老街三社滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施建議

(1.四川省煤田地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院 四川 成都 610000) (2.四川省涼山彝族自治州會東縣地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站 四川 會東 615200)

老街村3社滑坡位于會東縣會東鎮(zhèn)老街3社。滑坡坡腳地理坐標(biāo)為北緯26°37′33.72″；東經(jīng)102°34′32.97″。地處會東縣城城區(qū)，位于老街小河左岸，屬縣城規(guī)劃區(qū)老街古鎮(zhèn)風(fēng)貌景觀打造區(qū)域，會東縣距成都市約850km，會東縣～會理縣S310省道從滑坡坡腳通過。

老街村3社滑坡其一旦失穩(wěn)破壞將直接威脅坡腳會東鎮(zhèn)老街3社規(guī)劃區(qū)16戶65人、汽修廠以及租住在此的流動人口約450人，共約515余人的生命財產(chǎn)安全及前緣省道S310過往車輛安全，威脅財產(chǎn)即潛在經(jīng)濟損失達1500萬元。因此開展該地質(zhì)災(zāi)害評估分析是必要的。

一、滑坡的基本特征及工程地質(zhì)條件

勘查區(qū)內(nèi)出露的基巖主要是侏羅系中統(tǒng)新村組(J2x)砂巖，灰色，主要由石英、長石、少量云母等礦物組成，中粒結(jié)構(gòu)，中厚～厚層狀構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，錘擊聲啞。滑坡坡腳地形陡緩交界處及崩塌危巖帶出露多。產(chǎn)狀為52°∠69°，巖土類別為Ⅳ類

二、滑坡的成因及形成機制分析

(一)滑坡形成成因及機制

滑坡的形成與其地層巖性、地形地貌、地表水、地下水及人類生產(chǎn)活動密切相關(guān)。勘查區(qū)內(nèi)第四系松散堆積物的存在，為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。在滑坡區(qū)域內(nèi)，以含碎石粉質(zhì)粘土為主，淺表塊石含量較重，結(jié)構(gòu)較疏松，在暴雨作用下，粉質(zhì)粘土的內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角急劇減小，易形成滑坡，是滑坡形成的物質(zhì)因素；該地段地形縱向坡度平均38°，地勢較陡，且前緣坡腳由于人為活動，在民房背后形成陡坎，較陡的地勢和前緣分布的臨空面是滑坡形成的地形地貌條件；水的作用是滑坡形成的誘發(fā)因素，在雨季時勘查區(qū)內(nèi)降雨量大而集中，地表水容易沿碎石(含粉質(zhì)黏土)下滲，從而降低了土體的抗剪強度，增加了土體自身的重量，并產(chǎn)生動水壓力等，因此是滑坡暴發(fā)的決定性因素。而人類的生產(chǎn)活動，改變坡體原有地形，破壞斜坡原有應(yīng)力平衡狀態(tài)，為滑坡形成提供有利條件。

(二)滑坡破壞模式分析

根據(jù)本次勘查，滑坡是在暴雨作用下發(fā)生變形，且從變形跡象來看，后緣的拉張主裂縫、中部地表裂縫也為拉張性質(zhì)、前緣及剪出口垮塌變形等，結(jié)合坡體及剪出口村民開挖臨空面，綜合判斷該滑坡為牽引式滑坡。另據(jù)宏觀判斷會東縣老街村3社滑坡于2008年9月開始發(fā)生變形，2013年6月暴雨作用下變形加劇，發(fā)生大規(guī)模垮塌變形，在至今的每次降雨后，坡體均會有不同程度的微小變形，若遇到連續(xù)強降雨，極可能再次發(fā)生大規(guī)模滑移變形。

根據(jù)以上定性分析，認為該滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨及地震工況下處于不穩(wěn)定至基本穩(wěn)定狀態(tài)。

三、滑坡穩(wěn)定性計算及評價

(一)計算模型及工況組合

計算目的是為滑坡穩(wěn)定性評價及防治提供依據(jù)。根據(jù)該滑坡的破壞模型，采用綜合野外與室內(nèi)分析的滑面即軟弱面來計算，滑面呈折線形，故穩(wěn)定計算采用折線型滑動面計算模型。

根據(jù)本次勘查可知，坡體上無建筑，可不考慮建筑荷載；滑坡不被水淹沒，不考慮水淹沒的影響；因坡體物質(zhì)松散，滲水性比較強，可不考慮動靜水壓力對滑坡的影響；坡體內(nèi)無穩(wěn)定地下水位，不考慮地下水的影響；該區(qū)地震設(shè)防烈度為7度；本區(qū)降雨季節(jié)雨量集中，要考慮暴雨對滑體加載及對滑帶軟化的影響，由于該滑坡造成的潛在經(jīng)濟損失為1500萬元，根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006),其防治工程級別屬Ⅱ級，對應(yīng)暴雨強度按20年的重現(xiàn)期計。經(jīng)以上分析綜合本滑坡特征及其各種荷載情況，本次選定如下幾種工況計算評價滑坡穩(wěn)定性。(1)工況1：自重(天然狀況)；(2)工況2：自重+暴雨(坡體1/3飽水)；(3)工況3：自重+地震。

通過鉆孔資料和野外變形調(diào)查，系統(tǒng)分析滑坡內(nèi)軟弱帶、巖性分界面和已有變形破壞跡象，推測出滑坡滑帶，并對滑坡4條縱剖面分別進行三種工況下的滑坡穩(wěn)定性計算分析，滑坡推力計算模型見滑坡推力計算附表后附圖。

(二)計算方法

本次滑坡計算采用傳遞系數(shù)法計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑推力。

1.穩(wěn)定性系數(shù)計算公式

式中：

Rn=(Wn((1-ru)cosαn-Asinαn)-RDn)tgφ CnLn

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+TDn

式中：

ψj—第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數(shù)(j=i)；ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1；Wi—第i條塊的重量(KN/m)；Ci—第i條塊內(nèi)聚力(KPa)；Φi—第i條塊內(nèi)摩擦角(°)；Li—第i條塊滑面長度(m)；αi—第i條塊滑面傾角(°)；βi—第i條塊地下水線與滑面的夾角(°)；A—地震加速度(重力加速度g)；Kj—穩(wěn)定系數(shù)。

2.剩余下滑推力計算公式選擇

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-R1i

滑坡推力計算模型圖1所示。

圖1 滑坡推力計算模型

其中：

傳遞系數(shù)：ψ=Cos(ai-1-ai)-Sin(ai-1-ai)tanφi

下滑力：Ti=Wisinαi+Acosαi

抗滑力：Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)+CiLi

式中：Pi—第i條塊推力(KN/m)；Pi-1—第i條塊的剩余下滑力(KN/m)；Wi—第i條塊的重量(KN)；Ci、ψi—第i塊的內(nèi)聚力(KPa)及內(nèi)摩擦角(°)；Li—第i條塊長度(m)；ai—第i塊的滑面傾角(°)；A—地震加速度(重力加速度g)；Ks—設(shè)計安全系數(shù)。

(三)計算參數(shù)

本次分析主要采用如下途徑選取巖土物理力學(xué)參數(shù)：(1)根據(jù)勘查試驗結(jié)果確定；(2)滑帶土多次反演試算至與實際的地質(zhì)情況對比達到基本吻合。

經(jīng)現(xiàn)場大重度試驗可知：滑體土天然重度為19.1kN/m3；在已知天然重度基礎(chǔ)上，根據(jù)巖土體物理力學(xué)參數(shù)經(jīng)驗值，本次滑體土飽和重度建議值21.2kN/m3。

根據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合反演分析結(jié)果，并綜合考慮滑坡宏觀穩(wěn)定性分析，最終綜合確定滑坡穩(wěn)定性計算巖土體物理力學(xué)參數(shù)值，見表3-1。

表1 滑坡巖土體物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)取值表

(四)計算結(jié)果及評價

1.滑坡坡穩(wěn)定性計算與結(jié)果評述

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》第12.4.6條的規(guī)定，滑坡穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)根據(jù)其穩(wěn)定系數(shù)按表3-2確定。

表2 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分

2.設(shè)計安全系數(shù)取值

結(jié)合滑坡威脅對象、潛在受災(zāi)損失等，根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)相關(guān)技術(shù)要求，該滑坡防治工程等級為Ⅱ級，計算推力時設(shè)計安全系數(shù)Ks取值見下表。

表3 滑坡設(shè)計安全按系數(shù)取值

3.計算結(jié)果

按照上述工況及方法進行滑坡穩(wěn)定性計算，現(xiàn)將計算結(jié)果匯總于下表。

表4 滑坡穩(wěn)定性計算成果

(五)滑坡變形發(fā)展趨勢分析

滑坡演化發(fā)展的過程顯示坡體總是具有從高位能向低位能轉(zhuǎn)化的趨勢，滑坡暴發(fā)時右前緣大面積垮塌，并在后緣形成橫向貫通拉裂縫，并形成下錯達1.2m，滑坡右側(cè)的位能已得到了一定的釋放，但左側(cè)坡體物質(zhì)并未整體下滑，且滑坡前緣還有較陡的臨空面條件，結(jié)合滑坡穩(wěn)定性定量計算分析，本次滑坡在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下處于不穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)，在天然+地震工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

滑坡穩(wěn)定性分析結(jié)果表明，滑坡在暴雨工況下，極有可能沿滑面產(chǎn)生滑坡。經(jīng)過敏感因素分析，滑坡穩(wěn)定性對Φ值的敏感度較高，暴雨對滑坡的誘發(fā)至關(guān)重要。綜上分析得本次滑坡在暴雨工況下還有很大的滑動趨勢。

三、滑坡防治工程建議

通過計算得知，老街3社滑坡在暴雨工況下處于不穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)。鑒于該滑坡可能繼續(xù)造成嚴重人員傷亡和重大財產(chǎn)損失，建議對該滑坡進行綜合治理，在對滑坡進行樁板支擋的同時，為防止滑坡體次級剪出，在板后采用碎塊石土回填反壓，由于該地質(zhì)災(zāi)害點的治理應(yīng)考慮災(zāi)害點地處縣城城區(qū)，治理工程不僅安全性要求極高，而且應(yīng)當(dāng)與會東縣城老街古鎮(zhèn)風(fēng)貌緊密結(jié)合，與環(huán)境協(xié)調(diào)一致，治理工程應(yīng)當(dāng)成為景觀的一個有機組成部分。因此防護工程應(yīng)配有相應(yīng)綠化工程。