重慶大水井崩滑體災害防治技術研究

高志永，儲照波，王昌偉，李令斌

(山東正元地質資源勘查有限責任公司，山東 濟南 250101)

大水井崩塌體位于重慶市涪陵區內，始發于2009年6月強降雨期間，使得該區域早期治理的抗滑樁之間出現明顯的拉裂形變，且在崩塌體后側的陡坡上可見巖土體滑落。在2010年5月強降雨作用下，崩塌體形成變形區的變形加劇，且有進一步發展的趨勢，嚴重威脅著當地居民的生命財產安全。為了盡快消除崩塌災害再次發生的險情，本文在外業勘察的基礎上對該崩塌體的變形特征進行了研究，進而提出了治理措施，為保障當地居民的生命財產安全提供技術支持。

1 崩塌體地質概況

研究區出露地處較簡單，由老到新依次為：①中三疊統雷口坡組(T2l)黃灰、深灰色鈣質頁巖夾薄—中厚層泥灰巖、泥質白云巖，頁巖頁理發育[1]，分布于滑體上游側，為滑床主要地層；②上三疊統須家河組(T3xj)褐黃色巖屑砂巖、巖屑長石石英砂巖夾粉砂巖、頁巖透鏡體，砂巖中含少量褐鐵礦結核，底部為一層厚約10 m黑灰色炭質頁巖夾煤線要地層[2]，該層厚度大于100 m，分布于崩滑體東側陡崖及后坡區域；③第四系崩滑體堆積(Qdel)為黏土夾碎塊石或塊碎石夾黏土，厚度一般為3～7 m，分布于斜坡大部分地區；④第四系崩坡積(Qcol+dl)為褐、褐灰色黏土夾碎石、塊石，塊石分布不均，土體均一性差，厚度一般3～6 m；⑤第四系人工填土層(Qml)為褐、褐灰色黏土夾碎石、塊石，塊石分布不均，土體均一性差，結構松散—稍密，厚度一般1～3 m，分布在研究區中下部斜坡的居民密集區。

大水井崩塌體位于揚子準地臺四川臺坳川東南褶皺束墊江坳褶帶內，主控構造為近南北向展布的茍家場背斜[3]。茍家場背斜核部地層為下三疊統嘉陵江組(T1j)，兩翼地層為中三疊統雷口坡組(T2l)；背斜軸部狹窄，兩翼不對稱，西翼傾角40°～80°，東翼傾角25°～55°，為一典型的不對稱背斜。此外，在背斜軸部可見一條近南北向展布的查口石逆斷層，長度約9 km，斷層帶寬度10～20 m，主斷面傾東，傾角70°～80°；東盤中三疊統雷口坡組(T2l)逆沖于西盤上三疊統須家河組(T3xj)之上，斷層兩側地層產狀變化較大，兩盤地層局部呈大角度斜交，多見牽引小褶曲，其中西盤地層局部倒轉，微地貌表現為山埡口呈帶狀延伸。

崩滑體處于茍家場背斜軸部偏東翼，地層產狀變化較大，主要為80°～110°∠35°～75°。從滑體下游側往上游側巖層傾角逐漸增大。根據外業勘查，崩滑體西側(上游側)約100 m處為一逆斷層，受構造影響，頁巖等軟質巖層中小褶曲、柔皺及隱蔽裂隙較發育，巖體較為破碎；崩滑體下游側須家河組砂巖中主要見北東和北西2組裂隙，裂隙傾角較陡，一般在50°～75°，間距0.5～1.5 m，裂面不平直，面較粗糙，少量充填黏土夾碎石。

2 崩塌變形區特征

2.1 1號變形區特征

1號變形區位于外側斜坡區域，變形拉裂縫集中分布在變形體的后部右側區域，其左側變形拉裂縫不發育。1號變形區在平面上呈近半圓形，變形方向為0°，地面坡角為20°～25°；變形區前緣高215 m，寬約120 m；后緣高248 m，寬約50 m。變形區東部相對厚，厚度為5.0～6.8m；向西逐漸變薄，厚2～4 m；變形區平均厚度約為5 m，巖土體體積約為34 000 m3。在2009年6月強降雨下該區域出現較明顯的拉裂變形，雖然進行了搶險封堵，但在2010年5月強降雨下出現較密集的地面裂縫，最長達60 m，且裂縫延伸方向與斜坡走向一致。1號變形區的變形強度存在較大差異，故將地表裂縫發育的區域劃分為“強變形區”，地表裂縫不發育的區域劃分為“弱變形區”。1號變形區的“強變形區”滑面已經形成，且在地表裂縫密集區域已經貫通；“弱變形區”滑面尚未形成，即該區域的拉裂現象不明顯。

2.2 2號變形區特征

2號變形區特征位于斜坡的中下部，呈近半圓形展布，總體變形方向為347°。2號變形區所在的斜坡坡角為15°～20°，變形后緣高程192 m，前緣高程為182 m；變形區縱向長為45 m，后緣長30 m，前緣橫寬60 m；變形厚度為3.0～5.8 m，平均厚度為4.5 m，變形區面積為1 900 m2，體積約為8 500 m3。2號變形區在2009年6月變形后采用水泥封堵，但拉裂縫具有持續發展的趨勢，于2010年5月強降雨條件下拉裂縫加劇發展，形成一條長13 m的拉裂縫，同時附近居民房屋的墻體中也發育裂縫，裂縫延伸方向與斜坡走向一致，均為70°。2號變形區的前緣地形為一高2.0～2.5 m的陡坎，是該崩滑體的剪出口，該處的簡易擋墻略呈向外突出。

2.3 穩定性計算

綜上分析可知，研究區存在2處明顯的拉裂變形區域，即1號和2號變形區，分別對2處變形區的穩定性進行計算分析。大水井崩滑體的滑坡滑動面為折線形，故計算采用折線法(傳遞系數法)[4-5]，動水壓力采用計算動水壓力法[6-7]，結合研究區崩塌體分布特征，計算過程中不考慮地震作用的影響，計算工況包括：①工況1，自重+地表荷載；②工況2，自重+地表荷載+暴雨影響。其計算結果見表1。由表1可知：在干旱少雨(工況1)的條件下，1號變形體的穩定系數Fs為1.659～1.761，2號變形體的穩定系數Fs為1.561，由此可知，在干旱少雨(工況1)條件下2處變形區均處于穩定狀態；在暴雨(工況2)條件下，1號變形體的穩定系數Fs為1.024～1.146，2號變形體的穩定系數Fs為1.077，說明在暴雨條件下1號變形體處于欠穩定—基本穩定狀態，2號變形體處于基本穩定狀態。

表1 大水井崩滑體變形區穩定性計算結果

3 坡面水(泥)石流

3.1 地質環境條件

在大水井崩滑體外后側為一陡斜坡，陡斜坡腳一帶高程+250 m，坡頂一帶為+350～+360 m，高差100～110 m，地形坡角50°～60°，陡斜坡坡面植被發育，該陡坡向北東方向延伸，傾向305°。陡斜坡基巖為下三疊統須家河組(T3xj)砂巖層，巖層單斜產出，巖層傾向100°～110°，傾角50°～64°，巖層延伸較穩定。巖體中有3組構造裂隙較發育，基巖中裂隙較發育，實測裂隙有：①325°∠65°，裂隙面較平整，局部張開，張開寬0.3～1.0 cm，局部黏土充填，結合一般，長度為0.5～1.5 m，間距為0.6～1.0 m；②240°∠50°，裂隙面較平，呈閉合狀，延伸長度為1～3 m，間距為0.8～1.5 m；③240°∠50°，裂隙面較平，呈閉合狀，延伸長度為1.0～2.5 m，間距為0.7～1.2 m。由于陡斜坡中基巖裂隙發育，故采用赤平投影方法對陡斜坡的穩定性進行分析(圖1)。由圖1可知：裂隙將巖體切割成塊體，裂隙組合交線傾向坡外，但交線傾角與陡斜坡的地形坡角基本一致，陡斜坡巖體穩定。

圖1 陡斜坡穩定性赤平投影

此外，該陡斜坡坡長100 m，坡寬400 m，坡度大，高差大，坡面有松散的崩坡積層堆積層覆蓋(圖2(a))，覆蓋層厚1～4 m，主要為砂巖塊石與粉質黏土組成，土石比4∶6，塊石呈菱角狀，粒徑一般0.2～1.0 m，最大粒徑5 m，結構較松散，坡面的松散體為坡面水(泥)石流的物質源；斜坡面積約4.5×104m2，斜坡坡面的松散堆積體體積約12×104m3，坡面的松散體為形成坡面水(泥)石流的物質源。

3.2 水(泥)石流特征

受暴雨的沖刷，陡斜坡坡面已經形成了4處坡面水(泥)石流(圖2(a))，水(泥)石流物質源為陡斜坡坡面的崩坡積體，厚1～4 m，物質成分為粉質黏土和砂巖塊石，土石比4∶6，形成的水(泥)石流沖刷帶長100～120 m(圖2(b))。水(泥)石流作用形成的松散巖土體堆積在大水井崩滑體的中后部一帶，體積100～300m3，滾落的砂巖單塊一般為0.2～1.0 m3，最大5.0 m3，水(泥)石流中砂巖塊石最大滾動距離120 m。此外，在地表產生較多的拉裂縫(圖2(c))。

3.3 匯水特征

坡面水(泥)石流區為陡坡，平面形態呈U形，斜坡的東西兩側為山脊，有利于大氣降水向斜坡處匯集，該陡斜坡匯水面積約6×104m2，強降水在坡面易形成較強的地表坡面徑流。強降水沖刷并飽和坡面的松散層是形成坡面水(泥)石流的誘發因素。

3.4 徑流特征

陡斜坡段地形坡度50°～60°，坡度大，坡面平直，坡面水(泥)石流在斜坡區的徑流條件好，無阻礙，斜坡坡面無自然沖溝集中排泄地表水，降水后地表水在坡面呈撒流狀態，直接對斜坡形成沖刷(圖2(b))。該斜坡在2010年5月5日的強降水的沖刷下，斜坡表面的松散層形成了4處坡面水(泥)石流，坡面泥石流最大沖刷距離120 m。

觀察組患者用藥后，復發率為17.95%(7/39)，進展率為2.56%(1/39)；對照組患者用藥后復發率為23.08%(9/39)，進展率為5.13%(2/39)，兩組間比較無明顯差異(P>0.05)不具備統計學意義。

圖2 坡面水(泥)石流特征照片

3.5 堆積區特征

發生水(泥)石流后，泥砂、石塊將隨水流直接從坡面傾瀉而下，由于陡斜坡下部的大水井崩滑體地形坡角一般為25°，局部更陡，無明顯的消能緩沖區，堆積區為大水井崩滑體中相對較平緩的民房區域。水(泥)石流作用形成的松散巖土體堆積在大水井崩滑體的中后部一帶，體積100～300 m3，堆積面積100～400 m2(圖2(d))，物質成分為粉質黏土和砂巖塊石，土石比4∶6，其中滾落的砂巖單塊一般為0.2～1.0 m3，最大5.0 m3。

3.6 穩定性評價

大水井崩滑體后側為陡坡，該段地形坡度為50°～60°，高差80～100 m，坡長100 m，坡寬400 m，坡度大，高差大，覆蓋在陡斜坡表層崩坡積層塊石土層厚1～4 m，結構松散。該陡斜坡匯水面積約6×104m2，在天然少雨的條件下，表層的植被對坡面的松散層的穩定起到了積極的作用，其處于基本穩定狀態。在2010年5月5日—6日，涪陵24 h降水量達到152.6 mm，為強降雨。該斜坡在強降水的沖刷下，斜坡表面的松散層形成了4處坡面水(泥)石流，坡面泥石流最大沖刷距離120 m，而該整個斜坡的地質環境條件與已經發生的水(泥)石流一致，在強降水的沖刷下該斜坡中極易再次發生坡面水(泥)石流。

4 防治工程方案對比研究

4.1 防治工程方案

(1)針對大水井崩滑體的特征，擬采用以下2種治理措施。①方案1：1號變形體抗滑樁+2號變形體抗滑樁+護坡。1號變形體：根據穩定性及剩余下滑力核算，考慮到該變形區中部存在剪出的可能，故將抗滑樁設置于滑坡的中部及強變形區的前緣一帶，再在變形區域坡面位置設置漿砌塊石格結構[8]，用于穩固坡面表層土體。2號變形體：根據穩定性及剩余下滑力核算，雖然該段剩余推力較小，但考慮到擋墻施工將大范圍開挖[9]，開挖將嚴重威脅到保護對象的安全，故在設計方案時，僅考慮采用抗滑樁方案進行治理。考慮到該變形區上部存在建筑，將抗滑樁設在滑坡的中部，有利于減少抗滑樁上部土體變形。②方案2：1號變形削方減載+2號變形體抗滑樁+護坡。1號變形體：根據穩定性及剩余下滑力核算，考慮到該變形區下滑力主要由中部滑體產生，故對其中部進行削方減載，該措施將對變形體的穩定起到立竿見影的作用。2號變形體與方案1同。

(2)針對崩滑體后緣陡斜坡可能發生水(泥)石流的特征，擬采用以下2種治理措施。①方案3：攔石墻+排導槽+坡面排水溝+植樹造林。在陡斜坡的坡腳一帶修建排導槽以疏導泥(水)石流物質，在外側修建攔石墻以阻擋較大的滾石。②方案4：搬遷避讓+斜坡綠化+修繕截(排)水溝。搬遷全部的人員，采取貨幣補償或異地安置，對斜坡進行綠化，修繕損毀的截(排)水溝[10-12]。

4.2 防治工程方案比選

(1)技術比選。2個治理方案均可達到安全治理滑坡的目的，方案1施工設備簡單，技術工藝成熟可行；方案2施工設備簡單，技術工藝成熟可行，但棄土棄渣外運較遠，棄渣處理較困難。此外，方案2采用了以削方減載為主的措施進行處理，該方案的優點在于永久消除了斜坡上部潛在滑體的威脅，但由于后緣削方較大，需對大量的棄土棄渣進行處理，同時還將大規模地破壞滑坡中后緣的地形地貌，征地面積大，對當地人民生產生活帶來的負面影響極大[10-11]。

后側陡斜坡潛在坡面泥石流采取在陡坡腳一帶設置攔石墻+排導槽+坡面排水溝+植樹造林(方案3)等進行被動防御，后期維護工作量大[12]，且該區域坡面陡峭，在陡斜坡坡面設置排水溝，人員施工操作困難，治理將毀壞大量林木，對生態環境影響較大，恢復時間長；方案4可一勞永逸地解除崩滑體對居民的潛在威脅，進行斜坡綠化等可最大發揮該地區的土地資源環境效益。

(2)比選推薦方案。大水井崩滑體區域地形陡，坡度大，處于坡面匯水區域，居民點后側有大量的崩坡積體發育，在強降雨期間常有坡面泥石流發生，崩滑體范圍局部拉裂變形嚴重，建成的截排水溝常被淤塞和沖毀，維護困難，在雨季居民時常緊急疏散避險，嚴重影響了居民的生產生活秩序，應及時采取工程治理或搬遷避讓措施。該區地質環境條件差，受地質環境的制約，其生產發展潛力受到極大的制約。此外，采取工程治理對生態環境影響較大，恢復時間長，工程費用高，后期的維護較難。

5 結論

(1)大水井崩塌體及鄰近巖石可分為兩個變形區，即1號變形區和2號變形區，其中前者又可劃分為“強變形區”和“弱變形區”，且“強變形區”滑面已經形成，且在地表裂縫密集區域已經貫通，“弱變形區”滑面尚未形成，即該區域的拉裂現象不明顯。

(2)在工況1條件下，1號和2號變形體均處于穩定狀態，在工況2條件下，1號變形體處于欠穩定—基本穩定狀態，2號變形體處于基本穩定狀態。

(3)崩塌體后側的陡斜坡在天然少雨條件下處于基本穩定狀態，在強降水的沖刷下該斜坡中極易再次發生坡面水(泥)石流。

(4)綜合考慮各方面因素，建議采用“方案4：搬遷避讓+斜坡綠化+修繕截(排)水溝”的治理措施。