王世春,李思嘉,應汝萍
(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都 610072)
野豬塘1號滑坡成因機制和穩定性初步分析
王世春,李思嘉,應汝萍
(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司,四川成都 610072)
野豬塘滑坡長期以來一直處于蠕滑變形狀態,近年來因受人類工程活動和持續降雨、暴雨的影響,局部坡體變形破壞加劇,嚴重影響當地群眾生命財產和市政設施安全。本文重點研究該滑坡的成因機制和穩定性,為工程治理設計提供依據。
野豬塘滑坡;成因機制;穩定性
野豬塘滑坡位于流沙河右岸龍潭溝與江家溝之間(見圖1),順坡長約630~820 m,寬約180~250 m,分布高程約1 099~1 245 m,滑體厚度8~39 m,體積約130萬m3,屬大型土質滑坡。該滑坡受人類工程活動和2014年雨季局地連續強降雨的影響,坡體變形破壞加劇,其影響對象包括:耕地面積約7 hm2,民房10余戶,市政公路0.9 km,汽修廠5家,縣環衛所,以及原龍潭溝回填區正在修建的大量民房。
為確保當地群眾生命財產和市政設施安全,政府主管部門會同多家相關單位進行了現場查勘,對滑坡的危害性進行了認真研究,認為需采取應急處理和工程治理措施是十分必要的,因此,對滑坡的成因機制分析也顯得極為重要。
根據滑坡的成因機制和對前緣民用、市政設施直接危害程度的不同,將該滑坡分為1號、2號兩個滑坡,其中1號滑坡位于江家溝與陳家溝之間,其變形破壞可能對前緣大量的民用及市政設施造成直接危害,2號滑坡位于陳家溝左岸,由于距離較遠,且滑動方向有一定的交角,因而對前緣民用及市政設施不會造成直接危害。因此,本文重點研究1號滑坡的成因機制和穩定性。
野豬塘1號滑坡地處川西高原與四川盆地過渡帶,在構造上位于川滇南北構造帶北東段,漢源向斜西翼,為南北向與北西向、北東向三大構造的復合區的南北向的漢源—昭覺斷裂、金坪斷裂之間的穩定地塊上,出露基巖主要為奧陶系下統(O1)細砂巖、泥質粉砂巖、粉砂質頁巖及粘土巖。區內構造簡單,無區域性活動斷裂通過,不具備強震發生的地震地質條件,歷史上無中強震及強震分布。根據中國地震動參數區劃圖(GB18306-2001),漢源縣未來50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.15 g(相應地震基本烈度為Ⅶ度),地震動反應譜特征周期為0.45 s。

圖1 野豬塘滑坡平面位置示意
滑坡區屬亞熱帶氣候,據氣象資料統計,降雨主要集中于盛雨季節(6~9月),降水量占全年的70.6%,多年平均降水量為743.4 mm,最大年降水量935.1 mm,最小年降水量僅465.1 mm。
該滑坡位于大渡河支流流沙河右岸斜坡上,在構造部位上處于野豬塘向斜西翼,宏觀上屬典型的單斜構造區,總體上地形較緩,坡度約10°~25°,人工改地后形成大小不一的條帶狀平臺,臺坎高度一般1~2 m,局部為陡坡或陡崖。滑坡區內江家溝和陳家溝分別長約1 km和2 km,均為季節性流水溝;龍潭溝長約5 km,為常年流水溝,在滑坡前緣部位切割深度約20 m左右。坡體上還分布很多小型水池、水窯、水渠、水管等農用灌溉及水利設施。
滑坡區未見有較大的斷層和強烈褶皺發育,基巖地層為奧陶系下統紅石崖組(O1h),巖性以細砂巖為主,夾薄層狀泥質粉砂巖、粉砂質粘土巖及頁巖,順坡向緩傾坡外,總體產狀為N20°~40°E/SE∠20°~23°,主要結構面以層面裂隙為主,此外還發育兩組陡傾裂隙。基巖巖體在風化卸荷改造下,沿粘土(頁)巖發育有層間錯動帶,常以全—強風化泥夾碎屑型軟弱夾層的形式出現,一般厚度在數厘米至數十厘米不等,局部可達1~2 m,微新巖體中不明顯。第四系主要由原洪積、坡洪積、坡殘積堆積的含塊碎礫石土層、含塊碎礫石粉質粘土層、含塊碎石粘土層組成,滑坡表部厚約7~18 m的含塊碎石粘土層,經滑坡改造后,結構松散,層內常見擦痕、鏡面等蠕動擠壓等變形跡象,主要分布于1號滑坡表層(見圖2)。

圖2 野豬塘滑坡剖面示意
由于滑坡區距離河床較高,地層緩傾坡外,且巖性以砂巖為主,地下水埋深較大,主要接受大氣降水補給,以第四系松散土層孔隙水和基巖裂隙水為主,向龍潭溝、流沙河排泄。
2.1 滑坡體特征
據地表地質測繪和勘探揭示,該分布高程約1 099~1 245 m,距離河床高差約280 m,滑坡體順坡長約630~820 m,寬約180~250 m,滑體厚度8~39 m,體積約130萬m3,為大型深層覆蓋層老滑坡?;w物質組成復雜,主要由老洪積堆積的含塊碎礫石土,以及現代坡洪積、坡殘積的含塊碎石粘土層組成,鉆孔巖芯中不同深度常見不同程度的擦痕、鏡面等擠壓、滑動跡象。據民訪調查,該滑坡多年來一直處于蠕滑變形狀態,近年來受人類工程活動和暴雨影響,特別是受2014年雨季連續降雨和8月4日局地強降雨(日降雨量105 mm)影響,坡體變形加劇,坡面出現大量拉裂縫、房屋開裂,路面產生鼓脹破壞。滑坡體主要由②、③、⑤層組成,其特征如下:
2.2 滑動面(帶)特征
1號滑坡主要由②、③、⑤層組成,老滑動面(帶)深度為8~39 m,主要由含碎礫石粉質粘土組成,厚度約為0.15~0.2 m,復活區滑動面(帶)深度為7~18 m主要由含礫粉質粘土組成,厚度約為0.1~0.15 m。
根據滑坡變形破壞現象與特征,將滑坡分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ區(見圖1),其中Ⅰ區為滑坡后緣殘留區,Ⅱ區為滑坡復活區及變形破壞區,Ⅲ區為滑坡前緣壓腳區。
3.1 Ⅰ區變形現象
分布高程主要在1 183~1 213 m高程,坡殘積層厚度僅1~3 m,現場地質調查發現個別水池、水窯出現輕微的開裂,當地居民房屋出現了不同程度的變形、開裂,但地表未發現明顯變形跡象。
3.2 Ⅱ區變形現象
Ⅱ區分布高程約1 126~1 183 m,變形復活區右側邊界為江家溝,左側邊界為陳家溝左岸陡崖,順坡長約230 m,寬約210 m,厚度為7~18 m,體積約48萬m3。
該區坡體上形成很多大小不一的拉裂縫,據統計,具有一定規模的裂縫約35條,長約10~50 m,寬約0.03~0.2 m,可見深度0.2~1.0 m,垂直位移最大可達0.5~0.6 m。在1 162~1 203 m高程之間分布10余戶民房,均出現不同程度的拉裂變形、破壞,現已全部拆除;絕大部分電桿都呈現東倒西歪的特征;少量水池、水窯也出現不同程度的拉裂、破壞。
前緣變形跡象主要表現為地面向上隆起的剪脹破壞,裂縫長約18~37 m,高差約0.05~0.5 m;以及公路擋墻開裂、縣城供水鋼管(φ500 mm)錯斷、排水溝拉裂、傾倒破壞等。后緣弧形拉裂縫非常明顯,長約18~68 m,寬一般數厘米至數十厘米不等,可見深度一般20~50 cm,大多可見不同程度的垂直位錯,其中最大的裂縫為L31,寬度可達1.2 m,深度可達1.0 m,位錯30~50 cm。右側邊界江家溝附近,雁行排列的弧形拉裂縫非常明顯,長約10~60 m,寬一般數厘米至數十厘米不等,可見深度一般20~50 cm,大多可見5~10 cm的垂直位錯。左側陳家溝高程1 147~1 163 m之出現了7條大小不一的裂縫,長14~23 m,寬3~15 cm,可見深度一般20~50 cm,個別裂縫還出現了5~10 cm的垂直位錯。
鉆孔巖芯中常見不同程度的擦痕、鏡面等擠壓、滑動跡象,擦痕傾角一般在15°~25°左右,滑動面(帶)深度為8~39 m,主要由含碎石礫粉質粘土組成,厚度約為0.15~0.2 m。變形復活區滑動帶(面)擦痕傾角一般在5°~15°左右,深度為7~ 18m,主要由含礫粉質粘土組成,厚度約為0.1~0.15 m。
3.3 Ⅲ區變形現象
Ⅲ區為滑坡前緣壓腳區,屬前緣抗滑段,分布高程主要在1 105~1 126m高程,原始地形坡度為11°~14°,在市政工程施工中,將龍潭溝填平時回填了方量約40萬m3的人工雜填土,地形坡度變為3°~5°,并且在該區域修建了大量的房屋和道路等民用設施,主要包括5家汽修廠和縣環衛所,在現場調查過程中,房屋和地面設施均未發現明顯的變形跡象。
4.1 1號滑坡
該滑坡為大型深層覆蓋層老滑坡,體積約130萬m3,主要由老洪積堆積的含塊碎礫石土,以及現代坡洪積、坡殘積的含塊碎石粘土層組成。滑坡區地形坡度10°~15°,后緣高程為1 167~1 213 m,前緣高程1 085~1 105 m,右側邊界為江家溝,左側邊界為陳家溝左岸基巖陡坎,前緣為龍潭溝,原切割深度約20m。滑坡區松散堆積體因受龍潭溝下切,在前緣形成高約20 m的陡坡,構成了臨空條件,在地質歷史時期,受暴雨、沖溝洪水以及地震等綜合作用,導致坡體緩慢蠕滑形成了滑坡。勘探揭示,滑床由順坡向的奧陶系下統紅石崖組(O1h)細砂巖夾薄層狀泥質粉砂巖、粉砂質粘土巖及頁巖構成,部分段為古洪積堆積的含孤塊碎礫石土層。滑坡體鉆孔巖芯中常見不同程度的擦痕、鏡面等擠壓、滑動跡象,滑動面(帶)深度約8~39 m,主要由含礫粉質粘土,厚度約為0.05~0.2 m。
4.2 滑坡復活區(Ⅱ區)
滑坡復活區(Ⅱ區)位于1號老滑坡中部,分布高程約1 126~1 183 m,順坡長約230 m,寬約210 m,厚度為7~18 m,體積約48萬m3,組成物質為現代坡洪積含塊碎石粘土,粘粒含量高,結構松散。近年來因受人類工程活動和暴雨影響一直處于蠕滑變形狀態,特別是受2014年雨季連續降雨和8月4日局地強降雨(日降雨量105 mm)影響,坡體變形加劇,坡面出現大拉裂縫、房屋開裂,路面產生鼓脹破壞。導致該區復活變形的主要原因為:
(1)變形區組成物質為含塊碎石粘土,粘粒含量高,結構松散,力學性質差,受人類工程活動影響坡體前緣臨空,穩定性條件惡化。
(2)受持續降雨及局地強降雨影響,表淺部覆蓋層受坡面及沖溝洪水灌入、沖刷和侵泡,土體力學性質進一步降低。
5.1 后緣自然邊坡
滑坡后緣位于野豬塘向斜西翼,為典型的單斜順向坡,基巖地層為奧陶系下統紅石崖組(O1h)灰~深灰色薄~中厚層狀砂巖、細砂巖夾薄~中層黃綠色泥質粉砂巖,或為互層狀,產狀總體為:N20°~40° E/SE∠20°~23°。地形坡度總體較緩,斜坡表部為坡殘積含塊碎礫石土,厚度1~2 m,經人工改造后形成階坎狀坡耕地,在現場調查過程中,地表、水塘、水渠及新修房屋墻體、地坪均未發現明顯的變形破壞跡象,由此判斷,后緣自然邊坡整體穩定。
5.2 1號滑坡
該滑坡為大型深層覆蓋層老滑坡,體積約130萬m3,滑體主要由含塊碎礫石土、含塊碎石粘土層組成,滑動面(帶)深度約8~39 m,主要由含礫粉質粘土,厚度約為0.05~0.2 m?;惨皂樒孪虻膴W陶系下統紅石崖組(O1h)細砂巖夾薄層狀泥質粉砂巖、粉砂質粘土巖及頁巖構成,部分段為洪積堆積的含孤塊碎礫石土層。
其中Ⅰ區為滑坡后緣殘留區,個別水池、水窯出現輕微的開裂,當地居民房屋出現了不同程度的變形、開裂,但地表未發現明顯變形跡象;Ⅱ區為滑坡復活區,因受人類工程活動和暴雨影響有變形現象,坡面、房屋、公路、擋墻等建構筑物出現了不同程度的變形開裂,路面產生鼓脹破壞,影響深度為7~18 m,屬表淺層蠕滑變形,對古滑坡整體穩定影響不大;Ⅲ區為滑坡前緣壓腳區,在市政工程施工中,將龍潭溝改為暗涵回填形成緩坡平臺,地形平緩,無臨空條件,房屋及地面均未有發現明顯的變形跡象。
通過地質宏觀分析和穩定性計算,該滑坡在4種不同的工況條件下(①天然狀況;②暴雨條件;③天然+地震;④暴雨+地震),整體穩定。
5.3 滑坡復活區(Ⅱ區)
Ⅱ區組成物質為含塊碎石粘土,粘粒含量高,結構松散,力學性質差。近年來該區因受人類工程活動和暴雨的影響,表淺部覆蓋層受坡面及沖溝洪水影響,土體力學性質進一步降低,特別是受2014年雨季連續降雨和8月4日局地強降雨(日降雨量105 mm)影響,坡體變形加劇,坡面出現大量拉裂縫、房屋開裂,路面產生鼓脹破壞。地質宏觀分析認為,天然情況下該區處于蠕滑變形~欠穩定,通過穩定性計算,該區天然狀態為欠穩定,在暴雨、地震工況下不穩定。
綜上所述,通過地質宏觀分析和穩定性計算,1號滑坡整體穩定。Ⅱ區雖出現了不同程度的變形破壞現象,在天然工況為欠穩定,暴雨、地震工況下不穩定,但屬表淺層蠕滑變形,影響深度不大,對1號滑坡整體穩定影響不大。
由于該滑坡長期以來一直處于蠕滑變形狀態,在市政工程施工中,將龍潭溝填平后,地形坡度變為3°~5°,前緣無臨空條件,1號滑坡穩定條件得到了很好的改善,其整體穩定,但Ⅱ區近年來因受人類工程活動和持續降雨、暴雨的影響,坡體變形破壞加劇,嚴重影響當地居民生命財產和市政設施的安全。為確保影響對象的安全,應加強巡視和監測,并采取相應的應急措施和工程治理措施。
P642.22
B
1003-9805(2015)04-0055-03
2015-06-29
王世春(1969-),男,貴州道真人,高級工程師,從事水電站工程地質勘測與設計工作。