某機電市場邊坡基本特征及防治對策研究

劉德兵

(四川省煤田地質(zhì)局137隊，四川 達州 635006)

隨著經(jīng)濟高速發(fā)展及自然因素的影響，地質(zhì)災(zāi)害呈逐年加重趨勢。人類工程經(jīng)濟活動作為一種強大的外營力，破壞地表生態(tài)結(jié)構(gòu)，越來越劇烈地激發(fā)了各種不同的地質(zhì)災(zāi)害[1]。某機電市場位于達縣楊柳工業(yè)配套園區(qū)，占地220畝，總投資8億元。工程建設(shè)時，在西北面進行削坡，形成了最高達42m的高切坡。2012年6月，達縣出現(xiàn)了18天降水天氣，6月24日至7月1日持續(xù)8天陣雨，7月3日開始陣雨轉(zhuǎn)大到暴雨，7月4日持續(xù)大到暴雨，導(dǎo)致該邊坡中段發(fā)生淺表性坍塌。7月12日晚再次于前緣產(chǎn)生大面積坍塌，在中后部天然氣管道走廊內(nèi)側(cè)及滑坡前緣涌現(xiàn)地下水，并造成坡體天然氣管道被拉裂泄漏氣體。

該邊坡一旦整體失穩(wěn)破壞，潛在經(jīng)濟損失將超過10億元。因此，深入分析該邊坡的穩(wěn)定性，研究防治對策，以防止該邊坡產(chǎn)生整體失穩(wěn)破壞，對川東北地區(qū)存在的類似邊坡——工程滑坡的減災(zāi)防災(zāi)工作具有一定的借鑒意義。

1 地質(zhì)環(huán)境特征

1.1 地形地貌

研究區(qū)原為構(gòu)造剝蝕丘陵，地面起伏不平，前、后部陡，中部平緩的單斜坡地貌，相對高差約130m。前期的工程建設(shè)將原始地貌破壞殆盡，同時在斜坡中部緩坡前沿形成長約380m，高約5～42m的高切坡，坡度53°～84°不等，貫穿南北，并在中部地段形成寬約3～10m次級平臺（圖1）。

圖1 研究區(qū)地形地貌（向西北方向攝）

1.2 地層巖性

研究區(qū)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層（Q4del）、坡殘積層（Q4el+dl）及侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s）地層。

滑坡堆積層分3種結(jié)構(gòu)：粉質(zhì)粘土夾塊碎石角礫、塊石土、角礫土。其中，角礫土主要分布于H3滑坡體內(nèi)，多呈次棱角狀，部分可見擦痕，或泥化層，推測為滑帶土。

區(qū)內(nèi)基巖風(fēng)化界線隨地形起伏變化較大，強風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖質(zhì)軟；中風(fēng)化巖體較破碎～較完整，裂隙不發(fā)育。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震

研究區(qū)位于達縣向斜北端東翼，單斜構(gòu)造，巖層產(chǎn)狀 308°～310°∠25°～31°，較平緩。無斷層及次級褶皺，僅淺部基巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要發(fā)育有4組，其中，J1為主控節(jié)理（圖2）。

本區(qū)屬四川盆地弱活動斷裂構(gòu)造區(qū)，斷裂活動性與地震活動性弱，地震基本烈度為Ⅵ度。

圖2 節(jié)理走向玫瑰花圖

2 災(zāi)害體基本特征[2]

該邊坡主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為滑坡，共發(fā)育有 3處，由南向北為H1～H3；區(qū)內(nèi)共有2處危巖（帶）崩塌體：W1、W2；根據(jù)邊坡特征及場地地形、坡向與邊坡巖土體結(jié)構(gòu)的組合關(guān)系，由南至北將該邊坡劃分為A、B、C、D、E五段（圖3）。

2.1 滑坡特征

H1滑坡：為一老滑坡，2011年雨季復(fù)活，出現(xiàn)蠕滑變形，2012年前緣坡體開挖后滑動跡象加劇。滑帶位于巖土界面，滑帶土為粉質(zhì)粘土夾碎石及角礫，滑動角后陡前緩，后部26.6°～38.8°，前部8.9°～15.4°，具易滑動結(jié)構(gòu)特征。

H2滑坡：滑動面位于巖土界面，滑帶土為粉質(zhì)粘土，夾碎石及角礫，滑動角后陡前緩，后部60.8°～31.1°，中部21.5°～17.5°，前部17.5°～12.4°，具易滑動結(jié)構(gòu)特征。

H3滑坡：整體位于一上緩下陡的單斜坡體上，前緣位于 D段邊坡中下部的陡緩接替帶，局部段具有高約10m的直立陡崖，左側(cè)緣與H2滑坡右側(cè)緣同緣。滑帶為角礫土，滑體土、滑帶土原巖結(jié)構(gòu)、構(gòu)造保存較好，滑床為強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖。

圖3 研究區(qū)平面圖

2.2 危巖特征

W1危巖（帶）：為高位危巖，后部拉裂縫明顯，寬0.15～0.3m，外部已發(fā)生座落滑移式崩塌。該危巖（帶）主要發(fā)育1塊單體危巖，其周圍伴隨較多風(fēng)化碎落巖體。W1于2012年7月3日發(fā)生單體滑移座落，并伴生大量碎裂巖體產(chǎn)生崩落。

W2危巖（帶）：為高位危巖，危巖體下部出現(xiàn)倒坡地形。后部裂縫不明顯，結(jié)構(gòu)面尚未破裂，但前緣巖體已發(fā)生崩落，處于懸掛狀態(tài)。W2于2012年6月底發(fā)生變形，邊坡被開挖切除，下部巖體在節(jié)理裂隙的切割下沿外傾結(jié)構(gòu)面發(fā)生崩塌。

表1 滑坡基本特征統(tǒng)計表

2.3 邊坡特征

A段邊坡：為巖土質(zhì)混合邊坡，左部為土質(zhì)邊坡，右部為巖質(zhì)高邊坡。邊坡后部發(fā)育有H1滑坡，坡腳為寬坦平臺。

B段邊坡：為巖質(zhì)高邊坡，從南向北逐漸增高。邊坡后部為緩坡平臺地貌，坡腳為寬坦平臺。

C段邊坡：分上下兩級，上級橫坡走向呈弧形展布，從南向北逐漸增高，其上部為H2滑坡；下級為一順直巖質(zhì)邊坡，頂部發(fā)育有W1危巖（帶），坡腳為寬坦平臺。

D段邊坡：總體上較為順直，其下部在平面上呈寬緩的“M”形展布。開挖形態(tài)為上陡下緩，右陡左緩，中部有1條寬約3～4m的簡易道路，從右段底部呈“Z”字形繞至邊坡中段頂部。邊坡后部為H3滑坡，坡腳為寬坦平臺。

E段邊坡：該段邊坡順直，呈梯級。上邊坡兩端高，中部低，上緩下陡，局部出現(xiàn)倒坡地形，右側(cè)頂部發(fā)育1危巖體（W2）；下邊坡左陡右緩，左側(cè)直立，右側(cè)減小至26°。該邊坡后部為斜坡地貌，坡角0～30°，左側(cè)較右側(cè)陡。

表2 危巖（帶）基本特征統(tǒng)計表

表3 邊坡基本特征統(tǒng)計表

3 穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡穩(wěn)定性

以2#、6#、10#剖面為例，采用極限平衡法[3]計算穩(wěn)定性（表4）。各剖面在天然工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，存在蠕滑變形，并伴有局部淺層土體滑塌現(xiàn)象，持續(xù)強降雨易發(fā)生整體速滑，與定性分析基本一致。

圖4 H1滑坡2#剖面計算簡圖

圖5 H2滑坡6#剖面計算簡圖

圖6 H3滑坡10#剖面計算簡圖

圖7 ABC段邊坡赤平投影圖

表4 滑坡穩(wěn)定系數(shù)計算結(jié)果

3.2 巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性

根據(jù)已開挖邊坡形態(tài)、結(jié)構(gòu)面（節(jié)理裂隙、層面）產(chǎn)狀與邊坡坡度、坡向組合關(guān)系，作赤平極射投影圖，分析評價邊坡的穩(wěn)定性。

1）ABC段巖質(zhì)高邊坡（圖7）：J1可影響邊坡的穩(wěn)定性，J4對其影響不大，但J1、J4結(jié)構(gòu)面交棱線呈陡傾角產(chǎn)狀，故J1、J4裂隙影響高邊坡的穩(wěn)定性。邊坡為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，將沿J1、J4組裂隙交棱線發(fā)生滑移型崩塌。

圖8 D段邊坡赤平投影圖

圖9 E 段邊坡赤平投影圖

2）D段巖質(zhì)高邊坡（圖8）：J1、J4對邊坡影響不大，J2屬影響邊坡穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面。J4與J1、J4與J2組交棱線均位于坡外且與坡面呈小角度斜交，對坡體穩(wěn)定性影響大。該段坡體穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生滑移型崩塌及碎落。

3）E段巖質(zhì)高邊坡（圖9）：J1是影響邊坡穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)面，J4對切坡影響不大，但J4、J1結(jié)構(gòu)面相交后，將巖體切割成巖塊，將加速J1結(jié)構(gòu)面的卸荷作用，是影響坡體穩(wěn)定的次要結(jié)構(gòu)面。J1、J4結(jié)構(gòu)面的交棱線產(chǎn)狀呈陡傾角，影響高邊坡的穩(wěn)定性，邊坡為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，將沿J1或J1、J4組裂隙交棱線發(fā)生滑移型崩塌。

根據(jù)赤平投影定性分析和運用極限平衡法[3]定量計算結(jié)果（表5）可知，高邊坡穩(wěn)定性均較差，在多種因素作用下易出現(xiàn)小型崩塌、落石現(xiàn)象，尤其高度大、坡度陡的邊坡段可能出現(xiàn)沿J1外傾結(jié)構(gòu)面的剪切破壞，產(chǎn)生滑移型崩塌。

表5 邊坡穩(wěn)定性計算成果

4 防治措施

根據(jù)治理對象的具體特征、穩(wěn)定性、危害性等，因地制宜，采取“抗滑樁+抗滑擋墻+錨桿掛網(wǎng)噴漿+分級削坡+截排水溝”的綜合防治措施，具有較強的針對性[4]。

4.1 H1滑坡區(qū)

沿機電市場征地范圍邊界，并結(jié)合回車場規(guī)劃布置抗滑樁。抗滑樁分兩種樁型共13根，設(shè)計荷載分別取為124.65kN/m和462.10kN/m，采用矩形截面，尺寸1.2m×1.5m和1.5m×1.8m。

4.2 H2滑坡區(qū)

沿機電市場后山平臺公路上方坡頂、H2滑坡前緣布置抗滑樁工程，根據(jù)不同的部位分五種樁型共6根。設(shè)計荷載取370.62kN/m～237.28kN/m，采用矩形截面，尺寸為1.5m×1.8m～2.0m。

4.3 H3滑坡區(qū)

結(jié)合平臺公路規(guī)劃布置抗滑樁工程，根據(jù)不同的部位和設(shè)計荷載，將抗滑樁分為六種樁型共19根。設(shè)計荷載取 124.86kN/m～922.45kN/m，采用矩形截面，尺寸為 1.5m×2.0m～1.8m×2.5m，因樁前規(guī)劃有行車道，抗滑樁露出路面的懸臂段較高，其錨固段需充分考慮場平削坡后的有效襟邊，故樁長達22～28m。

4.4 坡面防護措施

B、C段邊坡尚未開挖至規(guī)劃平臺公路標高，繼續(xù)開挖將形成高陡邊坡，必須先行治理。采用“削坡+錨桿掛網(wǎng)噴漿”進行邊坡支護，采用逆作法進行。

D段邊坡采用“分級削坡+錨桿掛網(wǎng)噴漿”進行邊坡支護，分級高度為 12m，坡比為 1∶0.75，平臺寬度為3m。

E區(qū)邊坡基本開挖至規(guī)劃平臺公路標高，但因坡面巖石風(fēng)化嚴重，局部坡段已經(jīng)形成危巖，必須開展工程治理。采用“削坡+錨桿掛網(wǎng)噴漿”進行邊坡支護，采用逆作法進行。

4.5 公路擋土墻

根據(jù)建設(shè)規(guī)劃，邊坡中下部將有1條寬10m的平臺行車道，起點位于E段右側(cè)坡腳，設(shè)計標高349.80m，止點位于A段中部，設(shè)計標高371.80m。已開挖的B～E段坡腳行車道仍高于設(shè)計面1～3m，需繼續(xù)切坡，而A段低于設(shè)計標高，需進行填方處理。規(guī)劃平臺公路下部邊坡總體穩(wěn)定性較好，但因邊坡高陡，且存在多組外傾結(jié)構(gòu)面，加上坡面砂質(zhì)泥巖風(fēng)化嚴重，局部坡段已經(jīng)形成危巖。

根據(jù)各段邊坡的特點，對坡體中下部的行車道外側(cè)邊坡采用不同的擋土墻型式。具體為需大量填方段采用衡重式，有放坡條件的采用仰斜式，其余采用墻背直立的梯形截面型式。

5 結(jié)語

人類工程活動已成為導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)的不可忽視的影響因素之一，該項目即是生態(tài)環(huán)境破壞和地質(zhì)因素、人類工程活動等綜合作用的結(jié)果。

本文根據(jù)勘查結(jié)果，結(jié)合現(xiàn)場進一步調(diào)研，有針對性地提出了“抗滑樁+抗滑擋墻+錨桿掛網(wǎng)噴漿+分級削坡+截排水溝”的綜合防治措施。

該邊坡的綜合治理工程竣工后，經(jīng)歷了兩個水文年的運行檢驗，從最新監(jiān)測資料來看，治理工程已經(jīng)起到了明顯的效果，防治方案的可行性已得到了初步的驗證。

[1] 李樹德.中國滑坡泥石流災(zāi)害的時空分布特點[J].水土保持研究,1999, 6(4)：33-37.

[2] 劉德兵.達州市好一新五金機電市場邊坡治理工程施工圖設(shè)計[R].達州：四川蜀東地質(zhì)勘察設(shè)計研究院,2012：8-13.

[3] 張倬元,王士天,王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].北京：地質(zhì)出版社,1994.

[4] 王恭先,徐峻齡,劉光代,等.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社,2004：355-375.