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浅析高边坡滑坡成因勘察与失稳机理

2020-09-10杨日辉

中国新技术新产品 2020年13期

杨日辉

摘  要:某高边坡施工开挖后,因受连续暴雨侵袭,先后形成滑坡并进一步加剧。根据高边坡的地质特点,迅速开展相应滑坡勘察工作,查明造成边坡滑坡的原因主要有3点。1)主控断裂带f1、f2、f3断裂组合控制。2)地下水渗入坡体造成岩土体抗剪强度下降,沿凌空面剪出。3)施工人为因素;同时勘察对分析了推测滑动面,为边坡岩土设计提供相应的岩土参数,滑面的空间状态;目前边坡运营良好,实践证明,勘察手段选择工程地质调绘、钻探等手段,同时创新性的把孔内电视技术应用在滑动面勘察中,查明了坡体主控结构面,揭示坡体形成滑移的空间分布状态,是行之有效的勘察手段。

关键词: 滑坡成因勘察;岩质高边坡;工程地质调绘;孔内电视;失稳机理;滑面分析

中图分类号:P642           文献标志码:A

1 边坡概况及滑坡发展、监测概况

某高速公路里程为K47+890~K48+525路堑左侧边坡,最大坡高约59 m,坡长635 m,为六级高边坡,线路走向约302°,边坡倾向32°;原设计情况:分级坡高10 m,各级坡坡率均为1∶1.00,分级平台宽度均为2 m;第一、二、四、五级坡采用锚杆格梁+客土喷播防护,第三级坡采用锚索框梁+三维网植草防护,第六级坡采用人字形骨架+三维网植草防护[1]。

2017年5月16日—6月20日(台风及连续降雨)监测发现边坡五级平台深层水平位移18号最大位移速率达到33.85 mm/d,

四级平台深层水平位移18号最大位移速率达到77.31 mm/d(20.5 m深度处)。

2 滑坡成因勘察手段

对于岩质边坡,表层坡残积体开挖后,基岩裸露,进行现场工程地质调绘,揭示不利结构面,是边坡动态设计不可缺少的重要一环;钻探揭露深层岩体风化程度以及岩土体取样试验,用于提供岩土体抗剪强度等岩土参数,同样也是不可或缺的;采用孔内电视,可以了解深层结构面的空间分布情况,对于受断裂控制的岩质边坡,可以知道断裂空间状态沿深度范围的变化情况;因此,采用点面结合,深度推进、内外验证的勘察手段与方法,是揭露查明滑坡成因与失稳机理的重要手段。

3 工程地质调绘与勘探

3.1 地层岩性

开挖坡面揭露依次为。1)六级边坡:坡残积粉质黏土、全风化花岗岩。2)五级边坡:全、强风化花岗岩、局部少量砂岩俘虏体。3)四级边坡:中风化花岗岩及中风化砂岩俘虏体交替出现。4)一至三级边坡:主要为中风化花岗岩,零星揭露砂岩俘虏体。

3.2 地质构造

地质构造主要为侵入接触及断裂带。侵入接触带为燕山期花岗岩侵入三叠系砂岩接触带,现场多见砂岩俘虏体及侵入不完全砂岩—花岗岩过渡带岩石。边坡受韩江断裂带影响,发育多组次生断裂带,区内以北北东向倾角40°~70°高角度断裂带为主,伴生北北西向高倾角次生断裂带。因边坡经过多次构造运动,边坡节理裂隙极发育,节理裂方向复杂多变。主要以北北东向倾角50°~85°节理面为主,也可见南西向高角度节理及北东向15°~25°节理面。

3.2.1 f1断裂:该断裂为控制边坡是否滑移的主控断裂之一

其性质为正断层,具张扭性,受多期构造应力作用,局部分光滑,断层面总体呈曲面状,在K48+200-K48+270一带产状为5°∠46-58°;在K48+050-K48+150一带产状变化为10°-20°∠65-68°;由于边坡倾向为30°,断层走向与边坡走向呈10 °~25°小角度斜交,基本顺坡向,岩性为黄色、褐色细粒花岗岩,局部见含有闪长岩包体的花岗岩,大部表现为碎裂花岗岩破碎带,切割花岗岩与砂岩侵入接触界面,岩体破碎,坡体开挖易于切割楔体方式滑塌,造成坡体失稳。

3.2.2 f2断裂:该断裂为控制边坡是否滑移的断裂之一

其性质为正断层,产状55°∠71°,由于边坡倾向为30°,断层走向与边坡走向呈25°小角度斜交,基本顺坡向,见断层碎裂岩,绿泥石化厚度大于15 cm,切割灰色、褐色砂岩俘虏体、中风化花岗岩与褐黄色中风化夹强风化细粒、粗粒花岗岩界面,岩体破碎,坡体开挖易以切割楔体方式滑塌, 造成坡体失稳。

3.3.3 f3断裂:该断裂为f1断裂之次级断裂,为控制K48+200-K48+240段边坡滑移的主要断裂之一

性质为正断层,弧形扭转,产状15°-30°∠40-43°,断面上发育厚度约3 cm~5 cm灰绿色断层泥,绿泥石化明显,遇水易泥化。岩体破碎,因断裂面倾角较小,坡体开挖易后易沿软弱结构面滑动,造成坡体失稳。

另外,边坡还揭露有f4~f7  4个断裂带,对边坡稳定性影响较小。

边坡范围内主控断裂为f1断裂带。控制边坡病害的断裂带为f1、f2、f3及其次生构造面。f1与f2切割造成边坡岩性破碎易形成楔体破坏,f3顺倾40°~48°,地下水渗入,岩土体抗剪强度下降,施工形成剪出凌空面,坡岩土体顺软弱构造面形成滑坡。

4 孔内电视技术

本次滑坡勘察在ZK1-ZK5共计5孔进行孔内电视工作。据孔内电视结果显示:ZK1号钻孔主要顺向结构面影响深度推测为7.32 m(倾向29.50°,倾角51.93°)、13.23 m(倾向27.80°,倾角58.36°);ZK2号钻孔该主要顺向结构面影响深度推测为24.45 m(倾向45.46°,倾角37.79°);ZK3号钻孔该主要顺向结构面影响深度推测为17.25 m(倾向23.7°,倾角45.38°);ZK4号钻孔该主要顺向结构面影响深度推测为26.73 m(倾向31.87°,倾角64.92°)、30.28 m(倾向43.28°,倾角61.11°);ZK5号钻孔该主要顺向结构面影响深度推测为19.07m(倾向27.51°,倾角61.23°)、20.95 m~22.27 m(倾向24.58°~27.83°,倾角74.48°~75.09°)。上述揭露与地质调绘资料基本吻合,因此可以判别该滑坡是受上述三组f1、f2、f3断裂结构面主控的工程滑坡。

5 滑面位置分析

滑面形态确定:滑坡后缘为现有堑顶裂缝处;滑面剪出口为二级坡脚及一级坡顶揭露砂岩-花岗岩接触带及断层岩软弱带。

滑面角度主要基于以下4个因素判定。1)主控断裂带及主控构造面倾向为北北东向倾角40°~50°,与坡面小角度相交。2)五级平台测斜孔测得13 m左右深度有位移突变点,四级平台测斜孔测得24 m左右有位移突变点,2个突变点与堑顶裂缝连线倾角50°。3)四、五级平台测斜孔钻探过程中在相应位移突变点位置出现断层破碎带。4)坡脚揭露部分顺倾低角度节理面。

综上所述,边坡滑面后缘位于现有堑顶裂缝处,后缘滑面角度50°,前缘滑面角度10°~15°,现有滑面剪出口在二级坡脚至一级坡顶处,滑体最大厚度约25m。

6 结论

滑坡的失稳机理,离不开3个因素,地质条件、水以及人的因素。滑坡成因勘察要有的放矢,勘察手段的选择就要有针对性,要根据边坡岩土体条件,采用相应的勘察方法。对于岩质边坡,勘察手段选择工程地质调绘、钻探结合孔内电视,查明坡体主控结构面,研究坡体形成滑移的空间状态,试验证明,是行之有效的勘察手段。

施工过程中特别要注意做好防排水,无论是土体还是岩体,在地下水的作用下,抗剪强度下降非常迅速,特别注意要在施工的过程中做好水的“防、排、截、堵、引”,切实降低岩土体的含水率以及合理安排施工进度,保证施工质量,才能保证岩土体的稳定。

该次勘察创新性的应用孔内电视手段在高边坡的滑坡成因勘察中,取得較好的验证效果,是值得推荐的勘察辅助手段之一。

f1与f2切割造成边坡岩性破碎易形成楔体破坏,f3顺倾40°~48°,地下水渗入,岩土体抗剪强度下降,施工形成剪出凌空面,坡岩土体顺软弱构造面形成滑坡。

参考文献

[1]K47+890~K48+525左侧路堑边坡防护施工图设计[R].广东省交通规划设计研究院股份有限公司,2017:11.