尹萍,楊柳
(湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長沙 410151)
研究區(qū)屬于典型的剝蝕丘陵地貌。區(qū)內(nèi)丘頂渾圓,山頂較平緩??辈閰^(qū)最高點位于斜坡西北側(cè)的山頂,標(biāo)高約為92 m,最低點位于勘查區(qū)南側(cè)的溪溝,標(biāo)高約為40 m,相對高差為52 m。山體坡度一般為25°~35°左右,前緣由于切坡建房,局部坡度大于60°。民房分布于滑坡的下方,滑坡坡面由于土體滑動基本無植被,水土流失極為嚴(yán)重,區(qū)內(nèi)未見基巖出露。
研究區(qū)內(nèi)主要地層由新到老主要為第四系滑坡堆積層(Qdel)、殘坡積層(Qel+dl)和白堊系下統(tǒng)神皇山組(K1s)。
災(zāi)害點由2處滑坡組成,編號為H1、H2,該2處滑坡位于同一山體,最短直線距離僅20 m,如圖1所示。
圖1 H1、H2滑坡位置關(guān)系
滑坡周界以巖土體是否產(chǎn)生變形破壞界定,沿著滑坡體周邊分布。根據(jù)本次現(xiàn)場勘查,滑坡剪出口位于坡腳處;右緣以裂縫f1、f2變形消失處為界;左緣以剪切裂縫f4變形消失處為界;后緣以拉張裂縫f2、f3變形消失處及近似垂直的滑坡壁為界。整個滑坡的周界較為明顯。如圖2所示。
圖2 H1滑坡全貌及其威脅對象
滑坡主滑方向為139°?;掠捎诨瑒樱诤缶壭纬山拼怪钡幕卤?,整體下挫最大高度達(dá)7 m,平面呈圈椅狀形態(tài),縱向剖面為前緣陡、中部緩和后緣陡。前緣剪出口高程46~48 m,后緣高程為70~76 m,相對高差28~30 m,剪出口至后緣滑體水平長度約為40 m,斜坡長度約50 m,坡度為30°~40°。前緣寬度約85 m,后緣寬約30 m,面積約2500 m2,滑體平均厚度9.0 m,滑坡體積22500 m3,屬小型淺層牽引式土質(zhì)滑坡。
滑坡變形跡象較為明顯,表現(xiàn)為后緣出現(xiàn)多條拉張裂縫,其中f1長約20.0 m,寬0.1~0.4 m,可見深度0.05~0.50 m,造成斜坡后緣整體下挫達(dá)1.5 m,斜坡前緣發(fā)生小規(guī)?;娣e約30 m2,滑塌體積約60 m3,直接經(jīng)濟損失0.5萬元。隨后相關(guān)負(fù)責(zé)部門在該處地災(zāi)點設(shè)立地質(zhì)災(zāi)害警示牌及建立了緊急避險機制。該滑坡每逢暴雨或持續(xù)降雨時,滑坡均存在不同程度的變形,前緣垮塌方量5~20 m3不等。受長時間暴雨影響,滑坡前緣產(chǎn)生大面積的滑塌,如圖3所示,滑塌面積約1000 m2,滑塌體積約3000 m3,滑塌區(qū)頂部外圍伴生弧形裂縫f1,如圖4所示,在后緣形成近似垂直的滑坡壁,整體下挫最大高度達(dá)6.5 m,下滑的土體毀房1間,沖毀下方擋墻約10 m,造成直接經(jīng)濟損失5萬元。
圖3 前緣大規(guī)?;?/p>
圖4 后緣弧狀裂縫f1
滑體土主要物質(zhì)成分由滑坡堆積粉質(zhì)黏土和殘坡積粉質(zhì)黏土組成。其中粉質(zhì)黏土(Qdel)主要由滑坡下滑土體堆積而成,黃褐色、紅褐色,可塑-硬塑。主要分布于滑坡中前緣,揭露厚度3.5~6.5 m。殘坡積粉質(zhì)黏土(Qel+dl)為殘坡積成因,紅褐色,硬塑,無搖震反應(yīng),刀切面稍光滑,韌性及干強度中等,不均勻含5%~25%的礫石,礫石粒徑2~35 mm,礫石成分主要為灰?guī)r,呈棱角狀。勘查區(qū)內(nèi)廣泛分布,揭露厚度2.1~7.8 m?;仓饕蓺埰路e粉質(zhì)黏土及白堊系下統(tǒng)神皇山組(K1s)礫巖組成,紅褐色,原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造已基本破壞,原巖殘余結(jié)構(gòu)仍清晰可辨,巖芯多呈硬土狀,少量呈砂礫狀。勘查區(qū)內(nèi)廣泛分布,揭露厚度1.3~9.9 m。中風(fēng)化礫巖呈灰白色,中細(xì)粒礫狀結(jié)構(gòu),鈣質(zhì)膠結(jié),部分礦物成分已風(fēng)化變質(zhì),礫石成分為灰?guī)r,節(jié)理裂隙較發(fā)育,柱狀巖芯,錘擊聲脆,巖體較完整,巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級,RQD(巖石質(zhì)量指標(biāo))一般為70~85。
滑坡周界以巖土體是否產(chǎn)生變形破壞界定,其沿滑坡體周邊分布。根據(jù)本次勘查,滑坡剪出口位于坡腳處;右緣以剪切裂縫f7變形消失處為界;左緣以拉張-剪切裂縫f5變形消失處及微地貌陡坎為界;后緣以拉張裂縫f5、f6變形消失處及近似垂直的滑坡壁為界,整個滑坡周界較明顯。
滑坡的主滑方向為91°?;掠捎诨瑒樱诤缶壭纬山拼怪钡幕卤?,整體下挫最大高度達(dá)5.3 m,平面呈圈椅狀形態(tài),縱向剖面形態(tài)為前緣陡、中部緩和后緣陡。其中前緣剪出口高程48 m,后緣高程為67~68 m,相對高差19~20 m,剪出口至后緣滑體水平長度約為25 m,斜坡長度約30 m,坡度30°~40°,局部達(dá)60°以上。前緣寬度約40 m,后緣寬約20 m,面積約1000 m2,滑體平均厚度7.0 m,滑坡體積7000 m3,災(zāi)害類型為小型淺層牽引式土質(zhì)滑坡。
滑坡發(fā)生明顯變形,后緣出現(xiàn)多條拉張裂縫,其中f5長約15.0 m,寬0.1~0.45 m,可見深度0.10~0.50 m,造成斜坡后緣整體下挫達(dá)1.2 m,斜坡前緣發(fā)生小規(guī)?;娣e約20 m2,滑塌體積約50 m3,直接經(jīng)濟損失0.5萬元。此后滑坡每逢暴雨或持續(xù)降雨,坡體上均出現(xiàn)不同程度的變形,表現(xiàn)在局部位置有土體溜滑現(xiàn)象,垮塌方量2~10 m3不等。每年汛期來臨時,長沙縣自然資源局、鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道相關(guān)部門都要組織人員對其進(jìn)行巡查。2020年6月,受暴雨影響,滑坡前緣產(chǎn)生大面積的滑塌,滑塌面積約300 m2,滑塌體積約700 m3,滑塌區(qū)頂部外圍伴生弧形裂縫f5,在后緣形成了垂直的滑坡壁,整體下挫最大高度達(dá)5.3 m,如圖5所示,下滑的土體掩埋下方的簡易擋墻約10 m,如圖6所示,并在滑坡后緣形成新的拉張裂縫。
圖5 前緣滑塌及擋墻被掩埋
圖6 前緣簡易擋墻及后緣滑坡壁
滑體主要由滑坡堆積粉質(zhì)黏土和殘坡積粉質(zhì)黏土組成。其中第一層粉質(zhì)黏土(Qdel)為滑坡堆積成因,主要由滑坡下滑土體堆積而成,黃褐色、紅褐色,可塑-硬塑;第二層粉質(zhì)黏土(Qel+dl)為殘坡積成因,紅褐色,硬塑,無搖震反應(yīng),刀切面稍光滑,韌性及干強度中等。根據(jù)本次勘查,本滑坡經(jīng)過2次滑移以后,應(yīng)力已經(jīng)進(jìn)行了調(diào)整,鉆孔中未揭露到滑帶,表明滑帶尚未形成和貫通,根據(jù)理正巖土軟件自動搜索,最危險滑動面位于第二層粉質(zhì)黏土內(nèi)部?;仓饕蓺埰路e粉質(zhì)黏土及白堊系下統(tǒng)神皇山組(K1s)礫巖組成。
根據(jù)前面所述,對該處滑坡成因特征綜合分析歸納如下。
滑坡區(qū)屬于剝蝕丘陵地貌。研究區(qū)內(nèi)為丘頂渾圓,山頂較平緩。勘查區(qū)最高點位于斜坡西北側(cè)的山頂,標(biāo)高約為92 m,最低點位于勘查區(qū)南側(cè)的溪溝,標(biāo)高約為40 m,相對高差52 m。山體坡度一般25°~35°左右,前緣由于切坡建房,局部坡度大于60°。民房分布于滑坡的下方,滑坡坡面由于土體滑動基本無植被,水土流失極為嚴(yán)重,由于切坡建房,民居屋后陡坎高度約5~10 m,地形上易于形成滑坡。
滑坡體主要由第四系滑坡堆積體和殘坡積粉質(zhì)黏土組成,不均勻含5%~25%的礫石,其中巖土體特征為結(jié)構(gòu)松散、大小混雜,凝聚力小,地表水易下滲,土體長時間在干濕循環(huán)交替的環(huán)境之中,影響到土層的C、φ值。在暴雨季節(jié),地下水的作用之下使滑體的重度增加,易在黏土內(nèi)部形成軟弱滑帶,容易形成滑坡。
降雨過程會大大增加滑體巖土的自重,增大孔隙水壓力,使處于極限平衡的坡體產(chǎn)生滑動;其次就是地下水滲透到滑動面或滑動帶上,隨即軟化了滑動面,降低了抗剪強度,減弱了滑體穩(wěn)定性,導(dǎo)致坡體變形失穩(wěn)產(chǎn)生滑移。
不合理的人類活動是形成滑坡的外在因素。切坡建房是主要的人類工程活動。建房切坡導(dǎo)致前緣形成5~10 m大的臨空面,同時切坡也進(jìn)一步改變斜坡的原始地形地貌景觀,對原始斜坡的應(yīng)力平衡狀態(tài)產(chǎn)生影響,為滑坡發(fā)生變形進(jìn)一步創(chuàng)造了有利條件。
滑坡穩(wěn)定性計算選取計算剖面1-1'~3-3'對滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行計算。
在不同工況條件下對滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性定量計算,為滑坡防治提供依據(jù)。
按GB/T 38509—2020《滑坡防治設(shè)計規(guī)范》,滑坡穩(wěn)定性計算工況、荷載組合及抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見表1。
表1 穩(wěn)定性計算工況、荷載組合
結(jié)合本次勘查結(jié)果,滑坡為土質(zhì)滑坡,因此采用圓弧滑動的方法來進(jìn)行計算,采用理正巖土軟件來自動搜索最危險滑動面。圖7為瑞典條分法(圓弧型滑動面)。
圖7 瑞典條分法(圓弧型滑動面)
式中:孔隙水壓力Nwi=γwhiwLicosαi,即近似等于浸潤面以下土體的面積hiwLicosαi乘以水的容重γw,kN/m3。
滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力為
滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面分力為
式(1)~(3)中:Wi為第i條塊的重量,kN/m;Ci為第i條塊內(nèi)聚力,kPa;?i為第i條塊內(nèi)摩擦角,°;Li為第i條塊滑動面長度,m;αi為第i條塊滑面傾角,°;βi為第i條塊地下水流向,°;A為地震加速度(重力加速度g);Kf為穩(wěn)定系數(shù)。
若假定有效應(yīng)力為
式中:ru是孔隙壓力比,可表示為
簡化公式為
滑坡推力計算公式
對剪切而言
對彎矩而言
式(7)、式(8)中:HS、Hm為推力,kN/m;KS為設(shè)計的安全系數(shù);Ti為條塊重量在滑面切線方向的分力。
滑坡穩(wěn)定性采用上述公式通過理正巖土軟件計算,有關(guān)統(tǒng)計結(jié)果見表2。
表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果統(tǒng)計表
根據(jù)GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查規(guī)范》的規(guī)定,其判別標(biāo)準(zhǔn)見表3。
表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表
由上述計算結(jié)果得出如下結(jié)論。
(1)天然狀況下,H1滑坡體分析結(jié)果為穩(wěn)定狀態(tài);暴雨狀況下,滑坡體屬于欠穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài),滑坡可能沿最危險滑帶動面局部或整體滑動。因此,滑坡亟需采取工程治理。
(2)天然狀況下,H2滑坡體分析結(jié)果為穩(wěn)定狀態(tài);暴雨狀況下,滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài),滑坡可能沿最危險滑帶動面局部或整體滑動。因此,滑坡亟需采取工程治理。
滑坡的形成條件主要是受地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、降雨與人類活動等綜合作用形成,其中人類活動與大氣降水是滑坡的誘發(fā)因素,斜坡地形為滑坡提供了勢能?;碌淖冃伟l(fā)展趨勢受人類工程活動影響非常大,無序的工程建設(shè)改變巖土體力學(xué)結(jié)構(gòu),不利于滑坡的穩(wěn)定,將加速滑坡滑動。
滑坡的坡面多處出現(xiàn)拉張及剪切裂縫,雨水極易沿坡面裂縫或松散堆積體直接滲入,大大增加巖土體自重,同時也降低了巖土體的抗剪強度,研究區(qū)在雨季雨量充沛時,在短時暴雨時,因勘查區(qū)無完善截排水系統(tǒng),雨水來時不能及時排泄,導(dǎo)致水滲入巖土體引發(fā)滑坡發(fā)生變形,滑坡可能整體向下滑動,因此H1、H2滑坡治理工作刻不容緩。