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水文及工程地质勘察在滑坡灾害治理工程中的应用

2021-11-30杨宇祥

世界有色金属 2021年21期
关键词:粉质水渠泥质

杨宇祥

(广东省核工业地质局二九二大队,广东 河源 517000)

滑坡灾害是自然界常见的自然灾害之一,其诱发因素复杂,对人类的生命安全及财产安全损伤巨大。滑坡灾害的治理需要充分了解治理区域的水文及工程地质条件,才能更加合理的确定治理方案[1,2]。因此,本文以某滑坡的治理方案编制为例,分析水文及工程地质勘察在滑坡灾害治理工程中的应用。

1 水文地质条件

1.1 地表水

研究区附近无地表水体,在海拔约160.7m~161.1m山腰处,有一由北往南开挖的土质平台,为修筑灌溉水渠所开挖,平台宽约2m~6m,水渠长度290m,宽约1.0m~2.5m,为土质水渠,未做“三面光”处理。

1.2 地下水位类型与补径排条件

根据地下水的赋存条件、水动力特征,结合研究区含水介质的组合状况,研究区地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙水两种类型。

1.2.1 松散岩类孔隙水

主要赋存在坡残积土层中,主要受大气降水补给,但补给量较小,由于坡体较陡,地下水径流路径短,具即补即排的特点。

1.2.2 基岩裂隙水

研究区主要由泥质粉砂岩组成,在区域地质构造影响和长期风化作用下,岩石层理、裂隙、节理发育,大气降水容易沿着层理、裂隙下渗,赋存于基岩裂隙内,对边坡稳定十分不利。

地下水补给源主要为大气降水,以蒸发和径流方式排泄。研究区降雨量充沛,补给范围大,补给条件较好;径流形式以垂直下渗循环为主,地下水以孔隙水和裂隙水为主,地下水的渗透性弱,径流条件较差;孔隙潜水和基岩裂隙水相互间有一定的水力联系,一般仅在雨后一段时间含水层饱水并开始向下游排泄,径流途径短,多排泄于附近河流及相邻低洼处。当降雨停止后,随着蒸发作用的加剧,含水层逐渐失去水份,直至干涸。

1.3 地下水位及其动态变化

研究区地下水位的变化与地下水的赋存形式及排泄、补给方式关系密切,由于大气降水是地下水的主要补给来源,而每年的5~9月为本区的雨季,大气降水丰沛,故该时段水位将明显抬升,而在冬季因降水减少,地下水位随之下降。边坡场地地表水系不发育,自然排水顺畅,雨季时水量较丰富。边坡场地地表水主要是雨季随丘坡的片流水。勘察期间的静止水位埋深2.8m~19.4m(高程介于149.0m~156.0m)。地下水位受大气降水、自然排泄、蒸发等因素影响而发生升降,雨季水位上升,旱季水位下降,地下水位年变化幅度不大,水位动态变化一般为1.00m~2.00m;研究区周边未见污染源。总体上研究区水文地质条件属简单类型。

1.4 地层的透水性分类

研究区边坡岩土层主要为坡积粉质黏土层、残积粉质黏土层、全风化泥质粉砂岩及强风化泥质粉砂岩,根据研究区区域工程勘察经验,坡积粉质黏土层、残积粉质黏土层为弱透水层,全风化泥质粉砂岩及强风化泥质粉砂岩为中-弱透水层。

2 工程地质条件

研究区内岩土体根据工程地质分类主要为坡积粉质黏土层、残积粉质黏土层、全风化泥质粉砂岩及强风化泥质粉砂岩。根据岩石风化程度及工程物理力学性质自上而下可划分为:

(1)第四系坡积层:

粉质黏土<1>:灰褐色、褐黄色、褐红色,稍湿,可塑~硬塑状,主要成分为粉黏粒,粘性一般,夹少量的碎石,大小3cm~6cm,含量5%~10%,分布不均,为坡积土。全场地分布,各孔均揭露到该层,揭露厚度0.9m~6.8m,平均厚度3.39m,层顶标高152.40m~174.20m,层底标高149.90m~171.00m。该层进行标准贯入试验8次,实测标贯击数18~28击,平均值23.1击。

(2)第四系残积层:

粉质黏土<2>:灰褐色,呈硬塑状,稍湿,主要成分为粉粘粒,土质较纯,韧性差,干强度一般,为残积土。除ZK9外,各孔均揭露到该层,揭露厚度0.9m~8.1m,平均厚度3.32m,层顶标高149.90m~171.00m,层底标高143.40m~168.40m。该层进行标准贯入试验7次,实测标贯击数32~39击,平均值35击。

(3)白垩系上统灯塔群:

全风化泥质粉砂岩<3-1>:黄褐色、棕红色、紫红色等杂色,稍湿~湿,原岩结构尚可辩认,岩芯呈坚硬土柱状,局部为硬塑,岩芯采取率高,土质较均匀,以粉质粘土为主,夹粉砂,合金钻头干钻可钻进。除ZK9外,各孔均揭露到该层,揭露厚度2.10m~13.30m,平均厚度6.31m,层顶标高143.40m~163.40m,层底标高137.00m~159.60m。该层进行标准贯入试验10次,实测标贯击数41~59击,平均值49.4击。根据岩石风化程度结合本地区勘察经验判定,岩石属于较软岩,岩体基本质量等级为Ⅴ级。

强风化泥质粉砂岩<3-2>:灰褐色,原岩结构大部分已破坏,矿物成份显著变化,岩石风化强烈,裂隙稍发育,岩芯碎块状、半岩半土状,合金钻头干钻可钻进。

除ZK3、ZK4、ZK10外,各孔均揭露到该层,揭露厚度3.60m~19.2m,平均厚度8.70m,层顶标高142.50m~160.00m,层底标高136.80m~151.60m。根据岩石风化程度结合本地区勘察经验判定,岩石属于较坚硬岩,岩体基本质量等级为Ⅳ级。

3 研究区地质灾害体现状

地质灾害体现状:

根据工程地质测绘及调查,研究区分为水渠平台上方山体灾害和水渠平台下方边坡灾害。

(1)水渠平台上方山体。

水渠平台上方山体坡度18°~35°,局部较陡,可达50°,坡底高程160.7m~161.1m,坡面植被以松树、灌木及杂草为主。勘查区山坡中部为山谷,强降雨时,该处山谷易汇集大量雨水,最后流入水渠。在钻孔ZK14附近、水渠平台上方有1处小崩塌(BT1)。BT1崩塌位于钻孔ZK14附近、水渠平台上方,详见工程地质综合平面图。崩塌上部位于海拔164.0m的位置,崩向121°,上部宽约4m,下部宽约8.5m,沿主崩方向长约4.0m,崩塌物为坡残积粉质黏土,为土质崩塌。BT1为老崩塌体,从现场看,该崩塌属于浅层土质崩塌,估计崩塌方量为20m3,属于小型崩塌。力学性质上看,崩塌发生的主要原因为由于坡脚修建水沟,崩塌体前缘临空,极端降雨条件下,雨水进入边坡体,减小了土体的抗剪强度,增大土体重力,土体沿不利方向剪出崩落。

(2)水渠平台下方边坡。

边坡坡度22°~45°,研究区所在的虎形屋居民区位于边坡坡脚,边坡长度约275m,坡脚高程为152.1m~153.9m。工程区坡面总体地表植被繁茂,水渠平台以下坡面植被以竹子为主,灌木、蕨类发育。由于削坡建房,坡脚开挖形成边坡,近似直立,高度0.5m~2.5m,调查中暂未发现土体崩落现象。边坡建有4处挡土墙,总长度84.63m,浆砌片石结构,挡墙结构完好,未发现裂缝、变形现象,挡墙完整性较好,现状挡土墙是稳定的,设计可适当予以保留。

4 治理方案

对于该地质灾害治理,既要考虑对已发生的小崩塌体进行治理,又要考虑对潜在不稳定边坡体进行防治。根据边坡体的地质环境条件、崩塌体高度、宽度及周边环境状况,崩塌体治理措施建议以下两种:

(1)方案一:平台水沟“三面光”+截排水系统+护脚挡墙+监测。

平台水沟“三面光”:提高水沟抗冲性,避免雨季水沟内流水渗入平台以下边坡,提高边坡稳定性。

护脚挡墙+截排水系统:增加边坡稳定性,防止边坡(面)受水浸泡产生静水压力及动水压力,使边坡失稳。

监测:以变形监测为主,监测内容包括位移(水平、垂直)、裂缝充水情况,根据监测结果,对可能发生崩塌的时间、崩塌可能的运方向及路径、规模、造成的损失范围、威胁的人群及财产做出预判,提出危险性预警[3]。巡视监测应对地表裂缝等各种变形迹象进行巡视检查、拍照和记录。

(2)方案二:平台水沟“三面光”+格构梁+锚杆(锚索)+护脚挡墙+监测。

锚杆(锚索)+格构梁:加固边坡,增强边坡的抗滑力和整体稳定性。

护脚挡墙+截排水系统:增加边坡稳定性,防止边坡(面)受水浸泡产生静水压力及动水压力,使边坡失稳。

依据经济合理、安全可靠原则,结合研究区潜在地灾体现场实际,推荐采用“方案一”进行治理,建议设计对以上方案充分的在技术、经济方面进行分析对比,择优选用。

5 结语

综上所述,研究区水文地质条件和工程地质条件是滑坡灾害治理工程编制的基础依据,也是确定治理方案主体思路的主要参照指标。根据对研究区地质灾害特征及水文地质条件和工程地质条件的了解,结合经济投入等,认为“平台水沟“三面光”+格构梁+锚杆(锚索)+护脚挡墙+监测”的治理方案更加合理。

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