河南伊川縣雙頭寨滑坡穩(wěn)定性評價及治理方案研究

程毅銘,程相恩,王 風

(1.河南省地質(zhì)局生態(tài)環(huán)境地質(zhì)服務(wù)中心,河南 鄭州 450000;2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊,河南 鄭州 450016)

0 引言

伊川縣地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡、崩塌和地面塌陷。其中滑坡危害方式主要為砸埋房屋,傷亡人畜,主要是由于斜坡某一滑移面上剪應(yīng)力超過了該面的抗剪強度,坡體發(fā)生滑移現(xiàn)象[1]。在分析研究伊川縣丘陵區(qū)以粉質(zhì)黏土為主要組成的滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的孕災(zāi)地質(zhì)條件、變形破壞機理,結(jié)合工程實際情況,提出經(jīng)濟合理的治理方案,為我縣丘陵區(qū)滑坡災(zāi)害防治提供參考案例。

1 自然地理及環(huán)境地質(zhì)條件

伊川縣是河南省洛陽市管轄區(qū),洛欒高速和二廣高速從縣區(qū)經(jīng)過,地理位置優(yōu)越,交通便利。面積1 243.3 km2,全縣轄12鎮(zhèn)1鄉(xiāng)兩街道,369個行政村,人口79.28萬[2]。

伊川縣位于豫西低山丘陵區(qū),四周群山環(huán)繞,伊川北部龍門山屬離山山脈;南部為九皋山,與篙縣境內(nèi)外方山相接;西部是熊耳山系東延的低山丘陵區(qū);東部則是娘娘山屬箕山山系。伊河縱穿南北,形成西南一東北走向的伊川盆地。地勢總體四周高、中間低,海拔在154.0～937.3 m間,相對高差783.3 m[3]。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡規(guī)模及形態(tài)特征

滑坡體整體為圈椅狀,滑坡體中間有一條深溝(溝深約7～10 m),把整個滑坡分成左右兩部分,其走向為西南方向,坡體傾向近似南東方向,地形呈東南低北西高。東側(cè)滑坡縱向長度約125 m,寬度約120 m;西側(cè)滑坡縱向長度約185 m,寬度約138.5 m;總面積約32 000 m2,厚度2.0～16.1 m,體積約15.0×104m3,主滑動方向約304°～314°?；麦w前緣高程235 m,后緣高程為285 m,坡體相對高差約為50 m,平均坡度為15°,前緣有15～20 m高的陡坡,坡角下有約3～5 m高的埸落土體堆積。根據(jù)滑體體積劃分為中型滑坡,滑坡形態(tài)特征見圖1。

圖1 雙頭寨滑坡規(guī)模及形態(tài)特征

2.2 滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

滑坡體主要巖性為褐黃色粉質(zhì)黏土,呈可塑-硬塑狀態(tài),局部夾有卵石。部分土體土質(zhì)脆硬,且土體內(nèi)孔隙較發(fā)育,該層厚度2.0～16.1 m?；麦w表現(xiàn)為后緣較薄、前緣較厚的分布規(guī)律,詳見圖2。

圖2 雙頭寨滑坡1-1′剖面工程地質(zhì)剖面圖

2.3 滑面(帶)物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)滑坡體上的裂縫及建筑物變形情況看,該滑體為牽引式滑坡,處于蠕動變形階段,在坡體前緣高切坡位置能看到有新近的土體垮塌痕跡。

根據(jù)勘探資料,滑帶(面)主要于位粉質(zhì)黏土層下部和卵石層下部,其主要物質(zhì)成分由粘粒、粉粒和含少量砂巖碎石組成,碎石粒徑一般3～10 cm,含量25%～50%。硬塑狀,韌性中等,結(jié)構(gòu)較松散。

2.4 滑床物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

滑床的物質(zhì)組成主要為新近系可塑-硬塑狀態(tài)粉質(zhì)黏土及其下部全風化、中風化的玄武巖。

在滑體坡堆積物較厚部位,大氣降水沿堆積物空隙滲入下部弱透水或隔水地層,便以粉質(zhì)黏土層面徑流,降低其抗剪強度而形成滑床,其空間形態(tài)呈弧線狀。

3 滑坡成因分析

滑坡坡體高程從后緣到前緣呈臺階狀遞減,滑坡體后緣可見裸露的玄武巖,便于雨水通過后緣下滲。在坡體后半部分以民房和村內(nèi)道路為主,在坡體的前半部有少量耕地和大量的次生樹木及雜草。坡體上部巖性主要以紅褐色可塑-硬塑狀態(tài)的粉質(zhì)黏土,中間夾有砂卵石層,或呈膠結(jié)、半膠結(jié)狀態(tài)的鈣質(zhì)膠結(jié)薄層。局部的粉質(zhì)黏土有膨脹性,1#探井樣見光滑面和擦痕面。另外,據(jù)本村村民反映,在幾年前該坡體前緣被大量開挖土方后才出現(xiàn)房屋及地面的開裂現(xiàn)象。可見開挖后的陡坎高度達十幾米,且陡坎面近于直立狀對后方坡體穩(wěn)定造成了一定的安全隱患。

集于以上人為因素,加之大氣降水后的入滲,增大了坡體區(qū)域地下水的賦存量,加大了坡體的下滑力的同時也降低了坡體的抗滑力,造成坡體向不利的方向發(fā)展。由此可見,暴雨或持續(xù)降雨,坡前大量土方開挖后引起坡體前緣失穩(wěn)是引起土體滑移蠕動的關(guān)鍵因素。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 計算參數(shù)的選取

4.1.1 滑帶土抗剪強度取值

計算參數(shù)根據(jù)鉆孔采取的巖土樣室內(nèi)試驗,結(jié)合反演法綜合確定。

表1 滑帶土抗剪強度參數(shù)取值表

4.1.2 滑體土重度取值

表2 滑體土重度取值表

4.2 計算工況的選取

根據(jù)勘查區(qū)具體情況,為全面分析滑坡體在各種工況下的穩(wěn)定狀態(tài),采用三種工況進行穩(wěn)定性計算:

工況一:自重(天然狀態(tài))

工況二:自重+連續(xù)降雨或暴雨(飽和狀態(tài))

工況三:自重+連續(xù)降雨或暴雨(飽和狀態(tài))+地震

4.3 穩(wěn)定性計算

根據(jù)本次勘查工作的調(diào)查和勘探結(jié)果,在主滑坡區(qū)選取3條主剖面(1-1′剖面、2-2′剖面、3-3′剖面)計算。計算采用理正巖土設(shè)計軟件,依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T0219-2006)[4]要求選取穩(wěn)定性計算安全系數(shù)值,計算結(jié)果見表3。

表3 穩(wěn)定性計算成果匯總表

4.4 穩(wěn)定性評價

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB/T 32864-2016),穩(wěn)定性評價標準劃分為四級:穩(wěn)定系數(shù)Fs≥1.15為穩(wěn)定,1.15>Fs≥1.05為基本穩(wěn)定,1.05>Fs≥1.00為欠穩(wěn)定,Fs<1.00為不穩(wěn)定[5]。計算結(jié)果與穩(wěn)定性分析詳見表5-3。

由穩(wěn)定性計算:

(1)在天然狀態(tài)下,1-1′剖面、2-2′剖面、3-3′剖面處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

連續(xù)降雨或暴雨時,1-1′剖面、2-2′剖面處于欠穩(wěn)定狀態(tài),存在整體滑動的可能;3-3′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。

連續(xù)降雨或暴雨時加地震時1-1′剖面、2-2′剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài),整體滑動的可能行較大,3-3′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)。

(2)滑坡穩(wěn)定性與降雨及地震的關(guān)系密切。在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài);在連續(xù)降雨或暴雨時,處于欠穩(wěn)定狀態(tài);在連續(xù)降雨或暴雨和地震的影響下其穩(wěn)定性降低,處于不穩(wěn)定階段。

5 滑坡防治工程建議

根據(jù)雙頭寨滑坡災(zāi)害物質(zhì)組成及基本特征,結(jié)合當?shù)毓こ痰刭|(zhì)條件,提出以下兩種工程治理方案:

方案一:削坡+擋土墻+錨桿格構(gòu)+截排水+綠化

方案二:削坡+擋土墻+綠化+截排水

方案一中錨桿格構(gòu)對滑坡體有非常好的支護作用,但是工程施工復雜,且工程造價較高;方案二削坡加擋土墻施工工藝相對簡單,且造價相對較低;根據(jù)雙頭寨滑坡的地質(zhì)條件、變形破壞機理,結(jié)合當?shù)毓こ虠l件,建議采用削坡+擋土墻+綠化+截排水的方案進行治理

6 結(jié)語

(1)雙頭寨滑坡體總面積約32 000 m2,厚度2.0～12.5 m,體積約為15.0×104m3,主滑動方向144°。

(2)雙頭寨滑坡區(qū)屬丘陵地貌和伊河沖積階地相結(jié)合部位,坡體自然坡度5°～10°,邊坡前緣高切坡坡度50°～80°。根據(jù)本次調(diào)查,此滑坡為新近滑坡體,主要是人為因素及暴雨所造成的蠕動變形。據(jù)了解,目前仍有少量蠕動,呈不穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)雙頭寨滑坡穩(wěn)定性與降雨及地震相關(guān)。在天然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài);在連續(xù)降雨(暴雨)工況下,處于欠穩(wěn)定狀態(tài);在連續(xù)降雨(暴雨)和地震工況下,其穩(wěn)定性降低,處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

(4)根據(jù)雙頭寨滑坡的地質(zhì)條件、變形破壞機理,結(jié)合當?shù)毓こ虠l件,建議采用削坡+擋土墻+綠化+截排水的方案進行治理。