山体滑坡防治措施及危险性评价分析

【文章编号】:1672-4011(2008)04-0096-03

山体滑坡防治措施及危险性评价分析

张概文

(湖南省地质矿产勘查开发局四0二队)

　　【摘　要】:本文结合工程实例,在地质勘察的基础上,详细阐述了山体滑坡的地质特征、基本要素、变形机理和稳定性分析,并对该边坡的地质灾害危险程度评价进行了详细论述,提出了科学合理的边坡防护加固处理措施。　　【关键词】:山体滑坡;地质勘察;稳定性;危险性评价;防护加固

　　【中图分类号】:TU47　　　【文献标识码】:B1　地形地貌特征

四川省108国道穿越某段为一凹形斜坡,斜坡坡向约223°,坡度在10°～40°之间,上陡下缓,东西高,中间低,总体形态为中间微凹两侧稍凸的马蹄状地形。区内最大高程474198m,最低高程362157m,高差约11214m,由于滑坡推移及推覆,在坡体上形成大量的错动平台及滑坡鼓丘,局部形成陡坎,在坡体两侧边缘地带形成小型的冲沟。场地根据地形修砌石坎,形成梯田。根据其岩土特征分析,该地貌为山麓斜坡堆积地貌。

图1　边坡岩层节理走向分析图

012m～015m,切层性较好。节理裂隙发育的结果使岩体

的完整性和连续性遭到破坏,节理裂隙相互切割贯通,造成岩体内形成地下水通道,加剧了岩体的风化速度和风化

深度,增大了岩体的渗透性能。

4　滑坡基本要素分析

本滑坡区属于堆积层古滑坡,场区近南北约230m,近东西向长约45m～80m。滑坡体前缘位于一错动平台的后缘,前缘高程为37910m,后缘高程为47510m,相对高差9610m。斜坡倾向约223°,坡度在10°～40°之间,上陡下缓,东西高,中间低,总体形态为中间微凹两侧稍凸的马蹄状地形。由于滑坡牵引后缘形成错动台地,局部形成局部陡坎。该滑坡体滑体平均厚度约7195m,滑坡面积约1437511m2,滑坡方量约11348914m3,为一堆积层推移式中型滑坡。滑坡体基本情况见表1。

1)滑动带:通过布置于滑动轴线的探井揭露滑动带厚0140m～0170m,覆盖层中间部位碎石土骨架颗粒排列混乱,有明显错动痕迹、局部碎石颗粒表面可见滑动擦痕,土体含水量较上部为大,土体结构较松散。

2　地层结构

根据地质测绘和钻探、探井物探综合分析确定,区内岩土层分布从上至下主要为:①素填土、②碎石土、③基岩。

3　地质构造特征

滑坡场地一带,在区域地质构造上,附近无大的断裂构造。滑坡场地一带以单斜构造产出,地层产状倾向280°～300°,倾角40°～60°。构造裂隙较发育,主要发育两组:倾向60°～90°,倾角70°～80°;倾向320°～350°,倾角

60°～70°(见图1)。以剪裂隙为主,发育较长,不甚规则,

可见延伸长1m～2m,闭合状～微张开状,裂隙距一般为

表1主轴方向

(°)223

滑坡体基本情况一览表

滑坡体长

(m)232

前缘宽

(m)5812

后缘宽

(m)4214滑坡体厚度滑坡体体积

最小(m)最大(m)平均(m)(m3)

0162416719511348914

滑动成因滑坡体类型

下部牵引上部推移堆积层推移式中型滑坡

　　2)滑坡体:物质成分主要为泥质粉砂岩碎石、滚石,排列较混乱,一般粒径在20mm～100mm之间,局部夹粒

径200mm以上的块石,地表可见粒径在110m以上的滚石。滑坡体后部较多年代久远的坟墓墓碑发生前倾后仰、墓群发生错动等现象,说明该滑坡体为蠕动变形阶段。在前缘有一高115m,长约20m的浆砌石坎被整体掩盖。

3)滑坡床:通过钻探、探井揭露,滑床埋深在610m

～2418m之间,主要由强风化泥质粉砂岩及碎石土组成,强风化基岩岩石破碎,节理裂隙发育,通过物探剖面分析部分地段含裂隙水。碎石土呈灰黄色,以碎石、块石为主,骨架粒径在20mm～100mm之间,呈棱角状,粉质粘土充填,弱粘性,分布不均,土体结构呈松散～稍密状态。

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●地基基础和岩土工程　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　《四川建材》2008年第4期

4)滑坡轴:该滑坡体的滑坡主轴方向为223°,长约232m,滑坡体厚度约715m～2511m。

5)滑坡舌:滑坡体前缘地形相对平缓,高程在380m

滑动面力学参数按照室内饱和参与剪指标,同时考虑已滑剖面进行

抗剪强度参数反演计算综合确定c=8kPa,<=18°。

左右,地表石坎由于滑坡推移,局部被堆积层整体掩盖,向外凸出。

6)滑坡周界:沿地势起伏变化较大的衔接处形如簸簊状,滑坡周界基岩裸露,错落较明显。

7)滑坡鼓丘:特征非常明显,长约70m,宽约50m。鼓胀裂缝西北～东南向延伸,缝宽约2cm～5cm,可见缝深约10cm～20cm。

8)张拉裂缝:裂缝从滑坡后缘左边界呈缓弧线延伸至

　　根据多种手段勘察结果,参考本区其它已建工程相关物理力学指标以及滑坡治理经验,并依据《岩土工程勘察规范》中岩土物理力学指标取值原则,经综合分析,建议场区相关物理力学参数建议值见表3。

6　本滑坡地质灾害危险性评价

611　评价体系

右边界,缝长约40m,不连续,缝宽约10cm～20cm,可见深度约10cm～50cm。裂隙导致滑坡体后缘错落,形成

一较缓和的后缘台阶地形。

地质灾害危险性是指发生致灾地质作用的可能性。控制和影响地质灾害形成因素很多,但概括起来主要包括两个方面:1)地质灾害的基本条件;2)地质灾害的激发条件。根据影响地质灾害的形成条件,评价体系见图1。

5　滑坡变形机理与稳定性分析

511　滑坡变形机理

本滑坡地势北高南低,滑坡场区东北部为低山山麓,西南为山麓垄岗,地形坡度在10°～40°之间,为一环谷地形,具有相对独立的汇水单元。从地层岩性上分析,场地覆盖层为碎石土,下伏基岩为泥质粉砂岩。碎石土为透水层,基岩为相对隔水层。受大气降水影响,碎石土中孔隙水压力上升,碎石土与基岩间内摩力降低,在重力作用下外凸坡体向前推移。同时张拉区产生的土体裂缝加速大气降水的渗入,在基岩面形成积水,使其c、<值鄹降而促使其滑动。在20世纪50年代到80年代由于矿务局在滑坡体的东侧大量开办煤矿,开采煤矿后矿山的大量排水沿冲沟排泄冲蚀了古滑坡坡脚,形成了临空面,降低了古滑坡前缘抗滑力,加剧了滑坡的蠕动变形速度,导致古滑坡的复活。512　滑坡稳定性判定及岩土工程参数确定

采用滑坡稳定性计算方法(改变传递系数法),计算结果见表2。

表2

剖面稳定系数安全系数判定表3

岩土名称

①素填土

②-1碎石土(滑体)②-2碎石土(滑带)

③-1强风化泥质粉砂岩

图2　地质灾害危险性评价指标体系

612　评价因子选取

地质灾害危险性评价因子的选取主要参照文献[2]和

[4],并结合实际情况进行选取。历史活动程度选取按灾害

发育密度来反映———即平均单位面积发育多少处;潜在形成条件中则选取地形地貌———用地貌类型和河流切割密度

反映;地质条件———用易灾岩土的发育程度和活动断裂发育程度反映;植被条件———用植被覆盖率反映;人为条件———用耕地、采矿、工程建设活动程度反映。

613　危险性评价的数学模型

地质灾害危险程度可用危险性指数来表示,危险性指

不同工况下滑坡稳定性判定基本工况

110551125不稳定

工况二019141120不稳定

工况三018661110不稳定

数越高,说明未来发生地质灾害的危险性就越大。文中采用张春山的评价模型:

WXi=R1

1

LD+R2QD

LD=QD=

∑R(j)

j=1M

X(i,j)

相关物理力学参数建议值

抗剪强度Fak变形模量比重

)kPaE0/MPaGsc/kPa90220

840023503430

18303419237168

15040010002000

4412

21712171217521752175

R(j)

∑

j=

X(i,j)

2

其中,WXi为评价单元的危险性指数;LD为地质灾害历

史活动强度;QD为地质灾害活动条件强度;R1为历史活动条件的权值,取0142;R2为潜在条件的权值,取0158;R(j)为各关联因子的权重值;X(i,j)为各关联因子概化后的数据。

表4

灾害密度11

③-2中风化泥质粉砂岩③-2微风化泥质粉砂岩

各关联因子的关联度及权重值表地貌河流切割易灾岩土活动断裂类型密度发育程度线密度015730160175766017451860172985601132046011745950117172101168188

森林植被人为活动覆盖率程度01789947017438550118203601171414

注:由反演法分析滑坡体滑动面抗剪强度指标c=716kPa,<=

19°。根据试验结果,滑带土在天然状态下反复残余剪c=1615kpa°,<=18°,饱和状态下反复参与剪c=1212kpa,<=15°,

权重97

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614　危险性评价

利用上述评价模型,计算出该边坡的危险性指数WXi

=1165。根据区域内多个边坡计算结果,对危险性指数进

行分单元区划,共划分为3个等级(见表5)。从表中结果

可以看出:该边坡具有中度偏低危险,必须采取及时有效

的防治措施进行防护加固处理。

表5

地质灾害危险等级划分表危险性级别低危险

中度危险高度危险危险性指数

115

115～215

�215

7　滑坡工程治理方案建议

　　本边坡变形的滑动面主要为覆盖层碎石土与基岩结合部,边坡前缘滑面位于碎石土中。根据滑坡体物质组成及

(上接第95页)　跌坎挑角15°,跌坎高度4167m。

(3)下游护坦该工程泄洪采用面流消能,但因护坦系

砂卵石地基,为防止下泄洪水冲刷河床危及闸坝稳定,下游设护坦防冲。根据工程类比与有关经验公式计算,护坦长度为30m,首端厚度根据防冲要求为1120m,末端厚度

0166m。护坦中后设￠100mm@1500mm的排水孔以减少

渗透压力。护坦末端设坎使上部形成一个平均深度为118m的消力池。坝体采用C15混凝土埋块石,堰面及下游悬臂底板采用C20混凝土,护坦采用C15混凝土。

312

基础处理

坝址河床段弱风化基岩层埋深达5m左右,若清除全

部砂砾石,则投资大、施工难。经多方案技术经济比较,采用地下混凝土防渗墙方案,即将最上层厚118m～215m的松散砂卵石清除掉,而将坝基持力层置于中层稍密的卵石层上。坝踵以下浇筑地下混凝土连续墙防渗,厚115mC20砼,深入弱风化基岩以下1m～2m。防渗墙与上部坝踵设铜片止水。

313

坝体应力及稳定计算

该坝属软基上的溢流重力坝,参照《SDJ21-78混凝

土重力坝设计规范》和《SD133-84水闸设计规范》的规定及本坝实际情况,对以下2组荷载组合进行了计算。①基本组合:正常蓄水位静水压力+泥沙压力+坝体自重+扬压力+浪压力;②特殊组合:校核洪水位静水压力+泥沙压力+坝体自重+扬压力+动水压力+浪压力。根据规范规定,坝的应力采用材料力学方法计算,抗滑稳定计算采用抗剪强度公式,混凝土与卵石的摩擦系数f取015。河床部分坝体的计算成果见表1,坝基应力满足卵石层地基承载力要求,最大应力与最小应力比值及抗剪安全系数均满足规范要求。

表1坝体稳定及应力计算成果

荷载组合坝基应力/MPa平均应力最大与最小抗剪安全

上游面下游面/MPa应力比值系数K基本组合01112010460108021281120特殊组合

0106701060

0106311111116

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基岩埋深,建议治理方案为抗滑桩加排水;为防止变形失

稳,采用以抗滑桩为主的治理方案,同时在边坡及坡体两侧设置地表排水系统,减少地表水的入渗。抗滑桩进入基岩中风化一定深度,抗滑桩施工时应加强护壁,并注意排水。

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参考文献

[1]　DB42/169-2003,岩土工程勘察工作规程[S].[2]　GB50330-2002,建筑边坡工程技术规范[S].

[3]　白永华,张丹青.浅析黄土滑坡与滑塌[J].山西建筑,2005,31

(23):94-95.

314水力计算

溢流堰堰顶高程为183104m,堰长60m。泄洪计算根

据翻板门过水的机理,门上、门下分别按倾斜矩形薄壁堰和孔口出流两种方法计算过流量:设计洪水时洪水位

186134m,下泄流量1683m3

/s,单宽流量28105m3

/s,相

应下游水位181150m;校核洪水时洪水位187144m,下泄流量2291m3/s,单宽流量38118m3/s,相应下游水位

183110m。由于该坝属低堰,没有通航要求,为了降低消

能工投资并有利于漂浮物下泄,采用面流消能。闸坝跌坎高4167m,大于校核工况发生面流所必需的最小坎高2128

m。面流各区界水深、冲刷深度均按经验公式计算。因该坝

下游为钢筋混凝土护坦防冲,因而近似地按岩基河床计算冲刷深度。经计算,设计工况时下游水深大于第一区界水深而小于第二区界水深,发生自由面流,冲刷深度小于水垫,不会冲刷护坦,消能效果非常好;当校核工况时,下游水深大于第二区界水深而发生混合面流,冲刷深度略大于水垫,对护坦略有冲刷,但因护坦按抗冲设计,因此也是安全的。计算成果见表2。

表2

面流计算成果

运行工况

下游第一区界第二区界第三区界

冲刷水深水深水深水深深度设计洪水(p=5%)81827124910110109

6161校核洪水(p=1%)10121

8126

10105

10141

4结语

由于该工程采用了水力自控翻板门,闸门平时挡水发电,洪水期翻倒泄洪、冲沙,有效地减少了上游的洪水淹没损失及水库泥沙淤积,同时闸坝又采用地下混凝土连续墙进行地基防渗处理及面流消能,降低了工程投资。

这种设计对其他建固定坝淹没损失过大或在软基上建造低重力式堰坝的类似工程有一定的参考价值。经过多年洪水考验证明是安全可靠的,因此具有一定的推广意义。

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