牡丹江市天仙宮滑坡穩(wěn)定性分析與治理措施

劉海濤LIU Hai-tao

（中鐵二十局集團(tuán)第六工程有限公司，西安 710016）

（The No.6 Engineering Co.，Ltd.of China Railway 20th Bureau Group，Xi'an 710016，China）

0 引言

天仙宮滑坡地處黑龍江省牡丹江市興隆鎮(zhèn)東山的西坡，著名道教圣地天仙宮位于該滑坡體上，201 國道從滑坡前緣切腳通過，嚴(yán)重威脅天仙宮和201 國道的安全，急需進(jìn)行治理。通過勘察查明了該滑坡的形成機(jī)理，分析了其穩(wěn)定狀態(tài)，提出了合理的治理措施。

1 滑坡形態(tài)特征、邊界條件與物質(zhì)組成

1.1 滑坡形態(tài)特征 天仙宮滑坡地處丘陵，地面標(biāo)高230～265m，坡度由前緣的12°左右增至后緣穩(wěn)定山體的近30°。天仙宮建筑群位于整個滑坡體后緣。

天仙宮滑坡最早滑動始于1975 年左右，1994 年9 月和2000 年7 月發(fā)生兩次明顯的滑動。目前，天仙宮滑坡主滑方向為SW70°，東西方向長約285m，南北方向?qū)捈s150m。面積約40000m2，體積約4.0×105m3。根據(jù)滑坡以前滑動情況、現(xiàn)有地形地貌、現(xiàn)有滑坡體特征及人類工程活動情況，確定已在原有滑坡的中下部發(fā)育為一新滑坡，所以該滑坡由兩個次級滑坡組成：上部原有滑坡及中下部新發(fā)育滑坡。牡丹江市南環(huán)路（201 國道）滑坡體前緣通過，滑坡體西南為一池塘，長約50m，寬約15m?；麦w前緣靠后有一片柏樹林，柏樹東倒西歪，是典型的醉漢林，地表裂縫已不明顯。滑坡后緣已卸載5～6m，拉張裂縫不復(fù)存在，但圈椅狀地形仍較為明顯，并且有泉水出露。

圖1 天仙宮滑坡平面圖

圖2 天仙宮滑坡1-1′剖面圖

1.2 滑坡邊界條件 天仙宮滑坡曾經(jīng)發(fā)生過兩次較大規(guī)?；瑒樱轮車e動明顯，周界清晰?；潞缶壔卤诟?～10m，滑坡滑動后，后緣部分滑體被清運走，拉張裂縫不復(fù)存在，局部有泉水出露；但由于修建天仙宮在滑坡中部堆積大量雜填土，在滑坡中部形成了新的滑坡后壁，裂隙明顯?；卤谝酝?，東側(cè)和南側(cè)均為松樹林，樹木茂密地形較陡，坡面坡度約20°?；履蟼?cè)為一條自然沖溝，溝深3～5m，寬8～10m，流水匯入位于滑坡體西南側(cè)水塘?；麦w西部前緣有一片松樹林，樹木受滑坡滑動作用明顯，形成醉漢林，地表裂縫已不明顯。牡丹江市南環(huán)路（201 國道）從滑坡體西側(cè)前緣通過，緊鄰公路西側(cè)為老201 國道舊路，舊路西側(cè)為農(nóng)田?；麦w北側(cè)為穩(wěn)定山體，地表松樹茂密，坡腳公路開挖部位有砂巖出露。

1.3 滑坡物質(zhì)組成

1.3.1 滑體 滑體：雜填土和粉質(zhì)粘土混夾粉細(xì)砂，其中雜填土成分較為復(fù)雜，基本由建筑垃圾和灰色粉質(zhì)粘土組成；粉質(zhì)粘土混夾粉細(xì)砂，粉細(xì)砂約為10%～30%，黃～黃褐色，稍密，濕，可塑，開挖探井中井壁四周有流沙現(xiàn)象，土質(zhì)較為松軟。新發(fā)育滑坡滑體中前部厚度約11.27m，兩側(cè)厚度6.32m-10.08m，前緣滑體厚度約5.49m，滑體比較厚。原有滑坡滑體前部厚度在7m～9m 之間，滑體比較厚。

1.3.2 滑帶 新發(fā)育滑坡中，在ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7、ZK9、TJ2 中均見滑帶，滑帶：淤泥質(zhì)粘土，為湖相沉積物，灰黑～黑，呈可塑～軟塑狀，混夾粉砂，含量10%以下，含大量腐殖質(zhì)，有較濃腥味。最大厚度為10m（ZK4），滑帶土的粘土礦物成分反映了滑帶土的弱透水性及較強(qiáng)的吸水性，滑帶吸水軟化對滑坡體穩(wěn)定不利。

滑面形態(tài)從縱剖面上可以出：滑面呈折線型，據(jù)鉆孔和探井揭露，滑帶厚度0.2m-0.5m，滑面傾角0°-45°。

原有滑坡滑帶主要為粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂，位于與下覆地層的接觸帶上，局部滑帶為強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。滑面呈折線型，滑面傾角0°-42°。

1.3.3 滑床 滑床：由白堊系猴石溝組砂巖構(gòu)成，由上到下依次如下：粉砂質(zhì)泥巖，灰黑～灰黃色，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，局部成巖較差，強(qiáng)度較差。粉細(xì)砂巖：黃色，強(qiáng)風(fēng)化，鈣質(zhì)膠結(jié)，塊狀結(jié)構(gòu)，粒狀構(gòu)造。中砂巖：黃色，強(qiáng)風(fēng)化，鈣質(zhì)膠結(jié)，塊狀結(jié)構(gòu)，粒狀構(gòu)造。

2 滑坡近期變形特征和影響因素

2.1 滑坡近期變形特征 2008 年對天仙宮滑坡進(jìn)行詳細(xì)勘查期間發(fā)現(xiàn)：天仙宮滑坡后緣泉水發(fā)育，局部位置地下水位距地表僅0.5m，泉水不斷滲入滑坡體，對整個天仙宮滑坡的穩(wěn)定性極為不利。天仙宮圍墻發(fā)育有多處明顯裂縫（新發(fā)育滑坡后緣），據(jù)天仙宮工作人員介紹，裂縫仍在緩慢發(fā)展，天仙宮西南側(cè)場地仍有緩慢下沉跡象，使天仙宮圍墻局部開裂倒塌。諸多現(xiàn)象表明，天仙宮滑坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。目前，天仙宮滑坡仍存在緩慢變形跡象。

2.2 滑坡影響因素分析評價

2.2.1 地下水和地表水 天仙宮滑坡地下水豐富，滑坡后緣有泉水出露，由于修建天仙宮開挖山體破壞了泉水的原始的徑流方向，造成地下水大量進(jìn)入滑坡體內(nèi)，對滑坡穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響。天仙宮滑坡地勢較低，滑坡前緣現(xiàn)在仍有一小型水塘，地表水豐富，滑坡后方地表匯水面積較大，后緣地表水的匯集入滲也不利于滑坡的穩(wěn)定。

2.2.2 前緣卸載 2001 年修建牡丹江市南環(huán)路（201國道），南環(huán)路在滑坡前緣通過，由于開挖路基造成滑坡前緣大量卸載，降低了滑坡的穩(wěn)定性。

2.2.3 后緣加載 1994 年天仙宮發(fā)生大規(guī)?；潞螅煜蓪m工作人員動用大型機(jī)械對后緣卸載5～6m，這有利于滑坡體的穩(wěn)定，增加了原有滑坡的穩(wěn)定性。但近年來，為擴(kuò)大天仙宮大院的面積，在滑坡中部靠后的位置堆填了大量建筑垃圾，加大了滑坡推力，降低了滑坡的穩(wěn)定性，并在原有滑坡基礎(chǔ)上發(fā)育為一新的滑坡。

綜上，地下水和地表水的滲入、前緣卸載和后緣加載是影響天仙宮滑坡的主要因素。

3 滑坡形成機(jī)制和破壞模式

3.1 滑坡形成機(jī)制分析 天仙宮新發(fā)育滑坡滑體主要為松軟的粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂，下伏軟塑狀的淤泥質(zhì)粘土。滑床為較完整的猴石溝組中砂巖和泥質(zhì)粉砂巖。淤泥質(zhì)粘土及粉砂質(zhì)泥巖為相對的隔水層，降水入滲后在軟弱泥巖夾層附近聚集，造成土體軟化潤滑，進(jìn)而形成滑帶。由于坡頂?shù)娜斯ぬ钔良虞d，增加了滑坡的下滑力，滑體在重力作用下沿滑帶發(fā)生滑動產(chǎn)生山體滑坡。引發(fā)整個滑坡的滑動。

3.2 滑坡破壞模式 天仙宮新發(fā)育滑坡在運動形式上屬于推移式滑坡，在強(qiáng)降雨等誘發(fā)因素影響下一旦失穩(wěn)會以較高速度向下滑動，向下滑動的下拽力會牽引原有滑坡的滑動，使位于原有滑坡上的天仙宮大殿和圍墻會開裂傾斜倒塌，對這一道教勝地造成毀滅性破壞，新發(fā)育滑坡體前緣將推覆牡丹江市南環(huán)線（201 國道），造成這一交通要道的中斷。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 計算模型 天仙宮滑坡坡體主要有粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂組成，滑床是白堊系猴石溝組中砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，新發(fā)育滑坡軟弱淤泥質(zhì)粘土層為滑帶，原有滑坡的滑帶為粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂，天仙宮滑坡穩(wěn)定性計算的剖面按1-1＇、2-2＇、3-3＇3 條縱剖面進(jìn)行，圖3 是1-1＇剖面簡化計算模型。

圖3 天仙宮滑坡1-1＇ 計算簡圖

4.2 計算參數(shù)的確定 滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)的選取合理與否，對滑坡穩(wěn)定性計算起到關(guān)鍵性的作用，滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要是根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果、參數(shù)反演以及經(jīng)驗數(shù)值來確定，由于野外取樣時對試樣的干擾大，室內(nèi)試驗制樣時對試樣的干擾也比較大，做出的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)變異性太大，由于上述原因，室內(nèi)試驗的滑帶土的物理力學(xué)指標(biāo)可靠性差。所以對于新發(fā)育的滑坡，滑帶的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)主要是根據(jù)參數(shù)反演結(jié)合經(jīng)驗數(shù)值同時參考室內(nèi)試驗綜合分析得出，反演的工況為目前所處工況，假定當(dāng)前滑坡穩(wěn)定性系數(shù)Fs=1.0；對于原有滑坡，地形無法恢復(fù)，無法進(jìn)行反演分析計算其參數(shù)，只能結(jié)合室內(nèi)試驗、經(jīng)驗與新發(fā)育滑坡反演參數(shù)的結(jié)果，得出抗剪強(qiáng)度參數(shù)?；瑤У目辜魪?qiáng)度參數(shù)綜合取值見表1。

表1 天仙宮滑坡滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值

4.3 計算工況 運用極限平衡—傳遞系數(shù)法法對天仙宮滑坡1-1＇、2-2＇、3-3＇剖面進(jìn)行穩(wěn)定性進(jìn)行計算，穩(wěn)定性計算采用傳遞系數(shù)法，滑坡坡面地形線及滑動面均被簡化為折線。

綜合考慮滑坡的工程地質(zhì)條件，變形破壞特點及可能造成的危害，計算工況如下：

設(shè)計工況：工況Ⅰ—自重；工況Ⅱ—自重+地下水；

校核工況：工況Ⅲ—自重+暴雨+地下水；

地下水在滑體裂隙中產(chǎn)生滲透壓力，所以考慮動水壓力作用，設(shè)計工況中，剖面的穩(wěn)定性計算都按有地下水動力作用計算；地下水位以上的滑體取天然重度，地下水位以下取飽和重度；

暴雨對滑坡穩(wěn)定性的影響還表現(xiàn)在增大滑體土的重度，降低滑帶土抗剪強(qiáng)度等方面；在久雨暴雨情況下，滑體土重度取飽和重度。

4.4 穩(wěn)定性計算結(jié)果 采用傳遞系數(shù)法計算，計算結(jié)果見表2 和表3。

表2 天仙宮滑坡（新發(fā)育）穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果

表3 天仙宮滑坡（原有）穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果

從穩(wěn)定性計算結(jié)果可以看出，新發(fā)育的滑坡在自重情況下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在現(xiàn)狀地下水位情況下，主剖面1-1 剖面計算穩(wěn)定系數(shù)為1.03，2-2 剖面和3-3 剖面計算穩(wěn)定系數(shù)分別為1.039 和1.042，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨加地下水位狀態(tài)下，滑坡處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡失穩(wěn)可能性較大；原有滑坡每條剖面的穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.25，自身是穩(wěn)定的，對新產(chǎn)生的滑坡沒有推力作用，它的穩(wěn)定性受新發(fā)育滑坡的影響，當(dāng)新發(fā)育滑坡滑動時，由于牽引作用很可能會使其滑動。

4.5 滑坡推力計算 利用極限平衡法求得滑坡各個剖面各種工況下的推力如表4。

表4 天仙宮滑坡（新發(fā)育）滑坡推力計算結(jié)果

經(jīng)計算，原有滑坡獨立存在時各個剖面的滑坡推力均為負(fù)數(shù)，表明原有滑坡沒有推力作用于新發(fā)育的滑坡，是新發(fā)育的滑坡牽引原有滑坡運動。

綜合判斷，天仙宮滑坡整體上是欠穩(wěn)定的，在連續(xù)暴雨的情況下，滑坡發(fā)生滑動的機(jī)率較大，因此，采取工程防治措施是十分必要的。

5 滑坡綜合治理措施

根據(jù)已查明的天仙宮滑坡的特征，同時考慮到防治工程的施工環(huán)境、經(jīng)濟(jì)合理性與環(huán)境適應(yīng)性，為保護(hù)天仙宮大殿和大院的安全，考慮采用抗滑樁阻滑，滑坡后緣修建地下排水盲溝，滑坡外圍修建地表截、排水溝的滑坡治理方案，根據(jù)實際情況，對修建截水盲溝而破壞的現(xiàn)有擋土墻的位置重新修建一道擋土墻。抗滑樁的位置位于新發(fā)育滑坡的后緣，原有滑坡的前緣，這樣不但可以降低新發(fā)育滑坡的后緣推力，增大其穩(wěn)定性，而且可以阻止原有滑坡的滑動，保護(hù)天仙宮大殿的安全。

具體治理方案如下：沿西側(cè)圍墻布置一排抗滑樁，共設(shè)置抗滑樁20 根，其中截面尺寸為1.6m×2.4m 的A 型樁8 根，樁長25m，截面尺寸為1.2m×1.5m 的B 型樁12 根，樁長17m?；峦鈬O(shè)計地表截排水溝A/B/C 三種型號，其中A 型截、排水溝358.75m，B 型排水溝97.43m，C 型排水溝240.56m?；潞缶壴O(shè)置埋深7.5～9m 的截水盲溝76.09m，中間設(shè)置2 個檢查井，盲溝匯集的地下水通過排水涵管匯入地表排水溝。設(shè)計排水涵管長66.25m。在現(xiàn)有擋土墻位置重新修建一道長97.43m 的擋土墻。

6 結(jié)語

通過勘察查明了天仙宮滑坡的滑坡形成機(jī)理，結(jié)果表明，新發(fā)育的滑坡在自重情況下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在現(xiàn)狀地下水位情況下，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨加地下水位狀態(tài)下，滑坡處于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡失穩(wěn)可能性較大；原有滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。針對滑坡體設(shè)置了抗滑樁、地下排水盲溝、地表截排水溝等綜合治理方案，經(jīng)過五個雨季的檢驗，至今運行良好，說明治理效果是有效的。

[1]黑龍江省牡丹江地質(zhì)工程勘察院.牡丹江新建外環(huán)路（201國道）對天仙宮滑坡影響現(xiàn)狀調(diào)查報告[R].2001，11.

[2]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0218－2006，滑坡防治工程勘察規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[3]中華人民共和國國土資源部.DZ/T 0219－2006，滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[4]中華人民共和國建設(shè)部.GB50330－2002，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[5]GB 50021－2001，巖土工程勘查規(guī)范[S].