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过岭滑坡成因及预防对策研究

摘要:在山区高速公路的工程地质勘察过程中,经常性遇到各类山体滑坡,给地质选线及工程建设带来巨大影响,本文以宁上高速公路过岭滑坡为例,介绍该滑坡的形态及岩土特征,并进行针对性稳定分析,提出建议处理措施。
 
关键词:地质勘察地质条件山体滑坡山区高速公路滑坡成因
 
1、概述
 
 
拟建宁上高速公路K20+535-K20+585段在勘察期间发现一处滑坡,采用工程地质测绘、钻探,结合物探及室内试验等手段,查明滑坡的形态特征、成因及岩土体分布情况等,对其进行稳定性分析计算,为滑坡防治设计提供地质依据。
 
 
2、工程地质条件
 
 
2.1地形地貌及气象资料
 
本滑坡位于山坡坡麓上,属剥蚀丘陵地貌区,,地形上陡下缓,滑坡体坡度为10~20°,后缘山坡坡度达40°以上;浅表层土体夹杂大量碎块石、滚石,结构松散。坡体植被发育,树木见有倾倒现象,后缘见有小错坎,滑体沿主滑方向形成的多级台坎。本项目区属亚热带季风性湿润性气候,年平均气温19摄氏度,多年平均年降雨量1583mm,年最大降雨量1945mm(2006年),台风为当地最主要的灾害性天气,台风来临或发生短历时强降雨、暴涨陡落,时常伴随山洪、山地灾害等,年平均气温在19.0℃,由于台风暴雨集中,地表迳流强,对新开挖地表最易造成冲刷水毁等病害。
 
2.2地层岩性及岩土体类型
 
根据现场地质调绘和勘察钻孔揭露,坡体表层为松散的坡积层(Qel-dl),下伏侏罗系南园组凝灰熔岩(J3n)及其风化层:
 
坡积含碎石粘性土(Qdl):褐黄色、褐红色等杂色,硬塑,湿。以粘性土为主,夹30-40%碎石,碎石块径以2-5cm为主,磨圆度差,呈次棱角-棱角状,胶结程度差。原岩为凝灰熔岩,粘性一般。该层揭露厚度4.8-12.5m,也引起滑坡的滑动土层,各个钻孔均有揭示,外业勘探期间多个钻孔在该层漏水严重。
 
凝灰熔岩(J3n)及其风化层:该层主要为下伏侏罗系南园组风化土层,呈褐黄色,以全风化~强风化岩为主。该层稳定性良好,属中等-低压缩性土层。
 
2.3水文地质条件
 
2.3.1地表水
 
经调查,滑坡体后缘与破裂壁壁交接处有一小泉水发育,系滑坡体下错后切割含水层所致,泉水流量约0.08-0.15/s,另外,因坡面排水和农耕引水,滑坡体表面可见面流淌水。
 
2.3.2地下水
 
场址区发育地下水主要为基岩风化层孔隙裂隙水:分布于沿线坡地,顺沟谷向地势低的方向排泄,从横断面上看,地下水稳定水位埋藏变化较大,滑坡体稳定水位一般约10-15m。根据附近地段水质分析结果,场址区地下水对混凝土具微腐蚀性。
 
 
3、滑坡体工程地质特征
 
 
3.1滑坡形态及岩土特征
 
该滑坡在平面形态上总体呈圈椅形,长度约80m,宽度50m,厚度5-10m,滑坡在平面形态上总体呈圈椅形,坡底高程约30m,最大高差约25m,滑向253°,滑坡总体方量约为3.8×104m3,属中型滑坡。坡体汇水面积约1.25万m2,现状地表因坡体拉裂下错形成多级台坎,台坎宽1-3米不等,台坎上局部可见地下水渗出,流量小,但雨季变化大,该渗出点为潜在滑动面。坡脚前缘为松散的堆积体,现植被茂密,树木见有倾倒现象。
 
图1滑坡现场形态特征图
 
3.2滑坡体的变形破坏特征与成因分析
 
根据野外调查和勘探,该滑坡形成于约100年前,据访问该滑坡自下滑后形成新的稳定平衡状,未见新的变形发展迹象。该滑坡在滑动前位于山坳高处,自然边坡坡度较陡,在长时间干旱后,岩土体中裂隙发育,土质疏松,结构破坏,强降雨发生后,地表降水迅速渗入岩土体裂隙中,土体饱和度陡增,抗剪强度减低,渗透压力增大,从而使山坳斜坡上高处岩土体向山坳地处临空方向发生剪切变形,发生推覆式破坏,形成倒灯泡状后缘破裂壁(见图1)。现状下可观测到的坡体变形特征:
 
(1)后缘:因坡体下滑,形成一个圈椅状破裂壁,破裂壁上部与坡体后缘高差最大达30m,后缘裂缝均已充填,未见明裂缝;后缘与破裂壁下部交叉部位形成一个小平台洼地,平台与后缘破裂壁坡度上存在突变,平台上可见泉水渗出,并可见喜水植物生长。
 
(2)坡体:坡体在较长期干旱后,岩土体中裂隙发育,在强降雨后,坡体土体的饱水作用后,自重增加,有效应力及抗剪强度降低,且由于突降强降雨可引起渗透应力,由于临空面的存在,产生不稳定的变形,四周岩土体向山坳内发生推覆式破坏。之后在长期水流和风化营力作用下,坡体上裂缝逐渐封闭或充填,地表突变地貌逐渐缓和
 
(3)坡脚前缘:坡脚前缘为松散的堆积体,现植被茂密,部分树木见有倾倒现象。因坡脚下方地势更低,滑坡坡脚前缘未见地下水上冒。从总体上来看,该滑坡体形态明显,地貌显著,特征清晰。分析成因主要有以下几点:
 
(1)内因:滑坡前自然坡度陡,上覆厚薄不均的坡积粉质粘土、坡积碎石土,边坡高处为全-强风化层凝灰熔岩,坡体岩土均匀性差,在干旱时岩土体易产生不连续面,滑坡发生前地下水较活跃,地下水运动使岩土体中土体饱和强度降低,有利于滑裂面的形成。
 
(2)外因:植被被砍伐,地表土层裸露,且长期干旱后突降强暴雨。
 
(3)诱因:长期干旱后突降强暴雨,大量降水沿裂隙面迅速下渗,使土体迅速饱和加重,地下水来不及排放,形成渗透体力,同时土层中有效应力降低,抗剪强度降低,山坳处存在临空面,促使坡体产生变形。
 
(4)多种勘察手段相互结合
 
在工程地质调绘的基础上,投入钻探、物探工作。本次物探采用根据瞬态面波法,初步推断出滑动面呈现弧状分布,位于上部的第四系松散堆积层中,其在面波速度影像剖面上,表现为波速大约在200~350m/s的弧形面;结合外业钻探在过程中,多处存在漏水,局部存在软塑状夹层等,查明组成坡体的岩土沿深度范围内地层为:坡积含碎石粘性土,呈灰黄色、褐红色,硬塑状,含碎石;底部为凝灰熔岩及其风化层,滑坡体厚度约4.2-12.7m。
 
图2坡面岩土裂缝,降雨坡体渗水瞬态面波法
 
(5)滑面确定:根据现场的测绘成果,标定后缘边界及破裂壁上缘,结合钻探钻孔资料、物探资料等进一步确定滑裂面深度,并结合地貌地形推断出滑动面,具体滑面位置及形态详见剖面图。
 
图3滑坡体代表性工程地质剖面
 
 
4、滑坡体的稳定性评价
 
 
4.1定性评价
 
现场调查和测绘表明,滑坡体所反应的宏观变形迹象已明显,坡体后缘位置确定,轮廓清晰,滑坡体左右滑动边界地貌上均有突变,清晰明显。剪出口和滑动面根据钻探测绘也已确定。由于该滑坡发生已有约100年时间,之后未有滑动,该滑坡总体暂时处于稳定状态。由于拟建高速公路路基从坡体中间位置穿过,属挖方路段,开挖后滑动面位于路基中,且公路施工对上边坡存在坡脚开挖问题,对下边坡存在坡顶堆载问题,可能会导致该坡体重新下滑,对公路建设会造成直接威胁。
 
4.2滑坡稳定性计算
 
采用Morgenstern-Price法利用Geo-Slope/W软件对滑坡体区选取典型剖面进行不同工况下的稳定性计算,对于滑面强度参数取值根据土体室内试验值及反算综合考虑。由于该滑坡目前处于暂时稳定状态,天然状态下稳定系数应在1.2-1.3之间,滑动面切过坡积含碎石粘性土层,根据临近场区同一地层土样室内反复剪试验成果,并考虑具体坡体的地层分布,取可能产生滑面的强度参数:c=20.5kPa,φ=10.6,滑动依附面为248°∠17°,另抗剪强度指标根据反分析计算求得的结果进行调整。
 
表1稳定性计算表
 
 
5、防治方案建议
 
 
根据坡体变形的原因、现状特征及开挖后可能的断面形态,并根据具体不稳定体的分布,计算采用相应的加固治理措施。
 
5.1对现有的滑坡体进行清理,但在清理过程中应加强对后缘坡体变形的观测,防止后缘产生新的变形,并根据开挖的坡面情况适时加固后缘坡体。可采用锚杆进行加固坡体,以碎块状强风化层为锚固段。同时应对整个坡体进行长期人工观测。
 
5.2该场区汇水面积较大,暴雨季节水流较大,建议滑坡体两侧排水沟谷进行适当加深、加宽,以满足排水要求,在施工及后期运营过程中严禁对该坡体进行大的挖方作业及对山坡植被进行大面积破坏。
 
 
6、结论
 
 
6.1滑坡区属剥蚀丘陵地貌,地形波状起伏,根据外业钻探及测绘揭露情况,坡体表层分布第四系松散坡积体,以碎石、粘性土为主,松散-稍密状,厚度5.3-13.4m,开挖易导致该堆积失稳,下伏为凝灰熔岩及其风化层。需对该滑坡体进行加固处理。
 
6.2对现有的滑坡体进行清理,并根据开挖的坡面情况适时加固后缘坡体。可采用锚杆进行加固坡体,并迅速完善坡面上及坡顶的截排水系统。
 
 
参考文献:
 
[1]滑坡防治工程勘查规范(GB/T32864-2016).
 
[2]向贤礼.关于滑坡勘察的几个问题的探讨[J].西部探矿工程.2007,7.
 
[3]林锦霞,林厚龙,林明海.瞬态面波法在滑坡体勘探中的应用[J].福建地质.
 
 
林益州.过岭滑坡形成原因分析及防治处理建议[J].科学技术创新,2020(35):145-146.
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