黎作斌

(安徽省核工业勘查技术总院,安徽 芜湖 241000)

0 引言

滑坡是极为常见的地质灾害,具有突发性、破坏性大等特点,滑坡地质灾害较为频发,造成了严重的损失[1-3]。目前,有较多的专家、学者对滑坡灾害从变形特征、形成机理、危害性等方面进行了较多的研究[4-9]。滑坡的特征受地形地貌、岩性及其组合特征、气象影响较大。在滑坡稳定性分析中常用的方法为数值模拟分析法,通过建立数值模拟模型可快速、准确地对滑坡的变形机理和稳定性进行分析,对工程实践具有极大的指导意义[10-11]。

宣州区溪口镇天竺村蟠岭组滑坡治理工程位于宣州区溪口镇天竺村蟠岭组,2016年6月10日,由于受强降雨的影响,引发宣州区溪口镇天竺村蟠岭组发生滑坡地质灾害,损坏沟渠15 m,直接经济损失约0.6万元,灾情小。

1 工程地质条件

区域位于皖南山区腹地,侵蚀低山地貌,微地貌类型为自然斜坡及山麓地带。斜坡上部为残破基层,为灰黄色粉质粘土,含碎石,碎石含量5%～20%,粒径一般小于10 cm,少量粒径较大约20 cm,呈次棱角。厚一般为0.5～2 m左右,下部为基岩,岩性为砂岩,坚硬,岩层产状325°∠46°,节理较发育,主要节理有:①208°∠75°、②62°∠30°,为主要为中风化,强风化层较薄,厚0.5～1.0 m,岩体较稳定,上部残破基层现状基本稳定,在降雨作用下可能沿基岩面滑动。

滑坡地形总体上呈南高北低,滑坡前缘为一冲沟,冲沟切割较深,深度0.5～2.5 m,宽约1～4 m,沟底岩裸露或覆盖薄层的砾卵石、漂石。冲沟北侧为居民区,地形较平缓;滑坡所在自然斜坡坡度较陡,地形坡度角一般为25°～40°,坡表为坎状耕地,种植茶树,坎高一般0.5～2.0 m,宽1.0～2.0 m。滑坡纵向地形变化逐次为:房屋、水泥道路、冲沟及两侧浆砌块石挡墙、坎状耕地。

滑坡后缘受地形特征、陡坎变形控制,以耕地与自然林地分界线为界,左右两侧边界受地形特征、坡面变形特征控制,以变形裂缝分界线为界,近东西向呈圆弧放射状展开;前缘剪出口为冲沟南侧浆砌块石挡墙后侧。

图1 滑坡全貌

2 滑坡稳定性分析

2.1 滑坡破坏模式分析

根据现场调查,蟠岭组滑坡主要由残坡积物和砂岩组成,滑坡的滑动主要发生沿着残坡积物与砂岩的接触面的滑动变形。在人类工程活动扰动下,滑坡前缘进行了切坡,导致滑坡前缘出现了良好的临空条件,从而导致滑坡前缘坡体发生小规模的滑动并不断向上发展,具有典型的牵引式滑坡特性。

2.2 滑坡稳定性宏观判断

蟠岭组滑坡前后缘相对高差26.5 m,平均坡度25°～45°。通过调查,滑坡残坡积物主要为含碎块石粉质粘土,在滑坡后缘已经形成拉张裂隙,裂隙走向基本与边坡走向一致。由于滑坡前缘切坡,形成了良好的临空条件,有利于滑坡的进一步发展破坏。根据目前的情况分析,在天然工况下,蟠岭组滑坡基本稳定,但降水工况下,滑坡极易出现滑动破坏,威胁居民安全。

2.3 滑坡发展趋势分析

根据滑坡目前的裂隙发育情况,蟠岭组滑坡还处在蠕滑变形阶段,但滑坡前缘剪出口在人类工程活动影响下较为陡峭,在多次降雨影响下,已有强烈变形迹象,滑体局部已处于不稳定状态,暴雨及滑动面长期浸润条件下整体处于欠、不稳定状态。

蟠岭组滑坡目前处于蠕滑变形阶段,由于滑体为含碎石粉质粘土,滑体结构松散,透水性良好,滑坡的岩土体特性决定了降水入渗难度较低,在降水的润滑、增大容重影响下极易发生滑动破坏。

3 滑坡稳定性数值模拟计算

3.1 数值模拟计算模型及参数

Flac软件是目前岩土工程研究中常用的数值模拟计算软件,具有模型建立简单,计算效率高等优势,Flac软件利用拉格朗日有限差分原理,滑坡稳定性结果与实际情况较为符合。计算剖面选取坡体中部,模型边界采用固定边界条件,采用摩尔-库伦准则。

滑面抗剪参数取值为:天然:C=18.20 KPa;φ=12.9°;饱和:C=16.70 KPa;φ=11.5°。

滑体土:γ天然=19.50 kN/m3,γsat=20.50 kN/m3,基底摩擦系数取0.30,地基承载力取500 KPa。

滑床主要为中风化砂岩,岩体的主要物理力学指标:地基系数200 KPa/m;岩体内摩擦角35°,内聚力0.5 MPa,天然抗拉强度0.75 Mpa,弹形模量0.16×104Mpa,变形模量0.21×104Mpa,泊松比0.17,基底摩擦系数取0.35。

3.2 滑坡水平位移分析

滑坡水平位移云图见下图2,根据图2可知:滑坡具有典型的圆弧形滑动特性,滑坡的主要变形区域为滑动面以上的区域,滑坡的最大位移量位于边坡坡脚下部,其主要原因是,滑坡坡脚前缘受到切坡影响,具有良好的滑动空间,导致滑坡出现沿滑动面的滑动破坏。在暴雨工况下滑坡的水平向变形量最大值超过80 mm,整体变形较大。根据水平方向变形云图可知,坡脚部位发生最大的位移变形量,位移变形向上逐渐减小,表明:滑坡的变形破坏首先发生于坡脚,逐渐向上发展直至边坡完全破坏,是典型的牵引式滑坡,与现场调查结果基本一致。

图2 水平位移云图

3.3 滑坡稳定性分析

利用Flac软件模拟分别计算滑坡在天然、暴雨工况下的稳定性系数,,计算结果表明:在天然工况下蟠岭组滑坡稳定性系数为1.064,滑坡基本稳定,暴雨下蟠岭组滑坡稳定性系数减小为0.933,滑坡将可能出现大规模滑动变形,由于滑坡下方有多户居民居住,一旦发生破坏将造成较大的财产损失甚至是人员伤亡,因此,为了保证滑坡的安全性需及时采取治理措施。

3.4 治理措施研究

根据滑坡场地地质条件,结合地区经验及施工条件,建议对蟠岭滑坡采用削坡+挡墙对整个滑坡进行支档,确保滑坡的整体稳定,并结合地形条件在滑坡后缘上修建截水沟,因而对于滑坡建议采用削坡+挡土墙+坡面截排水沟综合防治措施方案。根据滑坡剩余下滑推力计算结果,如表1所示,设计挡墙长度为32 m,底部基础宽1.85 m,顶宽0.5 m,挡墙高4 m,基础为五通组砂岩,埋深约0.5 m。根据治理方案建立滑坡治理后的数值模拟计算模型,根据计算结果可以得到,采用削坡+挡墙治理后,滑坡的下滑力显著减小,抗滑力明显提升,根据最大主应力云图,滑坡未形成贯通的滑动面,滑坡稳定性得到提升。

表1 剩余下滑推力计算

4 结语

宣州区天竺村蟠岭组滑坡前缘临空条件良好,在降水条件下发生了滑动变形,具有典型的牵引式滑坡特性。为了分析滑坡的稳定性情况,采用数值模拟方法分析了不同滑坡的稳定性系数,结果表明:降水工况下滑坡稳定性系数显著下降,与实际情况基本一致,根据工程经验采用削坡+挡土墙进行支护,经计算支护后滑坡稳定性明显提升。因而对于滑坡建议结合地形条件在滑坡后缘上修建截水沟,采用削坡+挡土墙综合防治措施方案。