滑坡穩(wěn)定性及其治理方法分析

賈林，康富，李付定，孫曉鵬，梁瑞

（1.甘肅能源化工職業(yè)學(xué)院，蘭州 730207；2.甘肅有色工程勘察設(shè)計(jì)研究院，蘭州 730000）

1 引言

近年來(lái)，甘肅地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，特別是瞬時(shí)強(qiáng)降雨和持續(xù)降雨導(dǎo)致多處地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)復(fù)活，出現(xiàn)大量地質(zhì)災(zāi)害，給居民的財(cái)產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失或使人們生命安全受到了嚴(yán)重威脅，如舟曲泥石流和成都雷打石滑坡等。現(xiàn)以蘭州新區(qū)西岔園區(qū)西岔村張家墩東南側(cè)潛在滑坡的形成機(jī)理及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行研究。通過(guò)對(duì)該區(qū)地質(zhì)環(huán)境勘查和滑坡體分布和發(fā)育規(guī)律調(diào)研，結(jié)合區(qū)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行其形成機(jī)理分析、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，為該滑坡的防治提供豐富的理論依據(jù)，同時(shí)，為研究區(qū)乃至蘭州新區(qū)滑坡防治提供可靠的物理力學(xué)參數(shù)。

2 滑坡穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

2.1 滑坡的地形地貌

西岔園區(qū)西岔村張家墩東南側(cè)潛在滑坡平面上呈不規(guī)則長(zhǎng)方形，如圖1 所示。縱長(zhǎng)50～150 m，前緣、中部及后緣寬度差異不大，在60～65 m 間，滑坡體后緣以上較陡，地形坡度40°～55°，局部有基巖形成陡坎。可將此滑坡分別從上、中、下3 處作剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）分成3 個(gè)次級(jí)滑坡對(duì)它進(jìn)行研究。東南側(cè)第四紀(jì)和素填土廣泛地分部，成因類型為風(fēng)積和重力堆積。在研究區(qū)中的巖性組成為：上部為素填土、砂質(zhì)粉土、泥巖覆蓋，厚度從幾米至上百米，下部主要為第三系軟弱黏土巖和脆弱礫巖，還有星片或條帶狀出露的堅(jiān)硬侵入巖、層狀堅(jiān)硬-半堅(jiān)硬的二疊系、三疊系沉積巖以及層狀堅(jiān)硬震旦系變質(zhì)巖。

圖1 滑坡平面

2.2 計(jì)算方法

蘭州新區(qū)其氣候特點(diǎn)是干燥寒冷、降水量小，蒸發(fā)強(qiáng)烈、晝夜溫差大，滑坡不應(yīng)該十分發(fā)育。然而，在這一地區(qū)滑坡卻十分常見，分別從天然、暴雨和地震3 種工況進(jìn)行穩(wěn)定性定量評(píng)價(jià)。根據(jù)傳遞系數(shù)法，在考慮重力、靜（動(dòng)）水壓力的情況下對(duì)西岔園區(qū)西岔村張家墩東南側(cè)潛在滑坡進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2 所示。

圖2 傳遞系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)圖

Ti—作用于第i 塊段的滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力，kN/m；Qi—地震水平力；Ni—第i 塊段滑動(dòng)面的法向分力，kN/m；Pi、Pi-1—分別為第i 塊、第i-1 塊滑體的剩余下滑，kN/m；Ri—作用于第i 塊段的抗滑力，kN/m；θi—第i 塊段土的內(nèi)摩擦角，（°）；n—滑塊數(shù)

穩(wěn)定性系數(shù)FS計(jì)算公式為：

式中，ψj為第i 塊段的剩余下滑力傳遞至i+1 塊段的傳遞系數(shù)（j=i），Rn為作用于第n 塊段(最模塊段)的抗滑力，kN/m；Tn為作用于第n 塊段（最模塊段）的滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力，kN/m。

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanθi+1

θi+1為第i+1 塊段土的內(nèi)摩擦角，（°）；αi為第i 塊段滑動(dòng)面傾角，（°）。

根據(jù)結(jié)果，對(duì)照表1 進(jìn)行定級(jí)。

表1 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分級(jí)

2.3 分析評(píng)價(jià)

根據(jù)對(duì)研究區(qū)內(nèi)3 個(gè)次級(jí)滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算和工程地質(zhì)勘察，結(jié)合區(qū)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參數(shù)進(jìn)行其形成機(jī)理分析和發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)，滑坡整體穩(wěn)定評(píng)價(jià)如下：該滑坡為涉水滑坡，第二次級(jí)滑坡在處滑體中部（剖面Ⅱ-Ⅱ）已產(chǎn)生移動(dòng)，第一次級(jí)滑坡在滑體上部（剖面Ⅰ-Ⅰ）處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全儲(chǔ)備還不夠；第三次級(jí)滑坡在滑體下部（剖面Ⅲ-Ⅲ）處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在誘發(fā)因素下極易產(chǎn)生剪切位移，滑體產(chǎn)生滑移失穩(wěn)。場(chǎng)地北東側(cè)及西側(cè)為土質(zhì)斜坡，穩(wěn)定性安全儲(chǔ)備不夠，并波及鄰近的場(chǎng)地周邊區(qū)域，導(dǎo)致此區(qū)域穩(wěn)定性差、適宜性差。該區(qū)不宜布置重要房屋建筑。通過(guò)必要的地基基礎(chǔ)處理后才能布置房屋建筑。由于工程建設(shè)適宜區(qū)地表為根植層，土體較松軟，房屋建設(shè)宜采用基礎(chǔ)埋深不低于2 m 的條形基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)。

3 防治措施

3.1 治理原則

結(jié)合治理目的：邊坡達(dá)到穩(wěn)定、滿足相關(guān)規(guī)范和抗震設(shè)防要求及任務(wù)。擬定如下治理原則：結(jié)合實(shí)際，做到在經(jīng)濟(jì)上合理，技術(shù)上可靠，在保證安全的前提下，盡量使用易于施工、可操作性強(qiáng)的治理措施，達(dá)到一次根治，不留后患的原則；利用有限的治理工程費(fèi)用產(chǎn)生最大的治理效益，逐步改善區(qū)內(nèi)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境。

3.2 方案建議

根據(jù)斜坡的發(fā)育特征，穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)結(jié)果、危害對(duì)象以及場(chǎng)地實(shí)際條件，在充分考慮治理工程安全性與可行性、經(jīng)濟(jì)合理性等因素，考慮到資金有限、治理?xiàng)l件有所限制，本次可行性研究勘查階段建議：

1）推薦方案一

對(duì)剖面Ⅰ-Ⅰ與剖面Ⅱ-Ⅱ處不穩(wěn)定斜坡（坡腳及坡體）進(jìn)行削坡減載，采用兩級(jí)擋土墻進(jìn)行支擋，剖面Ⅲ-Ⅲ不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行回填降低坡度增加穩(wěn)定性，3 處不穩(wěn)定斜坡整體采用綜合截排水系統(tǒng)，治理完成后進(jìn)行覆土綠化。

2）推薦方案二

對(duì)剖面Ⅰ-Ⅰ與剖面Ⅱ-Ⅱ處不穩(wěn)定斜坡（坡腳及坡體）進(jìn)行削坡減載，對(duì)第一、第二次級(jí)滑坡(剖面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ)不穩(wěn)定斜坡坡腳設(shè)置抗滑樁增大滑動(dòng)面的黏聚力，從而達(dá)到提高坡體的整體穩(wěn)定；對(duì)剖面Ⅲ-Ⅲ不穩(wěn)定斜坡進(jìn)行回填降低坡度，增加穩(wěn)定性。3 處不穩(wěn)定斜坡整體采用綜合截排水系統(tǒng)，治理完成后進(jìn)行覆土綠化。

本次對(duì)西岔園區(qū)西岔村張家墩東南側(cè)潛在滑坡穩(wěn)定性在定性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。定量評(píng)價(jià)選取具有代表性的剖面（Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅲ-Ⅲ）作為研究面（見表2），結(jié)合實(shí)際情況可知：

表2 3 個(gè)剖面在不同工況下的穩(wěn)定情況

1）斜坡面覆蓋11.30～30.34m 的雜填土，下伏地層為粉土。該區(qū)域斜坡兩側(cè)坡度陡，坡高較高；中部坡度較緩，坡度小，斜坡最不利結(jié)構(gòu)面位于雜填土于粉土接觸面；

2）斜南側(cè)覆蓋2.5～6.82 m 的雜填土，下伏地層為粉土；東側(cè)覆蓋4.8～11.5 m 的雜填土，下伏地層為泥巖，泥巖東側(cè)坡腳處層面起伏較大。該區(qū)域斜坡坡度陡，坡高較高，西側(cè)斜坡最不利結(jié)構(gòu)面位于雜填土于粉土接觸面，最東側(cè)泥巖坡腳層面起伏大，斜坡已經(jīng)出現(xiàn)變形跡象，局部已發(fā)生滑動(dòng)，剖面Ⅱ-Ⅱ不穩(wěn)定斜坡發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大；

3）斜坡覆蓋3.80～21.00 m 的雜填土，下伏地層為粉土。該區(qū)域斜坡坡度陡，坡高較高，斜坡最不利結(jié)構(gòu)面位于雜填土于粉土接觸面剖面Ⅲ-Ⅲ不穩(wěn)定斜坡發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的可能性大。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)蘭州新區(qū)西岔園區(qū)西岔村張家墩東南側(cè)潛在滑坡的形成機(jī)理及發(fā)展趨勢(shì)研究，對(duì)已產(chǎn)生的滑動(dòng)的邊坡以及瀕臨滑動(dòng)的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和發(fā)展趨勢(shì)提供地質(zhì)力學(xué)參數(shù)和理論數(shù)據(jù)，來(lái)消除安全隱患，減少或避免同類滑坡造成的一些安全隱患。治理方案應(yīng)與所在地規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)相結(jié)合、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，盡可能在防治工程實(shí)施的同時(shí)，能夠保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全的永久性防治工程。