趙家村滑坡治理措施的研究

毛 岳

(甘肅水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

趙家村滑坡位于甘肅省蘭州市永登縣，2017年7月連續(xù)降雨導(dǎo)致滑坡復(fù)活，嚴(yán)重威脅到坡腳4 500 m2養(yǎng)殖場(chǎng)及辦公室40間、坡腳新農(nóng)村49戶，村委會(huì)的房屋28間，威脅到滑坡前緣的人數(shù)達(dá)到135人。另外，滑坡變形后導(dǎo)致坡頂?shù)木用穹课蓍_裂變形，直接影響9戶18人，間接影響30戶89人。滑坡失穩(wěn)嚴(yán)重影響到居民的生產(chǎn)生活，為此對(duì)該滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析，并進(jìn)行了有效的治理，保障了居民的生產(chǎn)生活不受威脅和影響，治理效果良好。

1 滑坡基本特征

趙家村滑坡平面形態(tài)呈向南的圈椅形，由于滑坡下錯(cuò)形成陡坎，所以滑坡邊界明顯。滑坡主滑方向193°，剖面形態(tài)呈折線型，滑坡坡腳高程2 230 m，坡頂高程2 258 m，高差約28 m，坡面呈上緩下陡，坡腳陡立臨空，高差約為13 m～14.5 m，坡面整體坡度20°～30°，坡體底寬約90 m，長(zhǎng)約70 m，滑體厚6 m～10 m，滑坡體積約為5.04×104m3，為淺層土質(zhì)滑坡。滑體的物質(zhì)組成主要為洪坡積粉土，土黃色、淺棕黃色，稍濕～飽和，可塑～硬塑，未見水平層理，植物根孔及蟲孔較發(fā)育，因長(zhǎng)期滑移，土體相對(duì)松散；滑帶為土體與泥巖的接觸帶，滑帶埋深5 m～14 m，傾向193°，滑面坡度約20°，厚度0.1 m～0.2 m，自滑坡后緣至前緣依次增厚，在縱向上主滑帶總體呈折線形，滑床的物質(zhì)由單一的泥巖構(gòu)成。滑坡體主要變形特征為后緣拉張裂縫發(fā)育，前緣局部垮塌，滑坡整體沉陷下錯(cuò)。該滑坡坡體已發(fā)生多次下錯(cuò)滑移，后壁和側(cè)緣均已下錯(cuò)形成錯(cuò)臺(tái)，臺(tái)坎高約為2 m～3 m。

2 滑坡成因及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

滑坡體上部為粉土，中部為全風(fēng)化泥巖，下部為泥巖，因上部土體不易積水、地表水沿裂縫極易下滲，泥巖透水性較差，遇水極易軟化，上部降雨及地表水等下滲至泥巖面、土體接觸帶形成淤泥質(zhì)混合土體，土體達(dá)到飽和后沿該層面向下游排泄水流，逐漸形成一條光滑的滑移面，帶動(dòng)上部堆積體滑動(dòng)。若遇強(qiáng)降雨期，地表水沿裂縫大量灌入，坡體含水量逐步增大，隨之將破壞坡體的原有應(yīng)力平衡狀態(tài)，沿著傾斜的滑面向下游不斷滑動(dòng)，坡體隨時(shí)有再次發(fā)生滑動(dòng)的可能性，現(xiàn)狀滑坡穩(wěn)定性差。

3 物理力學(xué)參數(shù)及滑坡穩(wěn)定性分析

滑坡區(qū)地基土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)綜合分析后，確定地基土體物理力學(xué)參數(shù)建議值，見表1。

表1 地基土主要力學(xué)指標(biāo)建議值

滑坡體按其物質(zhì)組成可劃分為堆積層滑坡。滑面形態(tài)為折線型。因此，穩(wěn)定性評(píng)價(jià)以剛體極限平衡為原理，將已知滑面概化成折線形狀進(jìn)行計(jì)算；滑坡推力采用傳遞系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)本次工程特征，取安全系數(shù)為1.3，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

4 治理工程設(shè)計(jì)

4.1 工程總體方案

通過對(duì)滑體前緣陡峻易滑坡體進(jìn)行削除，將開挖土方反壓至坡腳，在坡腳布設(shè)擋土墻進(jìn)行支擋，防止滑坡體繼續(xù)下移危害坡腳和坡頂居民安全，對(duì)滑坡外圍布設(shè)截排水工程，攔截上部坡體地表水，防止水體下滲，再對(duì)坡體上發(fā)育的拉張裂縫進(jìn)行夯填處理。具體措施：滑坡外圍布設(shè)截排水工程，截引匯入滑坡體的地表水；滑坡坡腳反壓土體，土體外再布設(shè)擋土墻進(jìn)行支擋；夯填滑坡體上拉張裂縫和塌陷坑；對(duì)坡體前緣高陡易發(fā)生次級(jí)滑坡土體進(jìn)行削坡減載。

4.2 治理工程分項(xiàng)設(shè)計(jì)

4.2.1削坡減荷工程

由于趙家村滑坡前緣坡體高陡臨空，為防止前緣不穩(wěn)定坡體再次發(fā)生失穩(wěn)滑塌，威脅坡腳人員，本次治理工程擬對(duì)滑坡所處前緣上部高陡易滑塌坡體分2級(jí)削坡，一級(jí)削坡坡比1∶2.5～3.0，削坡高1.5 m～2.5 m，二級(jí)削坡坡度1∶1，削坡高度4.0 m～5.5 m。一級(jí)坡和二級(jí)坡之間馬道寬為2 m。

4.2.2坡腳反壓工程

對(duì)趙家村滑坡坡腳進(jìn)行土方夯填反壓，坡腳反壓區(qū)長(zhǎng)度115 m，寬度5.0 m～8.5 m，高度4 m～9.2 m，夯填土方量約2 668 m3。坡腳反壓土層分層夯填，每層夯填厚度為30 cm，夯實(shí)系數(shù)不小于0.9。反壓夯填坡比1∶1.5。在Ⅰ型重力式擋墻墻后從下往上第一排和第二排泄水孔孔口至坡腳處夯填厚0.8 m的礫卵石，夯填寬度約5 m～6.5 m，坡降為5%，用以排泄雨季坡腳處滲出的地下水。

4.2.3重力式擋墻工程

重力式擋墻為垂直預(yù)應(yīng)力錨桿重力式擋土墻，擬布設(shè)于趙家村滑坡坡腳土方反壓后填土邊坡外側(cè)，主要作用是支擋反壓土體，穩(wěn)固滑坡，共布設(shè)長(zhǎng)度113 m。重力式擋墻采用C20混凝土澆筑，頂寬0.8 m，下底寬3.23 m，高4 m，胸坡比1∶0.3，背坡直立，基底水平，基礎(chǔ)埋深1.5 m，基礎(chǔ)底面三七灰土墊層0.3 cm，擋墻設(shè)4排泄水孔，泄水孔水平間距2 m。

4.2.4截排水工程

經(jīng)過對(duì)擬設(shè)計(jì)的不同類型截排水渠進(jìn)行過流能力計(jì)算，其允許最大過流斷面和設(shè)計(jì)出的四種截排水工程其過流斷面驗(yàn)算結(jié)果見表3。

表3 截排水工程過流斷面驗(yàn)算一覽表

4.2.5夯填裂縫工程

針對(duì)趙家村滑坡區(qū)發(fā)育的拉張裂縫和塌陷坑特征，擬采取2個(gè)方案對(duì)其進(jìn)行夯填處理。對(duì)寬度為20 cm～40 cm，深度小于1.2 m的LX1,LX2,LX7三條裂縫及其他一些設(shè)計(jì)階段后出現(xiàn)的小裂縫先將裂縫內(nèi)的周邊松散土體挖出，再直接采用三七灰土夯填處理，分層夯填厚度為0.3 m，夯實(shí)系數(shù)不小于0.9；對(duì)寬度為80 cm～150 cm，深度為1.0 m～3.5 m的LX3，LX4，LX5，LX6四條裂縫和塌陷坑先將裂縫和塌陷坑的洞底和洞壁的疏松土體挖出，再在坑底夯填30 cm厚三七灰土，中間用原土夯填，頂部夯填0.5 m的耕植土，耕植土下夯填0.3 m厚三七灰土，夯填處理中每層夯填厚度30 cm，夯實(shí)系數(shù)不小于0.9。

4.2.6以路代渠工程

由于趙家村滑坡坡體中上部雨季地表水體匯入，導(dǎo)致滑坡滑動(dòng)拉斷了穿滑坡體中上部而過的道路，本次擬修建以路代渠工程，對(duì)穿原道路而過的地表水進(jìn)行排泄。以路代渠工程寬3 m，長(zhǎng)65 m，斷面呈“矩”形，采用C20鋼筋混凝土現(xiàn)澆，路面厚0.2 m，兩側(cè)設(shè)計(jì)高0.4 m，厚0.2 m的擋水路牙，防止從滑坡體上部沿硬化道路而下的水體進(jìn)入滑坡體。

4.2.7棄土處理工程

本次治理工程除削坡減載工程外，共設(shè)計(jì)開挖土方量為3 581.04 m3，夯填土方量為2 949.08 m3，夯填土方需要的虛土方量為3 538.9 m3(松實(shí)系數(shù)1.2)，開挖土方量經(jīng)夯填土方處理后，剩余土方量為42.14 m3，將工程建設(shè)中剩余棄土外運(yùn)至3 km處的麻尼寺溝鄉(xiāng)磚廠，回收利用。

5 治理后滑坡穩(wěn)定性分析

5.1 滑坡治理工程穩(wěn)定性分析

通過對(duì)其治理工程Ⅰ型重力式擋土墻(墻體加錨桿)穩(wěn)定性的驗(yàn)算分析其治理效果，滑坡推力取最不利工況(自重+暴雨)下的剩余下滑力119.532 kN。分別在滑坡推力作用下和庫侖土壓力的作用下進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，其擋墻驗(yàn)算結(jié)果見表4。

表4 重力式擋墻驗(yàn)算表

5.2 治理后穩(wěn)定性分析

趙家村滑坡經(jīng)過外圍截排水措施，坡腳土方反壓和重力式擋土墻支擋后基本趨于穩(wěn)定，治理后穩(wěn)定性坡體根據(jù)削坡和坡腳反壓后地形計(jì)算，坡腳預(yù)應(yīng)力錨桿重力式擋墻作為垂直向下的荷載計(jì)算。滑坡推力取最不利工況(自重+暴雨)下的剩余下滑力119.532 kN。分別在滑坡推力作用下和庫侖土壓力的作用下進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，其治理后穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 趙家村滑坡治理后穩(wěn)定性分析一覽表

通過計(jì)算分析，趙家村滑坡經(jīng)過上述工程治理后穩(wěn)定系數(shù)均大于1.300，穩(wěn)定性好，滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

6 結(jié)語

本文以該滑坡為研究對(duì)象，通過分析其基本特征、變形破壞模式及不同工況條件下的穩(wěn)定性分析，提出有針對(duì)性的防治措施，對(duì)類似工程具有一定借鑒意義。該滑坡工程已于2014年完成治理，根據(jù)后期監(jiān)測(cè)資料，治理后該滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，與本次治理后的穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果吻合，說明該滑坡的治理措施是安全可靠的，達(dá)到了預(yù)期目的。