西吉县某黄土滑坡地质灾害设计探讨
摘要
关键词
滑坡;抗滑桩;稳定性分析
正文
西吉县某滑坡地处黄土丘陵区,地形复杂,地质环境相对脆弱。经现场调查和咨询当地村民,该滑坡体仍有蠕动、变形迹象,稳定性极差,危险性较大,危害程度比较严重。
1区域概况
1.1气象水文
西吉县某滑坡位于乡村道路北侧,坡脚下方有3户16口人及清真寺。该区大部分地区具有年降水量少,且受地形影响强烈,雨季集中,降水分布不均匀,蒸发强烈,全年平均气温低,项目区水资源贫乏,地表水主要来源于大气降水,水系主要为葫芦河,为黄河二级支流。发源于西吉县的月亮山,汇入甘肃省的庄浪县和静宁县,葫芦河沿途经过西吉县、原州区和固原隆德三个县。
1.2地形地貌
项目区地处黄土丘陵区,地势南低,北、东、西渐次增高。分布于六盘山西侧的葫芦河流域,海拔介于1970~2040m,高差约70m,自然山体坡度为15~30°,植被覆盖较好,覆盖率约为85%,山体自然植被主要以杂草为主。
1.3地层岩性
项目区主要出露地层为古近系清水营组以及第四系全新统地滑堆积体,从老到新描述如下:
古近系清水营组:紫红、棕红色泥岩、砂岩、砂砾岩为主,属内陆河湖相红色碎屑岩-膏岩建造,厚度0.5-1m。
第四系全新统地滑堆积体:该堆积体的形成与1920年海原8.5级大地震有关,地滑堆积物成分较杂,主要为粉砂质黄土,局部裹挟着古近系地层,整体呈松散、混杂状,厚度2-8m。
1.4岩土特性
项目区广泛分布在黄土丘陵区,组成黄土峁、梁及沟侧黄土台地。岩性为粉土质黄土及黄土状粘砂土,具大孔隙和湿陷性,垂直节理发育、具潜蚀,湿化性和渗透性等特性。降雨后易产生崩塌、滑坡等地质灾害,厚度2-8m。
2滑坡体基本特征
2.1形态特征
该滑坡的原始斜坡为自然山体,坡体植被主要为杂草,有农田分布。滑坡体顶底海拔为2027m和1978m,高差49m,坡长约250m,坡宽约200m,坡向135°,坡度约27°,滑坡体体积约为30000m3,规模属小型。滑面形态呈直线形,倾向与滑坡原始坡向一致,为135°,坡度25~35°,埋深2~8m,滑带土为软塑性黄土。
2.2周界特征
滑坡平面形态呈舌形,剖面形态呈台阶型,共分二级,。二级滑坡后缘呈圈椅状,后缘壁高0.5~1.2m,长约25m,后缘壁与滑坡体之间裂缝宽约0.25m,深约0.8m。一级滑坡后缘亦呈圈椅状,后缘壁高1~2.5m,长约35m,后缘壁与滑坡体之间裂缝宽约0.6m,深约0.8m。滑坡体结构较零乱,成分主要为第四系黄土,厚度较大,结构松散,呈软塑状,夹有古近系清水营组红色砂质泥岩、泥质砂岩夹砾岩、砂砾岩,滑坡体上可见有大量的张裂缝发育,宽0.1~0.5m,深0.5~1.5m,延伸6~20m;侧缘壁高0.6~2m,侧缘壁与滑坡体之间裂缝宽0.8~2m,深0.6~1.5m。
2.3变形特征
该滑坡体滑体沿着黄土与强风化泥岩接触面下滑而形成的土质滑坡,滑坡多发生于暴雨时期。房屋依山修建改变了原始坡体形态、梯田修建改变了原始坡体的水路,由于建房切坡使斜坡前缘出现良好临空面,破坏了坡体原始应力场、岩体应力调整,前缘为应力集中部位,在雨水的浸泡下,上部岩土体自重增加,抗剪强度明显降低,而且雨水顺着强弱风化接触面顺流,造成摩擦力下降,导致易产生滑动[1]。
3滑坡稳定性分析
根据滑坡变形破坏模式分析,该滑坡沿岩土界面附近形成的滑动带滑动,滑面呈折线形,固稳定计算采用折线型滑动面计算公式,按传递系数法计算剩余下滑力[2]。
根据滑坡区滑坡的变形特点,综合考虑滑坡产生的根本原因以及所处的位置,本次选择以下四种工况进行计算。
工况Ⅰ:天然工况;工况Ⅱ:暴雨工况;工况Ⅲ:地震+暴雨工况;工况Ⅳ:地震+天然工况
工况Ⅰ:采用天然重度、天然内摩擦角和天然内聚力。
工况Ⅱ:采用饱和重度、饱和内摩擦角和饱和内聚力[3]。
工况Ⅲ:采用饱和重度、饱和内摩擦角和饱和内聚力,地震力按照地震动峰值加速度的1.1倍赋值。
工况Ⅳ:采用天然重度、天然内摩擦角和天然内聚力、地震力按照地震动峰值加速度的1.1倍赋值。
根据《滑坡防治工程勘察规范》(DZ/T0218-2006),治理区滑坡灾害威胁3户16人的生命财产安全,地质灾害规模为小型,确定防治工程等级为Ⅲ级,按照滑坡稳定状态评分表,通过计算四种工况下稳定性系数对滑坡体状态进行评价。
工况一,稳定系数1.13,基本稳定;工况二,稳定系数0.97,不稳定;工况三,稳定系数0.93,不稳定;工况四,稳定系数0.96,不稳定;
通过定性分析和稳定性计算,滑坡整体在天然工况下处于基本稳定状态;在暴雨工况、暴雨+地震、天然+地震三种工况下处于不稳定状态,存在滑动变形的可能。
4设计方案比选
4.1方案一概述
本项目治理工程工程措施包括抗滑桩、削坡减载、截排水沟。
在滑坡体中上及下部各布设一排抗滑桩,抗滑桩载断面尺寸直径为1.3m,桩长上部一排为15m,下部一排为8m,桩心间距为2.5m,钢筋保护层厚度为70mm。为增强抗滑桩的整体性,在抗滑桩顶设置连梁。连梁为钢混混凝土梁,根据布桩范围,连梁宽1.3m,高0.5m,C30混凝土浇筑。削坡减载从2040m开始,第一层台阶高程为2030m,台阶宽5m,坡度28°;第二次台阶高程为2020m,台阶宽5m,坡度38°;第二次台阶高程为2005m,台阶宽7m,坡度36°;第四层台阶高程为1995m,台阶宽5m,坡度34°;第五层台阶高程为1985m,台阶宽度5m,坡度24°。排水沟工程在削坡后每层台阶布置一排截水沟;在坡体外围布置排水沟;最后布置一道汇水沟。这样既可以截住坡体外围的水流,又可将坡体自身的水流排出坡体,一截一排一汇,最大限度减小雨水对坡体的危害。
4.2方案二概述
本项目治理工程工程措施包括削坡减载、抗滑桩、挡土墙、截排水沟。
抗滑桩拟布设在滑坡中下方部位,高程约2004m处,桩顶与地面齐平。滑坡宽度80m内布设33根桩。拟采用机械钻孔成桩,抗滑桩载断面尺寸直径为1.3m,桩长15m,桩心间距为2.5m,桩嵌岩深度(嵌固段)不小于6m,钢筋保护层厚度为70mm,检查无误后用C30砼浇注。为增强抗滑桩的整体性,在抗滑桩顶设置连梁。连梁为钢混混凝土梁,根据布桩范围,连梁宽1.3m,高0.5m,C30混凝土浇筑。削坡减载与方案一相同。滑坡滑体前缘布置重力式毛石混凝土挡墙,总长115m。墙身高5.0m,墙顶宽1.0m,底宽3.646m,面坡坡率1:0.25,背坡坡率1:0.2,墙底坡率1:0.2,基础埋深1.729m。挡墙采用毛石混凝土浇筑,毛石含量不超过基础体积的20%,混凝土采用C25,每层混凝土厚度不大于30cm,毛石不得上下叠置。截排水沟与方案一相同。
4.3方案比选
综合二套方案的技术可行比选、施工可行性比选及工程概算可行性比选表明,方案二较方案一在技术上更为合理、施工难度较小、投资较小;方案二较方案一长远工程投资效益更为明显,具有可观的投入产出比。因此,确定方案二为本治理工程设计的优选方案。
5结语
①西吉某滑坡滑坡现状稳定性差。在降雪、降雨和外动力作用下,仍有下滑的趋势。②设计遵循“动态化设计,信息化施工”的思路,针对黄土类的滑坡,重点在治水,资金允许的情况下尽量布置抗滑桩。③搞清楚破坏模式,弄清楚地质灾害发生的原因,工程设计要留有一定的安全储备,以应对可能施工不到位带来的隐患。④滑坡滑体厚度在10m以内,属于浅层滑坡,滑坡运动形式为牵引式,此类滑坡可以采用抗滑桩工程,效果良好。
参考文献:
[1]尚慧,倪万魁,刘海松.宁夏回族自治区西吉县地震诱发型黄土滑坡发育特征与分布规律[J].水土保持通报,2012,32(05):28-31.
[2]刘旭栋.木里县畜牧局东侧滑坡治理工程研究[D].兰州大学,2018.
[3]王凤.紫阳县红椿镇老街滑坡稳定性分析及防治方案研究[D].西安科技大学,2014.
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