古蔺县漳德街道汽修厂滑坡稳定性分析及评价
摘要
关键词
滑坡;稳定性分析;地质灾害;变形特征
正文
引言
古蔺县彰徳街道汽修厂滑坡发生严重变形,导致滑坡后缘育英路滑塌断道,下部汽修厂挡墙、地坝及前缘房屋发生严重变形,滑坡有整体滑动的可能。严重威胁滑坡区崇文社区二组、十四组16户55人的生命财产安全,同时育英路滑塌断道严重影响周边林家铺子小区人员及道路车辆及行人出行安全。因此通过对古蔺县漳德街道汽修厂滑坡稳定性的分析及评价,为滑坡的治理提供依据。
1 地质环境条件
1.1 地形地貌
滑坡区所属地形为缓倾斜浅切割台状低山地貌,滑坡前缘高程约514m,后缘山顶约550m,相对高差约36m。滑坡所处区中部经过回填,为多级平台,平台宽约10~30m,后缘为公路外侧路堤斜坡,斜坡坡度约10°~35°,滑坡前缘临近古蔺河。
1.2 地层岩性
滑坡区出露地层主要为第四系人工填土层(Q4ml)、第四系残坡积物(Q4el+dl)、第四系崩坡积物(Q4col+dl)和侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩、砂岩互层(J2S)。
1.3 地质构造
滑坡区位于柏杨坪向斜南东翼,场地为一单斜构造,岩层产状约为30°∠14°,地层相对较平缓,未发现明显构造断裂带,场地较稳定。
1.4 水文地质条件
(1)地表水
滑坡内的地表水主要为滑坡后缘斜坡自然冲沟、滑坡后缘自来水管暴裂及后缘居民区的生活污水。地表水主要来自大气降水,由于滑坡区排泄系统损坏严重,造成滑坡地表水体较多。地表水部分沿上覆土体下渗,部分被蒸发,大部分往地势低洼处径流排泄至古蔺河;同时古蔺河水位的涨落对滑坡稳定性影响较大。
(2)地下水
滑坡区地下水的类型主要为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水两大类。滑坡堆积层孔隙水赋存于滑坡松散堆积土层中,以碎块石粉质粘土为主,渗透性差异较大,主要补给来源为大气降水,其排泄方式主要是下渗补给基岩裂隙水。基岩裂隙水赋存在节理裂隙发育的砂质泥岩及砂岩中,可分为风化裂隙水和构造裂隙水两类,受岩性及构造影响,分布不均匀,主要补给来源为上部松散介质孔隙水,其排泄方式主要以渗流排泄入下游低洼处。
2 滑坡体特征
2.1 滑坡规模及形态特征
滑坡呈似“圈椅状”,边界明显,滑坡体主滑方向约358°,与坡向基本一致,滑坡纵向坡长约60~100m,横向宽约180~225m,滑体厚度约5~12m,平均厚度约9m,滑坡面积约1.5×104m2,滑坡体积约13.5×104m³,属中型堆积体滑坡。
在滑坡左侧还发育有两处滑塌区,分别命名为滑塌区1、滑塌区2。其中滑塌区1纵向长约20m,横向宽约60m,滑塌厚度约5-7m,滑坡体积约6.0×103m³,属小型滑塌区。滑塌区2位于滑塌区1下部,纵向平均长约25m,横向平钧宽约50m,滑塌厚度约6.5-10.7m,滑坡体积约6.25×103m³,属小型滑塌区。
2.2 滑坡变形特征
滑坡后缘已形成明显的拉张裂缝,滑坡体内地面、房屋开裂严重,滑坡的初始形态基本形成,正处于蠕动变形阶段。滑坡后缘其变形迹象主要为地面张拉开裂、下错形成小台坎,下错高度约0.1m~0.3m;滑坡前缘为斜坡陡坎地貌,左侧修建房屋旁斜坡坡度较陡,右侧坡度较缓,地形分界明显,且在前缘居民房地坝前有明显鼓胀变形并在右侧有水渗出;滑坡左右两侧以两侧自然冲沟为界,其中左侧冲沟局部有变形开裂现象,右侧冲沟位置,局部主要变形迹象表现为土体下滑,并有土坎溜滑变形等现象,且常年有水渗出。
2.3 滑坡体物质结构特征
滑坡体物质为第四系填土层、崩坡积层含碎块石粉质粘土层,厚度一般约7.0~12.7m,上部为素填土,场区内连续分布。粉质粘土含量约70%~80%,呈软塑~硬塑状,韧性中等,干强度中等,较松散~稍密,碎块石含量约20%~30%,主要为砂泥岩碎块,粒径一般粒径2cm~0.8m不等,碎块石磨圆度差,多呈棱角状、次棱角状、片状等,分选性差。
根据钻孔揭示,在滑坡中部部分钻孔中有明显滑带,该滑带层因只在部分钻孔中有揭示,揭示大部分位于崩坡积含碎块石粉质粘土中,局部位置在素填土与下部崩坡积碎块石粉质粘土交界位置处。
根据钻探揭示,该滑坡滑床为含碎块石粉质粘土层(密实),侏罗系中统沙溪庙组砂岩、砂质泥岩(J2S),其中喊碎块石粉质粘土层局部含碎块石等,碎石母岩成分主要为灰褐色砂岩等,含量约20%~30%,粒径1~50cm不等,磨圆度较差,多呈棱角状、节柱状。粉质粘土呈硬塑状,稍湿,刀切有光泽,韧性中等,干强度中等,较密实稳定性较好。侏罗系中统沙溪庙组砂岩、砂质泥岩(J2S),主要矿物成分为粘土矿物,含少量云母及细砂,泥质结构,薄~中厚层状,其浅部岩体风化严重,其风化层较厚,易遭受水的侵蚀软化,失水易开裂崩解,中下部岩体一般完整,呈碎块状、短柱状,稳定性一般。
3 滑坡岩土物理力学参数
3.1 滑坡体土样试验
根据土样试验,滑坡滑体土体天然重度为19.8~20.2KN/m3,饱和重度为20.2~20.5KN/m3,天然抗剪强度值为C=16.67~17.67KPa,φ=15.2°~15.8º;饱和抗剪强度值为C=13.61~14.7KPa,φ=13.7°~14.5º。其中,天然密度及饱和密度试验成果及数理统计结果见表1。
表1 滑体土样试验统计表
指标 | 天然密度(g/cm3) | 饱和密度(g/cm3) |
界限值 | 1.98~2.02 | 2.02~2.05 |
平均值 | 2.00 | 2.03 |
标准差 | 0.02 | 0.01 |
变异系数 | 0.01 | 0.01 |
标准系数 | 1.98 | 2.02 |
3.2 滑带土样试验
根据土样试验,滑坡滑带土1、3天然重度为19.0~19.3KN/m3,饱和重度为19.5~19.7KN/m3,天然抗剪强度值为C=12.41~12.77KPa,φ=10.6°~11.3º;饱和抗剪强度值为C=10.25~10.55KPa,φ=8.6°~9.8º。其物理力学指标测试成果统计见表2。
表2 滑带土样试验结果统计表
指标 | 抗剪强度(天然) | 抗剪强度(饱和) | ||
内聚力(kpa) | 内摩擦角φ(°) | 内聚力(kpa) | 内摩擦角φ(°) | |
界限值 | 12.41~12.77 | 10.6~11.3 | 10.25~10.55 | 8.6~9.8 |
平均值 | 12.57 | 11.02 | 10.41 | 9.08 |
标准值 | 12.47 | 10.76 | 10.31 | 8.69 |
4 滑坡成因及破坏模式分析
4.1滑坡成因机制分析
第四系填土层、崩坡积层和下伏基岩(砂岩、砂质泥岩)组成的堆积层和接近饱和的粉质粘土层为滑坡的形成提供了物质基础。滑坡下部居民对斜坡切坡开挖修建造成斜坡上部平台出现裂缝,自行修建的挡墙变形,下部乡村公路、居民房屋出现开裂。加之滑坡后缘育英路自来水管暴裂未进行修复,大量自来水灌入斜坡坡体,造成多处变形加剧。强降雨雨水沿滑坡体变形裂缝下渗至含碎石粉质粘土层,形成临时性上层滞水,在水的长期作用下,局部土体物理力学性质迅速降低,开始蠕滑变形,造成前缘溜滑、挤压、后缘拉裂,拉裂缝的扩大、延展,形成更好的渗水通道。在雨水和地表水长期反复作用下,蠕滑加剧,滑坡特征逐渐清晰,形成完整滑面,后缘拉裂缝贯通,致使后缘道路发生滑塌断道、中部地坝开始发生变形破坏、前缘房屋挤压墙体发生大量开裂,且有倾倒的可能。由上分析可知,该滑坡主因是由于水的原因。
4.2 滑坡破坏模式分析
根据现场调查,滑坡区内变形迹象主要表现为滑塌、裂缝为主。从裂缝分布位置、走向及发育情况分析,滑坡最先变形出现在滑坡中部,随后挤压前缘,再逐级向后延伸扩张,现已慢慢扩张至滑坡后缘居民区附近,并且裂缝分布较多、凌乱且张开度较大大等特征。因此,汽修厂滑坡主要成因为切坡诱发,牵引滑坡中部土体溜滑推移下部居民房屋,形成滑坡;再外加后缘顶部自来水管暴裂、暴雨,地表水下渗,滑坡逐级向后牵引扩展至后缘道路内侧居民区一带,为一牵引式到推移式再转化为牵引式土质滑坡。
5 滑坡稳定性计算与分析
5.1 滑坡稳定性宏观判断
该滑坡后缘有进一步扩张变形范围的趋势,挤压滑坡前缘居民房屋有整体倒塌的可能。滑坡区主要以裂缝、溜滑下错变形特征为主,若受到降雨等外力影响,将有可能再次变形。且该滑坡没有较完善的排水设施,后缘地表水,全部沿垮塌区1下渗,水流进入粉质粘土层,形成临时性上层滞水,在水的长期作用下,局部土体物理力学性质迅速降低,有变形加剧的趋势。
5.2 计算模型与工况
计算模型主要根据各剖面勘探揭示的岩土体及滑带,结合地质条件和滑坡变形破坏特征确定滑动面。滑坡稳定性计算选择主滑方向上的典型剖面进行计算。
计算工况的选取按照滑坡勘查规范对应的工况I(自重工况)、工况Ⅱ(自重+暴雨工况)、工况Ⅲ(自重+地震工况)进行计算。
5.2 计算方法与参数选取
5.2.1 计算方法
滑坡体岩土组成以含碎石粉质粘土为主,潜在滑动面分部为素填土与崩坡积含碎块石粉质粘土位置以及基覆界面位置处,根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T32864-2016)推荐的传递系数法,分别计算滑坡的稳定性和推力。
5.2.2 参数选取
(1) 滑体重度
根据室内土工试验,滑坡滑体主要为含碎块石粉质粘土,其天然重度为19.8~20.2KN/m3,饱和重度为20.2~20.5KN/m3。
(2)滑带抗剪强度指标
根据现场调查该滑坡现处于整体变形~滑动状态,故根据滑坡勘查规范,F=0.95~1.00进行反演取值。通过对典型剖面在暴雨状态下,稳定系数取0.95进行反演计算,粉质粘土抗剪强度C为9.5~10.5KPa,φ为8.5~10.0º。
表3 滑带土抗剪强度参数综合取值表
指 标 | 天然状态 | 饱和状态 | |||
内聚力C(KPa) | 内摩擦角φ(°) | 内聚力C(KPa) | 内摩擦角(°) | ||
抗剪强度指标 | 室内试验值 | 12.41~12.77 | 10.6°~11.3º | 10.25~10.55 | 8.6°~9.8º |
反演分析值 | / | / | 9.5~10.5 | 8.5~10.0 | |
工程类比 | 11.0~13.0 | 9.0~12.0 | 9.0~12.0 | 7.0~10.0 | |
综合取值 | 12.6 | 11 | 10.4 | 9.1 |
5.3 滑坡推力及稳定系数计算
通过选取主滑方向上典型剖面进行稳定性计算,进行稳定性系数和推力计算成果统计。
5.4 滑坡稳定性综合评价
根据计算结果可知:滑坡整体沿滑动面剪出,典型剖面在工况一(自重)条件下处于基本稳定~稳定状态,稳定系数K=1.131~1.243,在工况二(自重+暴雨)条件下处于不稳定~欠稳定,稳定系数K=0.927~1.015,安全系数取1.10,最大剩余下滑力为462.92KN/m,在工况三(自重+地震)条件下处于基本稳定~欠稳定状态,稳定系数K=1.029~1.142。
6 结论
(1)通过宏观调查可知该滑坡处于蠕动变形阶段,遇到强降雨,滑坡处于欠稳定状态。
(2)滑坡主要成因为切坡修房诱发,受后缘顶部自来水管暴裂、暴雨,地表水下渗等因素影响。
(3)根据滑坡稳定性分析计算:在工况一(自重)条件下处于基本稳定~稳定状态,在工况二(自重+暴雨)条件下处于不稳定~欠稳定,在工况三(自重+地震)条件下处于基本稳定~欠稳定状态,与宏观判断基本一致。
(4)滑带土抗剪强度参数主要受降雨入渗和滑带土饱水程度的影响,因此,防治工程设计中,需重点考虑滑带土饱水的情况。
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