安化縣小淹鎮(zhèn)S308（K331+200）滑坡地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理分析及防治措施

蔣文海 黃建國 王海 劉建福

摘 要? 本文結(jié)合工程實(shí)例，在詳細(xì)地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上，闡述了山體滑坡的地質(zhì)特征、基本要素、變形機(jī)理和穩(wěn)定性分析，在此基礎(chǔ)上提出了科學(xué)合理的山體滑坡防治措施。

關(guān)鍵詞? 滑坡;變形機(jī)理;地質(zhì)災(zāi)害防治措施

中圖分類號：P642.22文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

S308（K331 +200）Mechanism Analysis and Prevention Measures of Landslide Geological Disasters， in Xiaoyan Town， Anhua County

Jiang Wenhai， Huang Jianguo， Wang Hai， Liu Jianfu

（304 Brigade of Hunan Nuclear Geology， Changsha Hunan 410007）

Absrcat： Combining with the engineering example， this paper expounds the geological characteristics， basic elements， deformation mechanism and stability analysis of the landslide on the basis of the detailed geological survey， and puts forward scientific and reasonable measures to prevent and control the landslide.

Keywords： landslide; deformation mechanisme;Geological disaster prevention and control measures

1? 前言

安化縣S308（K331+200）滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)位于湖南省安化縣小淹鎮(zhèn)百福村。該滑坡于2009年8月初次發(fā)災(zāi)，北東側(cè)坡腳的劉德華屋后發(fā)生滑坡，未造成人員傷亡和財產(chǎn)損失;2015年7月，山體頂部出現(xiàn)多條張拉裂縫;之后兩年間裂縫逐年增長增寬，頂部臨坎側(cè)小規(guī)模崩滑時有發(fā)生，威脅山體北側(cè)S308約250m公路的通行安全。

滑坡體坡腳150m護(hù)腳墻被滑落土石方毀壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約30萬元，災(zāi)情等級為小型。尚威脅220m省道交通安全，潛在經(jīng)濟(jì)損失預(yù)計達(dá)到510 萬元，滑坡的險情等級為中型。按《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T32864—2016），S308為二級公路，屬于重要交通設(shè)施，確定滑坡防治工程等級為一級。

2? 地層結(jié)構(gòu)與地質(zhì)構(gòu)造

1、地層結(jié)構(gòu)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和鉆探揭露情況，滑坡區(qū)地層主要為第四系殘坡積層（Q4）及下伏板溪群五強(qiáng)溪組 （Pt3w）泥質(zhì)板巖。巖土層特征自上而下分別描述如下：

①素填土（Q4ml）：雜色，稍密-中密狀，主要成分為黏性土、角礫、碎石等組成，孔隙度大，基本完成自重固結(jié)，回填時間5年以上分布于坡腳公路內(nèi)側(cè)位置，層厚0.80米～1.50米之間。

②耕植土（Q4ml）：黃褐色，主要由粘性土組成，干～稍濕狀態(tài)，松散或稍密，孔隙度大，含植物根及有機(jī)質(zhì)，層厚0.20米～0.50米之間。

③殘積粉質(zhì)粘土（Q4el）：主要為原巖風(fēng)化形成，呈土狀，黃褐色或淺黃色，可硬塑，稍濕狀態(tài)，含鐵錳質(zhì)結(jié)核及高嶺土，切面稍光滑，中等壓縮性，無搖振反應(yīng)，光澤不明顯，干強(qiáng)度、韌性中等，層厚0.40米～1.70米之間。

④全風(fēng)化泥質(zhì)板巖（Pt3w）：黃紅色或棕紅色，泥質(zhì)成分為主，粉砂質(zhì)成分次之，含高嶺土、鐵錳質(zhì)等礦物成份，巖石結(jié)構(gòu)基本破壞，但尚可辯認(rèn)，有殘余結(jié)果強(qiáng)度，鉆進(jìn)巖芯成土柱、碎屑狀，水泡極易軟化，層厚0.80米～2.200米之間。

⑤強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖（Pt3w）：黃色、紫紅色，泥質(zhì)成分為主，粉砂質(zhì)成分次之，變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，含高嶺土、鐵錳質(zhì)等礦物成份，巖石結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，鉆進(jìn)巖芯成碎屑狀，水泡易軟化，易鉆進(jìn)，層厚0.80米～13.60米之間。

⑥0中風(fēng)化泥質(zhì)板巖（Pt3w）：黃色、紫紅色，泥質(zhì)成分為主，粉砂質(zhì)成分次之，變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，含高嶺土、鐵錳質(zhì)等礦物成份，巖石結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體破碎～較破碎，呈成小塊狀，巖石強(qiáng)度尚可，鉆進(jìn)較慢，水泡稍有軟化，層厚1.20米～17.80米之間。

⑥1中風(fēng)化泥質(zhì)板巖（Pt3w）：上部黃色、黃綠色，下部青灰色，泥質(zhì)成份為主，粉砂質(zhì)成份次之。變余結(jié)構(gòu)，板狀構(gòu)造，含高嶺土、鐵錳質(zhì)等礦物成份，巖石結(jié)構(gòu)部分破壞，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，巖體較完整，鉆進(jìn)巖芯成短柱狀或柱狀，水泡稍有軟化，勘查揭露深度1.10-8.90米。

2、地層結(jié)構(gòu)

區(qū)域地質(zhì)資料表明：S308（K331+200m）滑坡地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)處于雪峰山弧形構(gòu)造帶的江南鎮(zhèn)—小淹鎮(zhèn)褶皺帶內(nèi)，經(jīng)歷多次構(gòu)造活動，形成了復(fù)雜的構(gòu)造格局。地層擠壓變形破碎強(qiáng)烈，主要受東西向構(gòu)造影響，斷裂帶、節(jié)理等線性構(gòu)造多成東西走向?？辈榉秶鷥?nèi)地層整體呈近東西向背斜;但產(chǎn)狀復(fù)雜多變，北部臨河臨路片，地層傾向自西往東由NW扭向NE，傾角在20°～68°變化;南部基本南傾，傾角50°～88°。

經(jīng)勘查新發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)2條近EW向斷層：F1 斷層為破碎帶，位于山體頂部，寬5.0～8.0m，橫穿勘查區(qū)，產(chǎn)狀：350°∠80°，斷層面平直、陡立;上、下盤均為南傾的灰綠色紋帶狀板巖。F2 斷層為 硅化蝕變帶，距滑坡后緣位置約30m，寬1.2m～2.0m，橫穿勘查區(qū)，產(chǎn)狀342°∠78°，主要成份為硅化板巖，石英穿插，與上下盤呈現(xiàn)漸變關(guān)系。從斷層的傾向和分布范圍分析，排除該斷層形成滑動帶的可能性，但斷層規(guī)模較大，是該山體巖層破碎的主因?？辈閰^(qū)內(nèi)節(jié)理、裂隙非常發(fā)育，多與斷層呈羽狀，且產(chǎn)狀變化大：100°∠60°，75°∠76°，280°∠87°，15°∠86°，245°∠90°，25°∠45°。其中25°∠45°及75°∠76°兩組節(jié)理面與巖層層理面形成的楔形塊體與滑坡關(guān)系密切（圖1至圖2）。

3? 滑坡基本特征分析

3.1 地形地貌

滑坡體位于S308公路南側(cè)，坡面地表植被較為發(fā)育，以杉樹、竹林為主。邊坡兩側(cè)各有一山溝，坡腳緊鄰省道S308，走向105°，毗鄰資江南岸。資水河流蜿蜒，河床平坦開闊，常年水量較多。人為開挖山體活動明顯，坡腳切坡修路，建有1.5m高的干磊片石重力式擋土墻，坡腳房屋大多為切坡建房。

滑坡區(qū)地形起伏大，相對高差約103m，海拔高度60-167m，總體地勢中間高兩側(cè)低。308擴(kuò)改時切坡修路，山體形成兩級邊坡，第一級邊坡為人工巖質(zhì)邊坡，坡度45-55°，頂部呈陡坎狀，相對高差60m，第二級邊坡為自然山坡，坡度25-30°，相對高差40m，全貌圖見圖3。

3.2 邊界特征

滑坡后緣標(biāo)高140m，前緣標(biāo)高64m，滑坡體平面形態(tài)呈扇形，剖面形態(tài)呈上陡下緩?fù)剐巍?/p>

滑坡體前緣：切坡修路所形成的第一級人工邊坡頂部呈陡坎狀，高約10m，具有較好的臨空剪出條件，滑體在此處剪出;剪出口受陡坎地形控制，呈拱形、鐮刀狀?；涞膸r土體堆積于坡面，繼續(xù)沿裸露的基巖面滑動，呈不規(guī)則狀。

滑坡體后緣：主要由近東西走向的裂縫連接而成。

滑坡兩側(cè)以山脊為界。

3.3 滑坡體變形特征

滑坡體上張拉裂縫和剪切裂縫密布，后緣可見錯落臺階，前緣巖土體剪出滑落，雨季時坡面下滲的雨水沿剪出口處臨空滑動帯涌出，水流渾濁。

3.4 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

（1）滑體特征

根據(jù)地面地質(zhì)測繪及槽探、鉆探揭露，滑動帶以上的滑體由填土①（Q4ml）、耕植土②（Q4ml）、粉質(zhì)粘土③（Q4el+dl）、全風(fēng)化泥質(zhì)板巖④（Pt3w） 、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖⑤（Pt3w）組成。厚度3-9m，平均厚度7.5m。

（2）滑動帶特征

依據(jù)槽探和淺井揭露情況，滑動帶發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖⑤（Pt3w）中：后緣裂縫從地表延伸至強(qiáng)風(fēng)化層中，未揭穿;鉆探取芯表明強(qiáng)風(fēng)化層厚度約9m;第一級邊坡頂部陡坎狀凌空面見剪出裂縫，剪出厚度約9m;綜合判斷后緣裂縫與前緣剪出口已經(jīng)形成貫通裂縫，滑動帶發(fā)育于強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖中，無固定結(jié)構(gòu)面，呈圓弧形滑動。強(qiáng)風(fēng)化板巖結(jié)構(gòu)破碎，少量泥質(zhì)充填。

（3）滑床特征

該滑坡滑床為中風(fēng)化泥質(zhì)板巖⑥（Pt3w），巖層結(jié)構(gòu)完整，巖層產(chǎn)狀320°∠60°、320°∠48°與滑坡主滑方向15°斜交，屬斜向坡，整體穩(wěn)定性較好。

4? 滑坡變形機(jī)理及穩(wěn)定性分析

4.1 形成機(jī)制分析

根據(jù)滑坡變形影響因素分析和勘查資料顯示，該滑坡為巖質(zhì)滑坡?；麦w主要由強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖組成，結(jié)構(gòu)松散，孔隙度大，透水性好，有利于地下水的滲流，由于水的侵蝕、軟化作用，大大降低了強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖抗剪強(qiáng)度，易形成軟弱帶，隨著水的長期作用，軟弱帶逐漸貫通，形成了滑坡必要的貫通性滑動帶;滑動變形產(chǎn)生裂縫，降雨使裂縫又有了不同程度的發(fā)展，更有利于雨水沿裂縫下滲;在前緣，由于人類經(jīng)濟(jì)工程活動，形成多處陡坎，為斜坡的變形提供了臨空條件，在自身重力的作用下，尤其在飽水狀態(tài)下，滑體易沿滑動帶向下蠕滑。因此，在上述條件的組合下，滑坡便自然形成。

4.2 穩(wěn)定性分析

（1）滑體力學(xué)參數(shù)

勘查期間在鉆孔中采取滑坡體土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，對其主要參數(shù)統(tǒng)計分析。

（2）滑動帶物理力學(xué)參數(shù)選取

a、重度（r）：

巖土體重度依據(jù)試驗(yàn)值。

滑動帶的天然重度：γ0=21.4 kN/m3

滑動帶的飽和重度：γsat=22.05kN/m3

b、抗剪強(qiáng)度

以典型剖面線為例，天然工況選用試驗(yàn)值C 14kPa、φ39°，圓弧自動搜索最危險滑動面。選取自動搜索到的滑面，對滑坡進(jìn)行C、φ值反演計算，反演公式為：

根據(jù)勘查報告滑坡基本特征判斷，滑坡目前處于劇烈變形階段，依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》（GB/T32864-2016），假定搜索到的最危險滑動面穩(wěn)定性系數(shù)為0.9進(jìn)行反演計算，其結(jié)果如下：

根據(jù)其計算結(jié)果（表1）與室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比取值。《巖土工程手冊》建議C值取滑體厚度，此處滑體厚度約9m，因此綜合確定滑帶強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)板巖抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C值取9kPa、φ取36°。

4.3 穩(wěn)定性計算結(jié)果

計算結(jié)果表明滑坡體在自重工況下處于欠穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài);在自重+暴雨工況下處于基本穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨天氣滑坡體極有可能加速滑動。在暴雨等外因的影響下，滑坡將加速滑動，直接危及邊坡下方S308公路車輛和行人安全。

5? 滑坡防治工程治理措施

滑坡體主要沿板巖中風(fēng)化層與強(qiáng)風(fēng)化層接觸界面滑動，坡頂中風(fēng)化層較厚，坡面中風(fēng)化層較薄，中風(fēng)化層以下整體穩(wěn)定性較好，因此設(shè)計主要考慮清除或者支擋坡頂及坡面的板巖中風(fēng)化層和覆蓋土層?；聟^(qū)坡面面積達(dá)25000m2，若全部采用錨桿格構(gòu)支護(hù)，不但已經(jīng)滑動的松散巖土體難于支護(hù)而且工程投資巨大、施工工期長;滑坡區(qū)邊坡自然坡度45～50°，若采用分級放坡措施基本能夠清除坡面及坡頂?shù)牟环€(wěn)定或者已經(jīng)滑動的巖土體，而且削方方量僅35000m2左右，再加上一定的坡面防護(hù)措施便能達(dá)到治理的目標(biāo)。根據(jù)以上設(shè)計思路，認(rèn)為采取分級放坡+錨桿格構(gòu)+掛鐵絲網(wǎng)噴播基材綠化護(hù)坡+截排水系統(tǒng)+護(hù)腳墻攔的綜合治理措施是可行的，治理后可達(dá)到預(yù)期效果。

5.1 分級放坡

整坡按1：1放坡，每10m高設(shè)一級平臺，平臺寬2m，每級平臺用C20混凝土硬化。

5.2 格構(gòu)錨桿

邊坡整體穩(wěn)定性安全系數(shù)已滿足設(shè)計要求，考慮到坡頂幾級巖層較破碎，雨水侵蝕易造成局部坡面崩滑，因此錨桿格構(gòu)僅作護(hù)面結(jié)構(gòu)。

5.3 坡面綠化

第一級至第五級坡面因巖體破碎，雨水作用下易風(fēng)化崩解，而采用綠化封閉坡面，防止雨水侵蝕坡面。結(jié)構(gòu)形式分為兩種，一種是掛網(wǎng)噴播混生植物護(hù)坡;另一種是掛網(wǎng)藤本植物植物護(hù)坡。

5.4 截排水工程

跌水溝主要環(huán)削方區(qū)域外圍布置，以截排坡體地表水坡;排水溝布置于分級邊坡平臺、擋土墻背部和底部，在排水溝和跌水溝節(jié)點(diǎn)處、坡度變化較大處設(shè)一座消能池。

5.5 護(hù)腳墻工程

坡腳沿線覆蓋層較薄，其破壞主要表現(xiàn)為表層土體沿土巖交界面發(fā)生的局部滑移，為防止其滑移，設(shè)計在坡腳設(shè)護(hù)腳墻進(jìn)行擋護(hù)。

5.6 監(jiān)測工程設(shè)計

（1）監(jiān)測對象和范圍

（a）施工期安全監(jiān)測：針對施工過程中，尤其是邊坡開挖過程中滑坡及外圍區(qū)域的穩(wěn)定情況，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果指導(dǎo)施工。

（b）防治效果評估監(jiān)測：根據(jù)勘查報告確定的滑坡的邊界范圍作為本次監(jiān)測網(wǎng)布置范圍。重點(diǎn)監(jiān)測治理工程中錨桿格構(gòu)、分級放坡坡面以及擋土墻的變形情況。

（2）監(jiān)測周期的確定

防治效果監(jiān)測時程不應(yīng)少于二個水文年，數(shù)據(jù)采集時間間隔10～15天，如變形不明顯，可一月采集一次數(shù)據(jù)，在外界擾動較大時，如暴雨期間加強(qiáng)檢測次數(shù)。

6? 結(jié)語

山體滑坡是山區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害，特別是無任何防護(hù)措施的高陡切坡修路，對山體進(jìn)行大量開挖擾動，引發(fā)了一系列的山體滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重危險了人民的生命財產(chǎn)安全。

有鑒于此，山區(qū)道路今后的建設(shè)中，一定要提高安全防護(hù)意識，規(guī)范地質(zhì)災(zāi)害危險性評估制度，加強(qiáng)對地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和治理管理，統(tǒng)籌安排，有的放矢，為人民群眾創(chuàng)造一個安全、舒心的生產(chǎn)生活環(huán)境。

參考文獻(xiàn)/References

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