吳景龍

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊(duì),陜西 西安 710003)

面的生產(chǎn)與研究工作。

0 引言

陜西省榆林市清澗縣近兩年的雨水較多,經(jīng)常遭遇暴雨來襲,大量的水庫、道路、文物遺跡及居民房屋、窯洞受到損壞和威脅,山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā),受災(zāi)情況十分嚴(yán)重。清澗縣所處地區(qū)黃土陡坡、陡崖密布,沿斜坡坡腳分布大量的窯洞和房屋,呈階梯狀分布,由于地質(zhì)環(huán)境的特殊性以及劇烈的人類工程活動,在持續(xù)降雨過程中,邊坡周圍產(chǎn)生大量危險(xiǎn)的地質(zhì)災(zāi)害,沿溝谷兩側(cè)斜坡呈面狀發(fā)育,造成大量的群眾傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,塌窯埋房災(zāi)害普遍,災(zāi)害險(xiǎn)情極大[1-3]。

西馬家溝村山體滑坡位于清澗縣境內(nèi)一處山坡上,綏德至延川高速公路在該滑體坡腳處以橋梁的形式通過,滑坡體位于線路右線K52+430～K52+680左側(cè)。該滑坡體長98 m,寬310 m,滑體厚約13.8～25.4 m,體積約為37.4萬 m3,屬對擬建工程影響較大的中型推移式土體滑坡。

1 自然地理?xiàng)l件

研究區(qū)位于清澗縣西馬家溝村。研究區(qū)屬地具有明顯四季特征的溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候。年平均溫度為9.6℃,年最高溫度為16.8℃,年最低溫度為3.9℃。1月份的平均氣溫為-6.8℃,7月為23.8℃。平均降雨量為473.4 mm,最小降雨量247.8 mm(1999),最大降雨量753.3 mm(1964)[4]。

研究區(qū)春季暖氣流逐漸向北推進(jìn),日溫差較大,容易出現(xiàn)寒潮、霜凍等天氣,易發(fā)生旱災(zāi);夏季降雨集中,以雷陣雨為主,并伴隨著強(qiáng)風(fēng),占年降水總量80%左右,汛期為每年6-9月,主汛期為每年7-8月。秋季天氣涼爽,多雨氣候。冬季氣候寒冷干燥,雨量稀少。區(qū)內(nèi)多年平均蒸發(fā)量1 012.8 mm,相對濕度56%。

研究區(qū)地貌屬黃土梁峁區(qū),滑坡體發(fā)育在黃土斜坡上,西馬家河大橋北部,該滑坡的山體后緣高程為1 028.4 m,前緣高程為950.4 m,其前后緣相對高差為78 m,滑坡體表面總體坡度約為25°。

研究區(qū)內(nèi)中新生代地層的變形不顯著,褶皺斷裂不發(fā)育,新生代擠壓應(yīng)力方向以NEE-SWW為主,屬于新構(gòu)造運(yùn)動相對穩(wěn)定區(qū)。根據(jù)《陜西省各區(qū)、縣(市)抗震設(shè)防烈度表》,清澗縣的地震動峰值加速度為0.05 g,地震基本烈度為Ⅵ度。

依據(jù)地下水的賦存狀況及其水理特征,受各種因素的影響和控制,研究區(qū)內(nèi)的地下水以基巖裂隙水為主。據(jù)勘察資料顯示,在勘察深度范圍內(nèi)未見有地下水發(fā)育。

2 滑坡發(fā)育特征及成因機(jī)理

2.1 滑坡現(xiàn)狀

該滑坡體形態(tài)整體比較清晰,輪廓較為明顯,滑坡中上部陡坎較為發(fā)育,滑痕比較明顯。目前滑坡后壁較高,坡面總體呈臺階狀,下部有農(nóng)戶居住,滑坡前緣處被河流一級階地反壓,房屋也未見有開裂現(xiàn)象。在當(dāng)?shù)卣{(diào)查走訪,該滑坡體尚未發(fā)現(xiàn)有再次活動的跡象,新的滑動特征不太明顯,目前處于穩(wěn)定狀態(tài),為老滑坡。

2.2 滑坡分布形態(tài)及類型

滑坡在平面上呈不規(guī)則圈椅狀,滑體寬約210 m,軸長約98 m,寬度最長,軸長稍短,滑坡體整體地勢東高西低。由于場地地形條件復(fù)雜,坡體植被較為豐富,勘察區(qū)內(nèi)降水量較小,滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。該滑坡為老滑坡,滑坡體受人為影響,土體表面被嚴(yán)重剝蝕。依據(jù)相關(guān)鉆孔數(shù)據(jù),滑體的后緣厚度為25.4 m,中部為21.4 m,前緣厚度較小為10～13.6 m,平均厚度約22.4 m,滑體土的總體積約為27.4萬 m3,其主要成分為黃土狀土,屬中型推移式黃土質(zhì)滑坡。

2.3 滑坡體結(jié)構(gòu)特征

滑坡體沿黃土斜坡發(fā)育,斜坡組成物質(zhì)全部為黃土,厚度約25 m,上部土濕陷性弱,孔隙裂隙發(fā)育,多垂直節(jié)理,遇水易崩解,強(qiáng)度降低幅度大?；潞缶壸冃污E象不明顯,但斜坡中部舊窯洞塌方嚴(yán)重,斜坡上部有沖溝發(fā)育。

勘察發(fā)現(xiàn),滑帶土土體主要為黃色、灰褐色粉質(zhì)粘土,內(nèi)夾淺黃色、棕紅色粘土塊,土質(zhì)不均勻,結(jié)構(gòu)疏松,擦痕、鏡面顯著。

根據(jù)調(diào)查,滑坡體已產(chǎn)生淺層滑移破壞,最不利剪切破裂面為滑移面,為切層滑面,滑床與滑體無明顯分層,物理力學(xué)特征基本相同?；餐翈r性為第四系中更新統(tǒng)黃土、三疊系強(qiáng)風(fēng)化砂巖。

據(jù)野外鉆探揭露,滑面(帶)厚度約40 cm,滑帶土體土質(zhì)混雜,擠壓錯(cuò)動現(xiàn)象較為明顯,鏡面擦痕較為發(fā)育,滑面總體形態(tài)呈東部高、西部低,總體呈西北方向傾斜,坡面上陡下緩,整體呈圓弧形。

2.4 滑坡機(jī)理分析

滑坡所處為黃土梁塬山坡地形,整體較陡,陡坎較多,坡腳處有基巖出露,上部覆蓋新黃土較松散,厚度大,雨季受大雨影響,中后緣處滑體土抗剪強(qiáng)度降低,加之后緣滑體較陡,后緣土體開始滑移,從而推動前緣土體滑動。

水是最常見的誘發(fā)山體滑坡的因素,特別是大雨和連綿不斷的降雨,使地表的水不斷地向坡面滲透,造成土體強(qiáng)度降低,土體重量度增大,滑坡體推力增大,滑坡體的范圍也就隨之?dāng)U大。該滑坡體局部呈明顯的陡峭狀,且土體結(jié)構(gòu)疏松,地表水和上層滯水易于下滲,故而在長時(shí)間降雨時(shí),容易增大滑體重度和濕度,從而推移前緣土體開始滑動,雨后滑帶土抗滑力及抗剪強(qiáng)度下降,對形成滑坡有利。地震和人類的活動如修建鐵路、公路和橋梁及開挖隧道等均是導(dǎo)致滑坡的重要因素,造成土體疏松,坡體晃動,使坡體失去平衡,從而引起斜坡穩(wěn)定性下降進(jìn)而產(chǎn)生山體滑坡。

3 滑坡穩(wěn)定性評價(jià)

3.1 定性評價(jià)

經(jīng)過野外實(shí)地觀察,滑坡體坡腳處未見有水流流出,也未發(fā)現(xiàn)新的錯(cuò)動痕跡,滑坡巖土體主要由黃土狀土和砂礫巖(滑床)組成,由此可判斷滑坡已停止了滑動。雖然目前宏觀判斷處于穩(wěn)定狀態(tài),但由于前緣坡腳切坡建房等施工形成臨空面,使邊坡應(yīng)力重新調(diào)整,在坡面處發(fā)現(xiàn)了裂縫,如果開挖坡腳或發(fā)生長時(shí)間降雨,地表水灌入將導(dǎo)致土體飽和,粘聚力下降,對滑面產(chǎn)生潤滑作用,從而降低滑床阻滑力,導(dǎo)致滑坡平衡狀態(tài)發(fā)生變化,因此滑坡體可能發(fā)生再次滑動。

3.2 定量評價(jià)

3.2.1 計(jì)算工況以及公式的選取

綜合分析本滑坡體,采用極限平衡條分法進(jìn)行滑坡的定量評價(jià),研究區(qū)滑面的結(jié)構(gòu)類型為折線型,清澗縣地震基本烈度Ⅵ度,考慮四種工況滑坡進(jìn)行分析計(jì)算,具體如下:

(1)工況Ⅰ:自重+天然工況?？紤]到鉆孔數(shù)據(jù)顯示沒有發(fā)現(xiàn)地下水發(fā)育,所以土體自重采用天然重度。

(2)工況Ⅱ:自重+地震工況。

(3)工況Ⅲ:自重+暴雨工況?？紤]土體浸水飽和,因此土體重度采用飽和重度計(jì)算。

(4)工況Ⅳ:自重+地震+暴雨工況。

滑坡安全系數(shù)采用《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工設(shè)計(jì)規(guī)范》(DZ/T 0219-2006)附錄A中的公式進(jìn)行計(jì)算,采用瑞典條分法。

3.2.2 參數(shù)的選取

1)滑坡的分條原則及數(shù)量

按照瑞典條分法的原理,根據(jù)滑體的巖土體特征、坡面地形,滑面產(chǎn)狀等特征進(jìn)行劃分,本滑坡所劃分的條塊假定為剛性條塊,三個(gè)剖面均劃分滑坡為6塊。

2)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選取

考慮到該滑坡滑體土前后緣較薄,中部較厚,不同部位滑帶土體的抗剪強(qiáng)度尚存差異,因此該滑體在不同部位抗剪強(qiáng)度參數(shù)方面均給出區(qū)間值,參照該地區(qū)滑坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),按滑帶土后緣、中前緣抗剪強(qiáng)度分別考慮,給出不同參數(shù)的建議值,具體參數(shù)選取結(jié)果見表1和表2所示。

表1 天然狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

表2 飽和狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

表3 滑體土的容重 KN/m3

根據(jù)研究區(qū)的具體環(huán)境背景,地震動峰值加速度a=0.05 g,基本烈度為Ⅵ度,依此考慮地震對穩(wěn)定性的影響。

3.2.3 計(jì)算剖面選擇

計(jì)算剖面選擇滑坡突出隆起較為明顯部位即具代表性的、切割滑坡體積較大的滑坡剖面,本滑坡選取三個(gè)剖面,計(jì)算斷面與地質(zhì)斷面完全吻全。在理正軟件中輸入各剖面土質(zhì)、坡線資料、地震及含水條件等,安全系數(shù)、下滑力、抗滑力等通過電腦讀取各條塊面積,計(jì)算得出。

3.2.4 穩(wěn)定性評價(jià)

為了查明滑坡在各種狀態(tài)下的穩(wěn)定性,本次勘察分別在天然狀態(tài)下、地震狀態(tài)下、飽和狀態(tài)下、飽和+地震狀態(tài)下進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表4所示。

表4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及評價(jià)結(jié)果匯總表

經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算,與定性分析結(jié)果相吻合,該滑坡體在天然、地震工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),飽和、飽和+地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),特別是在飽和狀態(tài)下斜坡存在失穩(wěn)滑移破壞的危險(xiǎn),應(yīng)及時(shí)對該滑坡進(jìn)行加固處理。

3.2.5 穩(wěn)定性綜合分析

總體來講在天然工況下滑坡對線路所經(jīng)過橋梁的影響不大?；麦w受水的影響較大,若滑坡后緣未做防滲處理,地表水通過下滲沿界面形成地下水徑流通道,至前緣滲出,并導(dǎo)致前緣抗滑力下降,威脅下方居民安全,建議對該滑坡進(jìn)行防滲處理和相關(guān)攔擋措施。

4 結(jié)語

(1)西馬家溝村滑坡位于清澗縣一處的山坡上,綏德至延川高速公路在該滑體坡腳處以橋梁的形式通過。該滑坡體長98 m,寬310 m,滑體厚約13.8～25.4 m,體積約為37.4萬 m3,屬中型推移式土體滑坡。

(2)該滑坡體局部呈明顯的陡峭狀,且土體結(jié)構(gòu)疏松,地表水和上層滯水易于下滲,故而在長時(shí)間降雨時(shí),容易增大滑體重度和濕度,從而推移前緣土體開始滑動,雨后滑帶土抗滑力及抗剪強(qiáng)度下降,對形成滑坡有利。

(3)經(jīng)穩(wěn)定性計(jì)算,該滑坡體在天然、地震工況下處于穩(wěn)定狀態(tài),飽和、飽和+地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài),特別是在飽和狀態(tài)下斜坡存在失穩(wěn)滑移破壞的危險(xiǎn),應(yīng)及時(shí)進(jìn)行滑坡體加固處理。