某滑坡稳定性评价及防治勘察研究

(整期优先)网络出版时间:2022-05-27
/ 2

某滑坡稳定性评价及防治勘察研究

刘显辉 1 , 余伟 2

1 四川省地质矿产勘查开发局九 0九水文地质工程地质队 , 四川 绵阳 621000;2. 四川九 0 九建设工程有限公司 , 四川 绵阳 621000

:边坡失稳对于下方居民区存在巨大的安全隐患,若发生滑坡事故将会带来巨大的人身和财产损失。为此,本文以四川某滑坡为例,对滑坡区进行详细勘察分析,在此基础上利用FLAC3D软件进行了三维稳定性数值模拟分析,综合滑坡现状提出了相应的支护加固措施建议,确保了滑坡区坡体稳固,为今后类似工程提供参考和借鉴。

关键词:滑坡;稳定性;勘察;治理措施;数值模拟

中图分类号:U445 文献标识码A 文章编号

在降雨、地震等外部条件的作用下,部分自然坡体容易由稳定状态逐渐变为失稳状态,而滑坡失稳造成的事故较为严重,因此引起了诸多研究和实践人员的关注。聂云峰[1]以某公路为实例分析,对滑坡体形成原因、滑坡的危害及如何应对公路滑坡体等方面展开论述分析。张卢明等[2]以2#滑坡为例,采用有限差分动力分析法对整治后的滑坡进行抗震稳定性分析,同时结合现场监测评估坡体的安全性。赵晋乾[3]以下个寮大型深层凝灰岩滑坡体实例,分析了大型深层凝灰岩滑坡勘察的难点,提出了综合勘察新思路,并建立了大型凝灰岩滑坡勘察综合体系。综上所述,目前已经引起对滑坡相关研究的关注,但是由于滑坡地质条件的不同,且目前研究多集中于二维数值模拟研究,因为本文以广东某滑坡为案例,在对滑坡地质进行详细勘察分析后采用三维数值模拟方法分析其稳定性,为今后类似滑坡提供预警参考。

1 工程概况

四川某滑坡分为Ⅲ号滑坡和Ⅳ号滑坡,位于低山丘陵区斜坡前缘,为泥岩切层滑坡,平面形态呈长条形。据现场调查及实地测量,Ⅲ号滑坡平面形态呈长条形,滑体长650~800m,横向宽200~270m,平均厚38m,面积约0.14k㎡,体积方量约550.14×104m³,主滑方向为109°,滑坡前缘2475m,后缘2732m,总体坡度20°。滑床为强风化泥岩,滑坡后壁高46m~57m,平均坡度约40°,呈圈椅状,滑壁平直,表层覆盖少量残坡积土。据现场调查,Ⅳ号滑平面上呈“长条”状。滑体轴向长460~650m,横向宽350~410m,平均厚34m,面积约0.21km2,体积方量约720.9×104m³,主滑方向为106°~113°,滑坡前缘2470m,后缘2693m,总体坡度19°。滑床为强风化泥岩,滑坡后壁高20m~42m,平均坡度约45°,呈直线型,滑壁平直,表层覆盖少量残坡积土,北侧公路修建切坡形成陡壁,前缘南侧经后期人工改造,基本被破坏,北侧坡脚人工切坡、开挖取土日益加剧。

2 滑坡破坏机理分析

2.1滑坡形成机制

根据滑坡切割的地层与前缘堆积物上覆地层时代及Ⅲ、Ⅳ号滑坡勘查资料认为Ⅲ、Ⅳ号滑坡大致分次次级形成:深层滑动为整体滑动,主要受该区地势震荡式上升及河流侵蚀切割,形成临空面,加之降水、自重及地震的影响下,下错拉裂后整体滑移形成,滑动形成四级平台,从滑坡体的后缘及分布的残留平台等特征分析,Ⅲ、Ⅳ号滑坡为推移式滑坡。侵蚀基准面高,形成的滑坡多为黄土切泥岩滑坡,为古滑坡,规模大,滑坡形态明显,滑体较完整,滑体前缘人类工程活动强烈,大多处于稳定或较稳定状态,后期受人类工程活动影响,个别老滑坡有复活迹象,次级滑坡形成于河流Ⅲ级阶地形成之后,这深层的滑坡在深层滑坡上解体形成,其次为各支沟沟源处由于溯源侵蚀形成滑坡,为老滑坡,规模较大,滑坡形态较明显,滑体较完整;次次级滑坡为现代滑坡,根据后缘发育的高40~50m的临空面,滑体后缘发育的拉张裂缝及前缘发育的羽状裂缝等特征分析,次次级滑坡为牵引式滑坡。加之坡体绿化开挖树穴、灌溉沟渠、公路切坡及不合理的灌溉绿化,使灌溉水沿裂缝下渗,降低了坡体的抗剪强度。

2.2滑坡破坏机理分析

Ⅲ、Ⅳ号滑坡后壁及前缘坡度较陡,局部处于直立状态,为滑坡不稳定提供了地形条件;滑坡滑体物质以强风化泥岩为主,土质不均匀,泥岩风化较严重,局部含少量粉土及砾石。强风化泥岩节理裂隙发育,风化程度较高,且强风化泥岩不但自身的强度低,而且对含水量变化极为敏感,遇水后易软化,抗剪强度大大降低,易形成软弱滑动面(带),为易滑地层;滑坡坡脚开挖使坡体形态发生改变,为滑坡滑动提供了空间条件。滑坡坡度陡立、高差大,导致坡体重力分解力自身沿坡面方向大于抗滑力,形成滑动面(带),地层岩性强度低,使得坡体自身抗滑能力降低,在降雨的作用下滑动面经雨水浸泡,滑动面附近岩土体抗剪强度降低,雨水的浸泡、浸润对滑动面上的土体还产生一定的润滑作用,加快滑坡的发生;坡脚位置被当地居民开挖非常严重,滑坡坡脚支撑力不断降低,坡体整体稳定性降低。坡体目前持续的发生蠕动变形,如果不对滑坡进行治理,任其发展,最终导致滑坡沿滑动面(带)发生滑动,威胁坡脚居民的生命财产安全。

3 稳定性评价及防治措施建议

3.1滑坡破坏机理分析

采用FLAC3D三维有限差分软件,参考相关地质资料和前人相关的研究,赋给相关计算参数,先用弹性模型计算模型在自重应力下的应力分布状况,保留计算出的初始应力状态,清零位移场为下一步计算做准备。模型的自重应力场表明垂向应力有明显的分层现象,沿着重力方向随计算深度的增加而增大,数值大小约为上覆岩体的自重。初始应力场的计算表明计算模型合理。

根据现场已知的变形破坏情况,以Ⅳ滑坡次次级滑坡变形破坏最为明显,为此对比分析三维模型计算出的Ⅲ、Ⅳ滑坡2个剖面的变形特征,来说明整个岸坡坡体的变形。揭示出滑坡的应力应变分布情况,在岩体分界线部位,出现明显的应力集中现象,Ⅳ滑坡次次级滑坡最大主应力集中值高达1.07Mpa;临近坡体表面的最大主应力发生平行于岸坡的偏转,同时在坡体顶部出现明显的拉应力分布,Ⅲ、Ⅳ滑坡其他部位的受拉区范围要比Ⅳ滑坡次次级滑坡的范围小的多。与勘察的结论相类似,在滑坡内部的滑面附近也出现较大的拉压应力的集中现象。拉应力的范围主要分布在Ⅳ滑坡次次级滑坡变形内部,主要集中在勘察中发现的滑面界线附近,同时在坡顶后缘附近也有一定范围内的拉应力存在,从坡顶后缘开始沿着可能的变形界线形成一个拉应力分布条带,如果有外界不利因素的影响,会造成坡体的潜在的破坏。

3.2治理方案建议

本项目治理工程充分结合西山滑坡的地形特征和地层特征,确定了如下两个方案:

(1)方案一:“Ⅲ号滑坡前缘1#不稳定斜坡护面墙+格构护坡+挂网喷播植草绿化,2#、3#不稳定斜坡抗滑桩+桩间挡土墙+植草绿化”、“西山Ⅳ号滑坡次次级滑坡桩板墙+抗滑桩+裂缝回填处理”、“西山Ⅳ号滑坡前缘4#不稳定斜抗滑桩+桩间挡土墙+植草绿化、5#、6#不稳定斜坡挡土墙+植草绿化”、“滑坡区冲沟谷坊坝、拦挡坝工程”、“滑坡区地表截排水工程”;

(2)方案二:“西山Ⅲ号滑坡前缘1#、2#、3#不稳定斜坡挡土墙+格构锚杆+植草绿化”、“西山Ⅳ号滑坡次次级滑坡桩板墙+抗滑桩+裂缝回填”、“西山Ⅳ号滑坡前缘4#、5#、6#不稳定斜坡脚墙+锚杆格构护坡+植草绿化”、“滑坡区冲沟谷坊坝、拦挡坝工程”、“滑坡区地表截排水工程”等两套比选方案。

4 结束语

为减少或避免灾害所造成的损失,对于滑坡的勘察及治理是必要而紧迫的,本文对某Ⅲ、Ⅳ号滑坡进行详细勘察,明确了滑坡的地质条件,并利用FLAC3D软件进行三维稳定性数值模拟分析,综合滑坡现状,发现滑坡区为地质生态环境脆弱区,建议加强滑坡区地质生态环境保护,禁止在滑坡区尤其是滑坡前缘随意开挖等活动,同时应规范滑坡区上的灌溉用水排放,严禁将灌溉剩余的水直接排向滑坡体。此外,对滑坡进行加强监测,并形成文字记录,建议在滑坡前缘及其周边地带设立明显的警示标志,提醒当地居民及过往行人和车辆观察通行(尤其是雨季)。鉴于滑坡危害的严重性,建议尽快实施治理工程施工,尽快实现治理滑坡,消除稳患的目标。。

参考文献

  1. 聂云峰.某公路滑坡体形成及应对分析[J].建筑技术开发,2020,47(16):116-118.

  2. 张卢明,周勇,岳建国,胡鹏,金斌.粉砂质页岩高边坡滑坡动力稳定性分析及防治效果评价[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2021,36(03):34-42.

  3. 赵晋乾.大型深层凝灰岩滑坡综合勘察体系研究[J].铁道建筑技术,2020(10):75-78.