高烈度地震區(qū)滑坡機(jī)理及防治措施

陳泓霖

[摘要]針對高烈度地震區(qū)滑坡進(jìn)行研究，結(jié)合青神縣帥家碥滑坡實(shí)例，從滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件、滑坡穩(wěn)定性分析等方面分析滑坡發(fā)生機(jī)理，并為防治措施提供建議，為高烈度地震區(qū)滑坡的研究提供參考。

[關(guān)鍵詞]高烈度； 地震區(qū)滑坡； 穩(wěn)定性分析； 防治建議

[中國分類號]P642.22? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

1工程概況

青神縣地處川西平原西南邊緣，屬川西平原與川西丘陵接壤的過渡地帶，位于四川盆地的西南部，屬中亞熱帶濕潤氣候區(qū)，氣候特點(diǎn)四季溫和、雨量充沛、四季分明、無霜期長。

施家溝村5組帥家碥滑坡地處四川臺坳川西臺陷區(qū)龍泉山褶皺束南端，是歷次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的緩沖區(qū)，整個(gè)地質(zhì)構(gòu)造比較簡單青神縣地震主要是受馬邊與峨邊地震區(qū)、龍泉山斷裂地帶的影響，屬弱震區(qū)。據(jù)《青神縣志》記載，1983年5月24日凌晨3時(shí)，在北緯29°54′、東經(jīng)103°56′，青神、眉山、仁壽之間發(fā)生地震，震級2.5級。2008年5月12日汶川8.0級特大地震和2013年4月20日蘆山7.0級強(qiáng)烈地震，對青神縣影響較大，地震烈度5～6度（圖1）。

2工程地質(zhì)條件

2.1地形地貌

勘察區(qū)整體地形地貌屬深丘區(qū)，多呈饅頭山和豬背梁等地貌形態(tài)，坡度較緩，為15°～25°，溝谷較寬，一般寬度為30～100 m，多呈“U”型。地形高差較大，地形坡度較大，地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育提供了良好的地質(zhì)環(huán)境條件，該區(qū)地質(zhì)災(zāi)害體相對較發(fā)育。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和鉆探揭示，場地地貌為深丘地區(qū)，周邊環(huán)境條件和微地貌較復(fù)雜，地貌起伏較大，滑坡后緣在接近山脊分水嶺處，滑坡整體坡度較陡，總體呈東南高西北低態(tài)勢，勘探點(diǎn)地面高程介于386.86～363.43 m，高差23.43 m?；略谄矫嫘螒B(tài)上呈“長舌”狀，兩側(cè)以陡坎為界，前緣為地形鼓掌隆起為界。

2.2水文地質(zhì)條件

縣域內(nèi)的風(fēng)化層厚度不一，泥巖風(fēng)化厚度遠(yuǎn)大于砂巖風(fēng)化厚度，但含水層的厚度與風(fēng)化帶所處的地形關(guān)系密切，在丘坡中上部為地下水的補(bǔ)給徑流區(qū)，盡管有含水的儲存空間，但卻不含水。這一地段水位埋深大，含水層厚度薄。在丘坡中下部直至溝谷地段，逐漸過渡為地下水的賦存區(qū)和排泄區(qū)，含水層厚度逐漸增厚，至溝谷地段可達(dá)18～25 m。一般不超過25 m，30 m以下即為弱風(fēng)化帶，裂隙不發(fā)育，巖石透水性和含水性很弱，為相對隔水層。因此，含水層深度18～25 m。風(fēng)化帶裂隙水主要為潛水。

2.3巖土體分布及特征

滑坡區(qū)主要出露的地層為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層，下伏基巖為白堊系下統(tǒng)夾關(guān)組的砂質(zhì)泥巖。

根據(jù)勘察區(qū)地層出露情況及其巖土體結(jié)構(gòu)特征、成因類型、力學(xué)性質(zhì)、不同巖類的組合關(guān)系等，將區(qū)內(nèi)巖土體分為紅褐色粉質(zhì)黏土夾強(qiáng)風(fēng)化砂巖與砂質(zhì)泥巖。

3滑坡機(jī)理分析

3.1滑坡形成機(jī)制分析

該滑坡物質(zhì)組成主要為粉質(zhì)黏土和砂質(zhì)泥巖，坡體表面現(xiàn)為滑坡堆積層，坡體表面巖土體較為破碎松散，基巖裂隙在滑坡后緣較為發(fā)育，在雨水和地表水的共同作用下，水沿著后緣裂隙下滲，進(jìn)入坡體內(nèi)部，首先在后緣裂隙里形成水柱，水柱對坡體產(chǎn)生向外的水壓力，即推力。滑坡體前緣由于修建農(nóng)房和村道，對坡體進(jìn)行一定程度的開挖，形成較好的臨空面，為滑坡的發(fā)生提供了空間地形條件，由于該坡體的地層巖性為砂質(zhì)泥巖，遇水極易軟化，在水的作用下強(qiáng)度急劇降低，容易在坡體內(nèi)部形成貫通的滑面。坡體后緣裂隙在水的作用下不斷發(fā)展張拉，形成較強(qiáng)的水壓力，水壓力將斜坡巖土體往外推，水在貫穿的滑面里形成揚(yáng)壓力，降低了滑動(dòng)土體與滑床之間的摩擦力。在水和巖土體自身重力的作用下，滑坡變形繼而向坡腳發(fā)展，往坡底道路外側(cè)推移，因此形成滑坡災(zāi)害。

3.2滑坡破壞模式分析

從目前滑坡體地形地貌及地層分布情況，結(jié)合對滑坡體變形破壞歷史的調(diào)查分析，滑坡體可能再次出現(xiàn)破壞模式：

（1）局部滑塌變形：坡體上可見明顯的剪切裂縫和張拉裂縫，在坡體左側(cè)錯(cuò)臺也較為發(fā)育，其現(xiàn)階段的變形破壞模式主要為局部溜滑、坍塌；坡體上淺層土體結(jié)構(gòu)松散，坡度較大，在暴雨等不良工況條件下，隨時(shí)會發(fā)生溜滑垮塌現(xiàn)象。坡體上存在較多的高陡坎，陡坎臨空面發(fā)育有較多的節(jié)理裂隙，并且裂隙向臨空面?zhèn)扔袛U(kuò)張趨勢，因此在降雨及自重的作用下，有可能會發(fā)生小規(guī)模的崩塌。

（2）整個(gè)滑坡區(qū)：整體失穩(wěn)?，F(xiàn)階段滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在強(qiáng)降雨的作用下將有可能再次形成連貫滑動(dòng)面，發(fā)生整體失穩(wěn)。

4滑坡穩(wěn)定性分析

4.1定性分析

通過現(xiàn)場勘察，發(fā)現(xiàn)在村東南側(cè)坡體在強(qiáng)降雨的作用下，后壁基巖裂隙注水，在雨水不斷作用下，土體和巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度急劇降低，引起坡體發(fā)生整體滑動(dòng)。在坡體發(fā)生整體滑動(dòng)之后，形成較多張拉和剪切裂縫，多處房屋被破壞。在滑坡右側(cè)后緣可見明顯的剪切裂縫。由于坡體已發(fā)生明顯整體滑動(dòng)，滑坡邊緣特征較明顯，右側(cè)明顯的陡坎存在，并發(fā)育有較多的裂隙。后壁以下滑體中部存在較多張拉裂縫，裂縫展布方向大多與主滑方向垂直。近年在村民修建房屋和村道以及種植農(nóng)作物時(shí)，因開挖而形成陡坎、邊坡，形成的臨空面為滑坡的發(fā)生提供了有利條件，且未作任何支護(hù)。

根據(jù)現(xiàn)場勘察，滑坡區(qū)內(nèi)存在較多陡坎，并在其上有裂縫發(fā)育，不排除在強(qiáng)暴雨條件下 發(fā)生局部垮塌的可能性，陡坎距滑坡下部威脅居民區(qū)較遠(yuǎn)，對居民和房屋的生命財(cái)產(chǎn)安全威脅較小。判斷目前滑坡上高陡坎處在暴雨或連續(xù)降雨工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2計(jì)算參數(shù)的確定

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值法和反算法2種方法進(jìn)行對比分析， 根據(jù)現(xiàn)場勘察獲得滑坡穩(wěn)定性情況及反算的滑帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)，考慮到實(shí)際滑帶土中含水率等影響，對參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)折減［1］，確定滑坡巖土體參數(shù)為：滑體土的天然重度為19.2 kN/m3，飽和重度為20.0 kN/m3，內(nèi)摩擦角為13.8°，內(nèi)聚力為24.0 kPa?；瑤恋奶烊恢囟葹?9.2 kN/m3，飽和重度為20.0 kN/m3，內(nèi)摩擦角為7.5°，內(nèi)聚力為9.5 kPa。

4.3計(jì)算模型的確定

本次研究根據(jù)斜坡特性主要采用折線法作為穩(wěn)定性計(jì)算模型。從斜坡巖土體的結(jié)構(gòu)分析，能構(gòu)成潛在滑面的是那些工程性質(zhì)存在明顯差異的界面、地形變形較為明顯的位置及力學(xué)性質(zhì)較差的地層。據(jù)此，選取1-1、2-2、3-3，計(jì)算模型見圖2。

4.4計(jì)算方法的確定

本次計(jì)算采用北京理正計(jì)算設(shè)計(jì)軟件，運(yùn)用折線法進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性及剩余下滑推力計(jì)算。

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算公式：

Rn=（Wn（（1-ru）cosαn-Asinαn）-RDn）tgnCnLn

=

∑n-1i=1（W（1-ru）cosαi-Asinαi）tgi+CiLi∏n-1j=1Ψj）+Rn∑n-1i=1（Wi（sinαi+Acosαi）∑n-1j=1Ψj）+Tn

Tn=（Wn（sinαn+Acosαn）+TDn

∏n-1j=1Ψj=ΨiΨi+1……Ψn-1

Ψj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tgn+1

ψj為第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）；Wi為第i條塊的重量（kN/m）；Ci為第i條塊內(nèi)聚力（kPa）；Φi為第i條塊內(nèi)摩擦角（°）；Li為第i條塊滑面長度（m）；αi為第i條塊滑面傾角（°）；βi為第i條塊水線與滑面的夾角（°）；A為地震加速度（重力加速度g）。

通過計(jì)算，得到滑坡在天然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)為1.424，大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.046，介于1.04～1.05間，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下穩(wěn)定系數(shù)為1.078，處于基本欠穩(wěn)定狀態(tài)。

5防治方案建議

根據(jù)滑坡體變形破壞特征，形成機(jī)制分析并結(jié)合穩(wěn)定性計(jì)算分析結(jié)果表明，滑坡區(qū)后緣處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，裂縫發(fā)育，變形垮塌明顯，可能再次發(fā)生滑坡災(zāi)害；后緣基巖裂隙發(fā)育，容易形成水柱，對坡體產(chǎn)生向外的推力，滑坡中前部處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在坡體頂部推力的作用下，滑坡前緣有明顯的鼓脹反翹現(xiàn)象，目前前緣處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，可能繼續(xù)變形，從而影響坡體整體穩(wěn)定性。因此，對該滑坡體的治理是必要的。

根據(jù)勘察區(qū)滑坡情況及現(xiàn)場地形、地質(zhì)狀況，土體改良工程量大。相對而言，抗滑樁對原有路堤擾動(dòng)性小、可靠性更高、適應(yīng)性強(qiáng)、布置更加靈活。經(jīng)綜合比較分析后決定采取抗滑樁方案治理滑坡［2］。在滑坡體前緣房屋后側(cè)擬建一排抗滑樁支擋，在滑坡后緣范圍外側(cè)設(shè)置一排截排水溝。

同時(shí)，為避免錨固失效，在對土體滑坡層進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)的過程中，應(yīng)該綜合考慮幾方面問題：

（1）需要注意工程設(shè)計(jì)布局結(jié)構(gòu)問題，是否會在施工過程中發(fā)生帶狀剪出或者冒頂現(xiàn)象。

（2）必須針對抗滑樁間土擠出問題進(jìn)行研究，避免因?yàn)樵搯栴}導(dǎo)致支擋防護(hù)失效。

（3）需要針對錨固應(yīng)力衰減情況進(jìn)行全面分析，避免影響土體滑坡的加固效果。為了更好地分析以上問題，需要結(jié)合實(shí)際工程案例展開分析［3］。

6結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的全面發(fā)展，國民生產(chǎn)總值的不斷提高，人民對于幸福生活的追求也在不斷提高。為充分保證人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，滑坡的治理工作更應(yīng)全面考慮、仔細(xì)分析，力求將滑坡造成的影響降為最低。在針對滑坡展開相應(yīng)的勘察工作中，不僅要對滑坡的邊界條件以及推力進(jìn)行精確分析和計(jì)算，同時(shí)也要針對滑坡體的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行研究，在獲得相應(yīng)的參數(shù)后，才能開展后續(xù)的施工工作。

參考文獻(xiàn)

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