摘要:一項(xiàng)科學(xué)的滑坡巖土工程勘察及治理計(jì)劃流程如下: 利用現(xiàn)場(chǎng)勘察、監(jiān)測(cè)、土樣室內(nèi)重復(fù)剪試驗(yàn)、資料分析等方法,細(xì)致深入的了解滑坡區(qū)自然地理?xiàng)l件、工程地質(zhì)條件、地震及地震效應(yīng)、地層及工程地質(zhì)層、水文地質(zhì)情況,評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性,并測(cè)算滑動(dòng)面土層綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù),分析滑坡的原因,并進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè),據(jù)此制定治理策略。下文以福建某滑坡為例,簡(jiǎn)要概述巖土工程勘察與治理計(jì)劃流程。
關(guān)鍵詞:滑坡 巖土工程勘察 治理
滑坡是一種常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重威脅交通運(yùn)輸、工程建設(shè)安全,輕則影響交通、拖延工期,重則造成重大的生命財(cái)產(chǎn)損失[1].滑坡治理是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,對(duì)滑坡體及其周圍進(jìn)行巖土工程勘察是制定治理計(jì)劃的前提。本文以福建某滑坡為例,試總結(jié)巖土工程勘察和治理經(jīng)驗(yàn)。
1 滑坡概況
該處滑坡為高速施工段,原設(shè)計(jì)二 ~ 三階邊坡,落差 22m,三階坡率均為 1∶ 1. 25.2011 年 10 月,某段邊坡出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)變形,外側(cè)坡面見(jiàn)小型裂縫,繼而產(chǎn)生橫向滑移,初期并無(wú)預(yù)防措施,繼續(xù)施工,裂縫不斷擴(kuò)大,不得不于次月變更方案,第一階改為擋墻加固,第二階采用錨索框架結(jié)合放坡進(jìn)行防護(hù),次年 3 月,因連續(xù)強(qiáng)降雨,滑坡段變形加劇、范圍擴(kuò)大,邊坡坡腳多處有土體變形開(kāi)裂或拱出,坡面上新出現(xiàn)多處不規(guī)則開(kāi)裂,多處裂縫開(kāi)裂錯(cuò)動(dòng),并伴有不同程度的塌陷現(xiàn)象,裂縫寬0. 5- 2m 不等,深度在 0. 8 - 6m 不等,走向和長(zhǎng)度不一,最長(zhǎng)裂縫至路基中心線約 155m,形成滑坡。
2 現(xiàn)場(chǎng)勘察
2. 1 自然地理及氣候條件
滑坡區(qū)域所在高速合同段位于閩北地區(qū)丘陵地帶,屬亞熱帶季風(fēng)氣候,溫和潮濕、雨量充沛,年均降水量1660ml、平均氣溫 17.4 - 19.3℃ ,極端最高氣溫 41.5℃、極端最低氣溫為 - 8.5℃(1971),霜期 50 -100 天 / 年,4 - 6月多雨,10月至次年3月為旱季。主要災(zāi)害性氣候有季節(jié)性洪水、霜凍和臺(tái)風(fēng);轮車鷶(shù)平方公里內(nèi),樹(shù)枝狀水系發(fā)育,河流、溪谷密布,水位季節(jié)性變化較大,記錄以來(lái) 3 次大洪水,自然蓄水能力較強(qiáng)。
2. 2 地形地貌
滑坡場(chǎng)區(qū)剝蝕丘陵地貌,山脊線近南北向,標(biāo)高 135 ~ 320m,相對(duì)高度 120 ~180m 左右,山體最高處高程約 316. 9m.誘發(fā)滑坡區(qū)域的走向從西向東,呈多階臺(tái)地狀,自然坡度約 5 ~ 35°。山體為人工經(jīng)濟(jì)林,廣種杉木、板栗樹(shù)及茶樹(shù),坡腳溝谷處出河流流經(jīng),裸露地,兩側(cè)溝谷竹林茂密。東側(cè)山坡靠近自然河,由東向西,自然坡度約 15 ~ 25°。山間低洼處為 204 省道穿過(guò),省道東側(cè)山體大范圍基巖出露,坡腳處較陡,為自然河沖刷凹岸。
2. 3 工程地質(zhì)條件
該處滑坡區(qū)域位于武夷山隆起帶東側(cè)地區(qū),構(gòu)造形成較復(fù)雜,主要受政和 - 大埔深斷裂帶影響,現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡區(qū)域存在三條次一級(jí)構(gòu)造,其中一條次一級(jí)構(gòu)造對(duì)本滑坡場(chǎng)區(qū)的影響較大,由 × × 隧道東側(cè)延伸至滑坡場(chǎng)區(qū)中部,長(zhǎng)度 > 500m,寬度 > 3m,巖石硅化破碎,硅化脈中生長(zhǎng)石英晶簇,斷裂帶及旁側(cè)巖石具硅化、片理化、糜棱巖化、炭化,控制本場(chǎng)區(qū)的風(fēng)化層厚度。
2. 4 地震及地震效應(yīng)
參閱福建地震地質(zhì)工程勘察院出版的關(guān)于該地的地震報(bào)告,本場(chǎng)地基本烈度為 6 度,地震動(dòng)峰值加速度為 0. 05g,中硬場(chǎng)地土的地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期值為 0. 40s,沿線構(gòu)造帶不存在地震斷層位錯(cuò)效應(yīng),故地震及地震效應(yīng)并非致滑坡的主因,且不會(huì)對(duì)今后滑坡造成顯著影響。
2. 5 地層及工程地質(zhì)層組劃分
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪及鉆探資料,該地層由上而下主要為第四系沖洪積層、坡殘積層,下伏基巖為震旦系龍北溪組云母石英片巖及其風(fēng)化層。主要為素填土、淤泥質(zhì)粘土、坡殘積粘性土、全 ~ 強(qiáng)風(fēng)化石英云母片巖、中 ~ 微風(fēng)化石英云母片巖。
2. 6 水文地質(zhì)概況
2. 6. 1 地表水與地下水場(chǎng)區(qū)地表水系較不發(fā)育,主要為山間溝谷發(fā)育的一條短小水系,勘察期間流速約1 ~2m/s,水面寬度僅為1 ~2m,附近較大的水庫(kù)、較大的水系均離本場(chǎng)區(qū)較遠(yuǎn)。地下水有第四系沖洪積孔隙水、基巖風(fēng)化層孔隙裂隙水、基巖構(gòu)造裂隙水三大類型地下水,基巖風(fēng)化層孔隙裂隙水為地表水補(bǔ)給,垂直徑流速度較大,變化性強(qiáng),是對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響最大的地下水系。
2. 6. 2 水文地質(zhì)條件根據(jù)目前鉆孔資料,坡體上的地下水位多穩(wěn)定在 16 ~21m,滑坡體內(nèi)地下水位穩(wěn)定在 3 ~9m,而工程開(kāi)挖處坡腳的地下水位穩(wěn)定在 1. 5 ~2. 5m.場(chǎng)區(qū)內(nèi)可見(jiàn)一廢棄井,涌水量約 2L / s,水溫約 18 ~ 22℃ ,為下降泉; 有 2 處有地表匯水經(jīng)開(kāi)挖斷面流出,涌水量 0. 5 ~0. 8L/s,水溫約為23 ~ 25℃ ,還有 1 處地下水經(jīng)開(kāi)挖坡面新出現(xiàn)的長(zhǎng)約 100m 裂縫中流出,涌水量約 0. 5L/s.涌水均順坡而下,呈沖溝狀排泄,低緩臺(tái)地和山間溝谷賦存有一定數(shù)量的地下水,高速公路坡地開(kāi)挖后,破壞了原有的逕流和排泄條件,現(xiàn)象是地下水多從開(kāi)挖坡面的裂隙面涌出,后緣坡體的地下水位變深。
2. 6. 3 水質(zhì)的腐蝕性共取地表水、地下水共 2 組樣品,試驗(yàn)分析為地表水、地下水的水質(zhì)對(duì)弱透水層中的砼具弱腐蝕性( 場(chǎng)地巖土層均為弱透水層) ,對(duì)鋼筋混凝土中的鋼筋具微腐蝕性。
3 監(jiān)測(cè)資料分析
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔結(jié)合監(jiān)測(cè)孔位移資料分析,現(xiàn)階段變形異常位置多位于全 ~ 砂土狀強(qiáng)風(fēng)化層內(nèi),與勘察所揭示的滑動(dòng)面保持近一致; 本次勘察鉆孔地下水穩(wěn)定水位在滑動(dòng)面之上,設(shè)置監(jiān)測(cè)位移孔后水位均有不同程度的浮升,證實(shí)了由于坡體滑動(dòng)后,使得地下排水不暢,從而進(jìn)一步加速滑坡體的蠕滑變形。
4 滑坡的變形成因分析及預(yù)測(cè)
據(jù)以上研究,滑坡的變形成因可能為: ( 1) 南北向區(qū)域斷裂川石 -汲溪折斷帶的存在,風(fēng)化層厚度大,土體穩(wěn)定性差,風(fēng)化程度較弱,抗剪強(qiáng)度整體偏低,為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ); ( 2) 路塹施工活動(dòng),下切開(kāi)挖破壞原有的土層結(jié)構(gòu),又因長(zhǎng)時(shí)間無(wú)支護(hù),自然坡體前緣支撐被削弱,并有持續(xù)前移傾向,再又恰逢多次連續(xù)降雨,滑坡體前部的抗剪力因脆弱的地質(zhì)背景而迅速減弱最終導(dǎo)致山體變形,以上滑坡的直接誘因; ( 3) 調(diào)取施工日志,發(fā)現(xiàn)大量降水浸潤(rùn)基巖上松散土層,土體迅速飽水軟化,自重迅速上升,而巖土抗剪強(qiáng)度又不斷下降,因排水不暢,地下水、地表水蓄積加劇了這一過(guò)程,現(xiàn)階段勘察與監(jiān)測(cè)位移資料進(jìn)行對(duì)比分析也證實(shí)了這一點(diǎn)[2].
綜合判斷,滑坡體仍為變形初期,仍有較大的發(fā)展空間,滑坡后緣錯(cuò)動(dòng)較顯著,形成清晰界面,盡管近期降水減少,但若仍無(wú)有效的預(yù)防措施,或再次有短時(shí)間強(qiáng)降雨,局部潛在滑動(dòng)面極易轉(zhuǎn)變?yōu)橐患?jí)滑動(dòng)面,并與原滑動(dòng)面相互貫通,造成更大的破壞。
5 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘探、鉆孔、位移監(jiān)測(cè)資料顯示,滑坡體已成氣候,宏觀變形跡象已經(jīng)形成,且不可逆,有巨大的發(fā)展?jié)摿,故?yīng)改變?cè)屑庸檀胧?紤]該坡并不穩(wěn)定,但未見(jiàn)裂縫擴(kuò)大跡象,有加固可能,安全系數(shù)應(yīng)略小于1,進(jìn)行滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度參數(shù)反分析估算各滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度參數(shù),結(jié)合滑動(dòng)面附近地層土樣室內(nèi)重復(fù)剪試驗(yàn)成果,穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)在0.98 ~ 1. 00 之間。
6 治理對(duì)策
該滑坡為為開(kāi)挖引起的深層牽引式大型滑坡,當(dāng)前仍處于變形蠕滑階段,場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表水、地下水對(duì)鋼筋具微腐蝕性,強(qiáng)降水是滑坡重要誘因,且仍可能加劇滑坡。治理舉措為: 首先,對(duì)拉張裂縫進(jìn)行隔水處理,并回填夯實(shí); 其次,盡快設(shè)計(jì)完善截排水系統(tǒng),對(duì)地表水和地下水的“截”、“排”、“護(hù)”、“填”、坡頂卸載、加固、反壓等工程措施進(jìn)行處理;最后,利用監(jiān)測(cè)孔,對(duì)深部變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
7 小 結(jié)
由此案例可知,滑坡的巖土工程勘察和治理是一個(gè)系統(tǒng)性工程,需要充分利用現(xiàn)場(chǎng)勘察、監(jiān)測(cè)、土樣室內(nèi)重復(fù)剪試驗(yàn)、資料分析等方法,參照工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工進(jìn)程、工程日記,細(xì)致深入的了解滑坡區(qū)自然地理?xiàng)l件、工程地質(zhì)條件、地震及地震效應(yīng)、地層及工程地質(zhì)層、水文地質(zhì)情況,測(cè)算滑動(dòng)面土層綜合抗剪強(qiáng)度參數(shù),根據(jù)滑坡體各部分的穩(wěn)定性、推力大小、微地形等特點(diǎn),評(píng)價(jià)滑坡穩(wěn)定性,得出滑坡的原因,并進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè),據(jù)此制定具有針對(duì)性,可有效預(yù)防再滑坡、具有一定抗風(fēng)險(xiǎn)能力的治理策略。
參考文獻(xiàn)
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