四川山體滑坡穩(wěn)定性與工程處理

PAGE42PAGE10XX滑坡穩(wěn)定性分析與工程處理1前言XX滑坡（見圖1）位于四川瓦屋山水電站廠址區(qū)?；绿幱趶S址區(qū)周公河左岸，滑坡前緣右側(cè)屬副廠房開挖區(qū)。該滑坡是在持續(xù)暴雨的情況下，于2004年9月16日產(chǎn)生變形蠕滑拉裂，至次日滑坡后緣裂縫最大寬度0.10～0.20m，垂直位移達(dá)0.20～0.30m。2004年10月12日上午9時出現(xiàn)大面積滑坡，至下午2時除局部仍在滑動外，整體基本穩(wěn)定。由于滑坡體前緣右側(cè)為瓦屋山水電站副廠房開挖區(qū)，滑坡的產(chǎn)生直接影響副廠房邊坡的穩(wěn)定。2滑坡基本概況XX滑坡所處位置原為一古滑坡體，其主要依據(jù)有：①滑坡體前緣沿主滑方向覆蓋在周公河Ⅱ級階地之上的長度（40～100m）遠(yuǎn)大于本次滑坡的最大水平位移量（8～10m），②滑坡后緣及兩側(cè)緣存在明顯的滑坡微地貌特征。本次滑坡是在原古滑坡的基礎(chǔ)上的大部分復(fù)活。復(fù)活體范圍主要集中在古滑坡的右半部分，約占古滑坡體平面面積的73%。2.1古滑坡概況古滑坡主滑方向與該段河流流向近于垂直。滑坡經(jīng)后期改造及公路開挖，地貌特征不明顯，左側(cè)緣以沖溝為界，右側(cè)緣以右側(cè)基巖陡坎為界；后緣位于斜坡后部，以本次滑動后緣拉裂縫為界，距山脊分水嶺距離60～80m；前緣伸入周公河Ⅱ級階地?；马樦骰较蜷L250~270m，寬140~170m，鉆孔揭示滑體厚度9.90~27.20m，方量約32×104m3?；缕矫嫘螒B(tài)呈扇形，后緣滑坡地貌特征不明顯，左側(cè)見滑坡平臺與階坎，階坎高5～8m。滑體地形總體以斜坡為主，一般地形坡度10~25°。據(jù)地質(zhì)測繪、調(diào)查及勘探表明，該滑坡前緣已覆蓋在周公河左岸Ⅱ級階地上，階地上部為冰水堆積（Q3fgl）之漂卵礫石夾砂土層；下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）之泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層砂巖、泥灰?guī)r。經(jīng)廠壩公路及進(jìn)廠施工公路開挖，在滑坡前緣及左側(cè)堆積了大量人工棄渣。2.2古滑坡復(fù)活概況本次滑坡是在古滑坡的基礎(chǔ)上的部分復(fù)活，復(fù)活體位于古滑坡的右半部分。滑坡主滑方向總體與該段河流流向近于垂直?；碌孛蔡卣髅黠@，左側(cè)緣以左側(cè)拉裂縫及新建廠壩公路為界，右側(cè)緣及后緣與古滑坡邊界相同，分別以右側(cè)基巖陡坎及后緣拉裂縫為界，滑坡后緣距山脊分水嶺距離60～80m，形成階坎地形，階坎高一般0.5~1.0m，拉裂縫寬0.30~0.40m；前緣伸入周公河Ⅱ級階地，剪出口高出河水面約23～29m（高程約800～805m），前緣施工公路最大水平位移達(dá)到8~10m。滑坡體中部及后緣見數(shù)條縱、橫向拉裂縫及滑坡階坎，延伸長度一般40~50m，最長達(dá)100m以上，裂縫寬度0.10~0.50m不等，滑坡階坎高一般0.2～1.0m，右側(cè)緣最高達(dá)5m?；卵刂骰较蜷L250~270m，寬80~120m，鉆孔揭示滑體厚度9.90~27.20m，方量約23×104m3?；缕矫嫘螒B(tài)呈舌形，后緣具圈椅狀地形，滑體地形較平緩，以斜坡為主，地形坡度10~25°。據(jù)地質(zhì)測繪、調(diào)查及勘探表明，該滑坡前緣部位原為周公河左岸Ⅱ級階地平臺，階地上部為冰水堆積（Q3fgl）之粘土夾礫石，下部為砂卵礫石層；下伏基巖為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J3p）之泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖夾薄層砂巖、泥灰?guī)r。巖層產(chǎn)狀N6～25°E/SE∠9～18°，其走向與主滑方向近于正交，傾向坡外。目前，滑坡前緣及左側(cè)經(jīng)廠壩公路及進(jìn)廠施工公路開挖堆積了大量人工棄渣。據(jù)勘探表明，該滑坡為一基巖順層滑坡，主要沿泥灰?guī)r、粉砂質(zhì)泥巖等軟弱面產(chǎn)生滑動?；嫜刂骰较騼A角13～17°，與巖層面傾角基本相同?；麦w組成物質(zhì)上部為粘土、粘土夾塊碎石，下部為解體泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等假基巖?；瑒訋檎惩翃A少量礫石，擦痕、鏡面明顯?；庐a(chǎn)生后，目前鉆孔揭示地下水位較低，終孔水位埋深均在滑床以下，滑坡中、后緣位于滑床以下3.3～5.4m，前緣位于滑床以下12.4～19.1m?；w內(nèi)及周邊未見地下水出露。3滑坡體物質(zhì)組成及物理力學(xué)特征據(jù)勘探資料，滑坡體物質(zhì)上部為粘土、粘土夾塊碎石，下部為假基巖；滑床物質(zhì)為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖及砂巖等，靠前緣一帶滑床為Ⅱ級階地冰水堆積之漂卵礫石夾砂土層；滑坡后緣及側(cè)緣一帶基巖裸露，以侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組之粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾薄層砂巖等為主。鉆探及試驗成果表明，滑坡體上部粘土夾塊碎石，天然含水量為24.6%，天然密度2.02g/cm3，大于0.075mm粒徑含量占6.7%，粘粒含量占39.6%，飽和度98.0%，液性指數(shù)0.14，孔隙比0.68，屬硬塑狀粘土夾少量塊碎石；塊碎石成分以泥質(zhì)粉砂巖為主，塊徑一般5~10cm，個別達(dá)70～80cm?；瑤琳惩翃A礫石，天然含水量為37.0%，天然密度1.87g/cm3，大于0.075mm粒徑含量占4.0%，粘粒含量占47.6%，飽和度101.7%，液性指數(shù)0.97，孔隙比0.99，屬軟塑狀飽和土；礫石呈角礫狀，成分以泥質(zhì)粉砂巖為主，礫徑以2~5mm為主，大者達(dá)10mm?；w土上部由于細(xì)粒物質(zhì)含量較高，且以粘土為主，因此，其透水性弱；下部假基巖主要為粉砂質(zhì)泥巖等軟質(zhì)巖，屬弱透水。在滑坡前緣一帶滑體之下為冰水堆積之漂卵礫石夾砂土，厚7.12~21.13m，漂卵礫石成分為砂巖、火成巖等，磨圓度、分選性較好，含量70~80%，透水性強(qiáng)。4滑坡形成機(jī)制4.1古滑坡形成機(jī)制古滑坡前緣原為周公河Ⅱ級階地，兩側(cè)緣各發(fā)育一條沖溝，后緣一帶為一單薄條形山脊，基巖大部分裸露，為J3p層粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖及泥灰?guī)r薄層。巖層產(chǎn)狀N6~25°E/SE∠9~18°，其走向與山脊近于平行，傾向坡外。順山脊靠萬溝一側(cè)發(fā)育f1斷層，距滑坡后緣約100m。根據(jù)區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造、巖性特征、地形及水文地質(zhì)條件綜合分析認(rèn)為，本區(qū)巖層傾角10～20°，并處于炳靈向斜翹起北端，受f1斷層影響，層間剪切錯動較為強(qiáng)烈，層面結(jié)合力差，J3p層中泥質(zhì)粉砂巖、砂巖中裂隙發(fā)育，為地表水向下滲透并沿粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r等界面滲流提供了條件，地下水沿界面活動劇烈，有利于界面巖石的軟化，降低界面巖體的抗剪強(qiáng)度，當(dāng)巖石強(qiáng)度降低到一定程度時，界面成為斜坡巖體的滑移控制結(jié)構(gòu)面。而周公河下切形成前緣的高陡臨空面是產(chǎn)生滑坡的必要條件，加之后緣及側(cè)緣受f1斷層及沖溝切割，暴雨時期地表水沿裂隙向下滲透并沿界面滲流，岸坡巖體向周公河方向滑動，形成基巖順層滑坡。4.2古滑坡復(fù)活機(jī)制古滑坡產(chǎn)生后，在其后緣及側(cè)緣形成拉裂階坎，前緣滑體直接推覆于周公河Ⅱ級階地砂卵石層之上?；陆?jīng)后期改造，地形已趨于平緩，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。瓦屋山水電站工程施工后，在滑坡左側(cè)及前緣修建廠壩公路及進(jìn)廠施工公路，加之滑坡右側(cè)副廠房開挖，至使滑坡前緣及兩側(cè)緣堆積了大量棄渣，并形成多個高陡臨空面。公路及副廠房的開挖，一方面破壞了原地表植被，改變了原地表水的排泄條件，使地表水不能順暢排泄，不斷下滲使原古滑坡上部土體及下部假基巖達(dá)到飽和；另一方面高陡臨空面形成，使古滑坡自身的穩(wěn)定平衡條件遭到破壞。該滑坡是在持續(xù)暴雨的情況下，于2004年9月16日在原古滑坡的右半部分前緣一帶首先產(chǎn)生變形蠕滑拉裂，至次日滑坡裂縫不斷加大，并從前緣不斷擴(kuò)展至后緣，至2004年9月30日裂縫進(jìn)一步加大。2004年10月12日上午9時出現(xiàn)大面積古滑坡的復(fù)活，至下午2時除前緣局部仍在滑動外，整體基本穩(wěn)定。綜上分析認(rèn)為，滑坡體前緣、兩側(cè)緣公路及副廠房的開挖是導(dǎo)致古滑坡復(fù)活的主要原因?；聫?fù)活體后緣、滑床及右側(cè)緣邊界與古滑坡基本相同，滑坡性質(zhì)屬牽引式順層基巖滑坡。5滑坡變形觀測成果分析本次滑坡變形觀測點基本沿勘探線呈方格狀布置，共布置了12個觀測點，其中滑坡復(fù)活體左側(cè)古滑坡體上布置了4點（W1、2、3、4），滑坡復(fù)活體上布置了8點（W5~12）。觀測時間從2004年10月15日至2004年11月28日，共45天，總計觀測244次，前122次觀測采用24小時監(jiān)測，每2小時觀測一次，在滑坡基本穩(wěn)定后，減少了觀測次數(shù)，從123-160次，觀測采用每隔8小時監(jiān)測一次，每天監(jiān)測3次。11月9日大雨后，由于9號點和10號點的位移突然增大，增加了監(jiān)測次數(shù)，從161-242次，觀測采用24小時監(jiān)測，每隔4小時監(jiān)測一次，每天6次。近期由于未下大雨，地表水量減少，滑坡未有突變量，屬于基本穩(wěn)定狀態(tài)，于是從243次開始（11月27日），滑坡采用每天監(jiān)測一次。截止2004年11月28日滑坡累計變形量詳見表1。表1滑坡變形觀測成果表觀測部位觀測點號縱座標(biāo)位移量橫座標(biāo)位移量沉陷量備注△x(mm)△y(mm)△h(mm)滑坡后緣W5-958231、△x、△y為縱、橫座標(biāo)的的總位移量量。2、△x為正時，滑坡體體向河流下下游位移，反反之為負(fù)；；△y為正時，滑滑坡體向水水邊（坡外外）位移，反反之為負(fù)。3、沉陷量H向下下為正，反反之為負(fù)。W9-76612264滑坡中部W6-921W7204534W10-8320841滑坡前緣W88-513W11-43-1W12-82-6古滑坡體W157918W2207622W330473W43-211表1說明，滑坡從2004年10月12日產(chǎn)生滑動后，目前處于緩慢變形階段，觀測期間（45天）滑坡體上產(chǎn)生的最大位移（W9點，△X=-76mm、△Y=612mm、△H=264mm）集中在滑坡后緣一帶，位移變形量從后緣至前緣有遞減的趨勢。觀測資料表明，古滑坡復(fù)活后，在復(fù)活體左側(cè)古滑坡體上亦有一定位移，最大位移（W1點，△X=-5mm、△Y=79mm、△H=18mm）主要集中在古滑坡后緣及中部一帶。從滑坡變形觀測，位移與時間過程曲線圖分析說明，滑坡體上位移變形具有如下特點：（1）滑坡自2004年10月12日滑動后至2004年11月17日期間（約1個月）位移顯著，2004年11月17日以后變形速率明顯減小，位移量增幅不大。說明滑坡體在變形的過程中隨時間的推移位移有明顯收斂。（2）持續(xù)暴雨后位移顯著。2004年11月9日大雨后至11月16日期間（共7天）滑坡體上最大位移W9點向坡外位移了195mm，向河的上游位移了22mm。綜上分析認(rèn)為，滑坡目前仍處于蠕動變形階段，總體位移量不大，最大位移集中在滑坡后緣一帶，位移變形量從后緣至前緣有遞減的趨勢。滑坡通常情況下位移不明顯，但在暴雨后有明顯位移，從目前來看位移變形量有收斂的趨勢。6滑坡穩(wěn)定性驗算通過滑坡變形觀測資料分析表明，該滑坡總體變形量呈逐漸減小的趨勢，變形目前已趨于緩慢，但暴雨后尚有明顯位移跡象。故認(rèn)為，滑坡體目前處于緩慢蠕滑變形狀態(tài)，且有逐漸趨于穩(wěn)定的趨勢。根據(jù)滑坡體形態(tài)，鉆孔揭示的水文工程地質(zhì)特征，對滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了驗算。驗算方法采用邊坡穩(wěn)定分析程序“EMU”軟件系統(tǒng)（陳祖煜）。6.1驗算剖面及滑面選擇從變形位移觀測資料、滑坡拉裂縫分布規(guī)律及滑床形態(tài)分析，滑坡的主滑方向總體與勘探縱剖面（廟滑Ⅰ、廟滑Ⅱ、廟滑Ⅲ）方向基本一致。因此，本次選擇廟滑Ⅰ、廟滑Ⅱ、廟滑Ⅲ作為滑坡驗算剖面。由于本次滑坡主要是沿古滑坡的復(fù)活，因此，驗算范圍包含古滑坡及復(fù)活體兩部分?；孢x擇鉆孔揭示的新、老滑面為驗算滑面。穩(wěn)定驗算代表性分析剖面詳見圖2。6.2驗算工況考慮目前天然狀態(tài)及發(fā)生Ⅶ度地震兩種工況組合。6.3驗算參數(shù)的選擇根據(jù)取樣室內(nèi)試驗成果，滑體土物性指標(biāo)采用試驗成果平均值，假基巖物性指標(biāo)采用類比經(jīng)驗值?；瑤溜柡凸探Y(jié)快剪指標(biāo)：φ=18.4°、C=0.014MPa；反復(fù)直剪殘余值：φ=13.8～16.2°、C=0.022～0.047MPa。由于目前滑坡體變形已趨于極限穩(wěn)定，假定抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)K=1，C=0.005MPa，采用反算法（反算剖面為穩(wěn)定安全系數(shù)最低的廟滑Ⅰ剖面）求得φ=13.6°，其φ值與反復(fù)直剪殘余值最小值接近。因此，滑帶土驗算參數(shù)抗剪強(qiáng)度φ值取13.6°，C值按飽和固結(jié)快剪指標(biāo)經(jīng)折減后取值，為0.005MPa?；麦w驗算各物理力學(xué)參數(shù)詳見表2。表2滑坡體物理力學(xué)指標(biāo)表名稱抗剪強(qiáng)度天然密度φ（°）C（MPa）g/cm3滑帶土13.60.005滑體土粘土夾塊碎石2.02假基巖2.506.4滑坡體的穩(wěn)定驗算結(jié)果及評價根據(jù)以上條件，滑坡體在不同工況下的驗算結(jié)果見表3。表3滑坡體穩(wěn)定驗算成果表驗算剖面及滑面面穩(wěn)定性系數(shù)天然狀態(tài)Ⅶ度地震廟滑Ⅰ新滑面1.000.76廟滑Ⅱ新滑面1.010.77廟滑Ⅲ老滑面1.020.81驗算結(jié)果表明，各滑面在地震工況下穩(wěn)定安全系數(shù)為0.76～0.81，屬不穩(wěn)定狀態(tài)，即該滑坡在Ⅶ度地震時整體是不穩(wěn)定的。因此，應(yīng)采取工程治理措施。7滑坡治理根據(jù)上述滑坡穩(wěn)定性分析成果，對滑坡采取了如下治理措施：（1）對滑坡體及周邊應(yīng)作好地表排水系統(tǒng)，對滑坡拉裂縫應(yīng)及時進(jìn)行回填夯實處理。（3）本次滑坡的穩(wěn)定驗算僅考慮了當(dāng)前的施工現(xiàn)狀，當(dāng)滑坡前緣進(jìn)廠公路及右側(cè)副廠房邊坡的進(jìn)一步深挖，將會導(dǎo)致滑坡的再次失穩(wěn)，建議設(shè)計對滑坡前緣邊坡開挖后的工況進(jìn)行