑坡稳定性分析与评价,H1 在工况Ⅱ条件下欠稳定,直接威胁当地居民,且H1 发生滑动,将诱发H2 的变形和滑移,因此其治理是非常必要的;H2 两种工况皆处于稳定状态,采取一定的排水措施,可以一定程度上缓解当地群众房屋的沉降。因此,H1 建议采用“抗滑桩”对滑坡进行支挡治理;H2 建议采用“截排水沟”进行治理,疏排地表水,一定程度上缓解房屋沉降变形。

3 结论及讨论

研究区滑坡地质灾害属中型浅层土质滑坡,滑坡引发因素主要为降雨入渗加剧土质斜坡体沿着可塑性粘土层向斜坡坡脚滑移。在设定条件下,不同分区呈现不同状态,在暴雨工况下,H1 处于欠稳定状态,滑坡可能性大,H2 在自然工况和暴雨工况条件下皆处于稳定状态。对该滑坡点可以采取工程治理方案,其中H1 建议采用“抗滑桩”进行治理;H2 建议采用“截排水沟”缓解地基沉降风险。由于地质灾害受外因如气候等影响较大,加之人为活动不断加强能改变区域地质环境,所以勘察难免有考虑欠周全因素。因此,针对滑坡地质灾害研究更多趋向于结合实际实时分析,并立即采取一定工程措施规避风险,保障受影响群众生命财产安全。

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