广西容县当中村滑坡群成因分析与稳定性评价
摘要:文章通过对该滑坡进行详细的地质勘察和试验分析,明确了该滑坡的变形破坏特征、滑动面和滑带土的性质,在此基础上,分析了影响该滑坡稳定性的因素。
并给出了治理措施和建议。
下载论文网 关键词:山田滑坡;三角坪滑坡;滑坡稳定性;传递系数法 容县古称容州,地处广西东南部。
位于东经110°15′~110° 53′、北纬22°27′~23°07′之间。
东北部与岑溪市相邻,东南靠广东省信宜市。
该区自然地质条件复杂,地质环境容量有限,暴雨频繁,是地质灾害的多发区和重灾区。
当中村滑坡群位于容县灵山镇辖区内,为古滑坡,由山田滑坡和三角坪组成,滑坡体主要由碎屑岩和混合岩构成,岩石风化强烈,地质环境复杂。
每当雨季特别是连续暴雨季节到来时,土体饱和后产生崩塌和滑坡,并逐渐引发老滑坡的复活变形。
据不完全统计,20世纪80年代以来,滑坡灾害已经造成的直接经济损失350万元。
一、滑坡基本特征 (一)滑坡地形地貌 山田滑坡处于山坡的中、上部,后缘山顶高程850m,前缘标高510m左右,坡向60°左右,自然坡度在30°～40°间,坡面近北东向冲沟或凹槽发育,局部有陡坎及平台,坡面主要为水田、旱地、村庄,局部有小片杉树林;三角坪滑坡处于锥形山丘的北西面,后缘山脊高程628.0～642.1m,谷底高程514～ 400m,坡向大致330°左右,自然坡度在30°～40°间,滑坡体由三处凸坡和两处凹坡构成,坡面大部分已开垦成水田和旱地,有三条水渠从左到右从坡腰切坡修筑,未做防渗处理,机耕路从滑坡体中下部切坡修筑(如图1所示)。
图 1当中村滑坡地段地形地貌图 (二)滑坡空间形态 山田滑坡平面形态呈墨鱼形,后缘及两侧微地貌明显,后缘以陡坡与缓坡(平台)相交部位为界,标高780～810m,陡坡上局部有卸荷拉裂缝,前缘至山田小学一带,标高约为 510m;左侧以陡坡坡脚凹槽和冲沟为界,右侧以近北东向深切冲沟为界,沟底基岩断续出露,滑坡区地形南西高,北东低,滑坡体长约900m,宽260~400m,主滑方向60°,总面积约 330000m2,滑体厚度约15m,总体积约4950000m3,由三个变形体组成。
三角坪滑坡后缘和左侧边界明显,后缘以山顶上滑坡后壁为界,标高620m,左侧以斜坡上变形裂缝和滑坡侧壁为界,右侧以斜坡凹槽为界,前缘至坡脚冲沟附近,标高522～425m;整个地势南东高,北西低,主滑方向 360°,总面积约 104000m2,滑体的平均厚度约10m,总体积约 1040000m3,由两个变形体组成。
(三)滑坡物质组成及结构特征 1.滑体:山田滑坡和三角坪滑坡的物质组成大体相同,主要为含块碎石粘性土及混合岩风化形成的砾质、砂质粘性土组成,山田滑坡表面局部分布有巨块石,滑体厚度3.00～23.30m,厚度变化较大。
2.滑带:山田滑坡的老滑带主要分布在老崩滑堆积物与原始坡面的接触带附近,局部地段切入混合岩的破残积土之中,一般是在中部较深,前缘、后缘及两侧较浅;在滑动面附近的岩心可见明显的滑动擦痕,擦痕面光滑,多具境面,常附有泥膜,可见搓柔挤压迹象,云母等片状矿物有定向排列迹象;三角坪滑坡是新滑坡的变形加剧,勘查时仅有两个钻孔见到滑面擦痕,擦痕面上未见明显的片状矿物的定向排列,局部可见揉搓挤压现象。
3.滑床:山田滑坡和三角坪滑坡的滑床形态均为折线形, 滑床面坡度6°~36°,主要由混合岩残积土和混合岩强～微风化层组成,其中混合岩残积土局部层面云母矿物富集,土体一但饱水则软化,易形成软弱结构面。
其下伏混合岩强风化层裂隙发育,中等风化层岩石较完整,微风化层岩石完整。
二、滑坡成因分析 影响滑坡的因素分内因和外因两种: (一)内因 1.滑坡体以含块碎石粘性土及混合岩风化形成的砾质、砂质粘性土为主,是形成滑坡的基础。
2.滑坡区原始地形自然坡度在30°～40°间,地形坡度较 陡,临空条件好,是滑坡形成的有利地貌条件。
(二)外因 1.降雨是影响滑坡的主要外在自然因素。
雨水渗入土体,不但使滑体土重度增大,而且使滑带土饱水软化,降低其抗剪强度,引起斜坡土体沿软弱面滑移变形破坏。
2.人类活动是影响滑坡的主要人为因素,修建民房及不合理堆弃土、堆栽等,给滑坡加载,加之地表水及生活用水的不合理排放,恶化了滑坡体的工程地质条件。
三、滑坡稳定性分析 (一)计算剖面和参数的选取 选取1—1‘~6—6‘纵剖面对滑坡群整体稳定性计算,滑坡岩土物理力学参数建议值采用室内试验、野外大剪试验和经验类比综合确定评价计算参数。
滑体土重度计算以野外占权重 0.3,室内占权重0.7取值为计算参数见表 1: 表 1滑坡计算推荐采用参数 (二)滑坡稳定性敏感因素分析 为了了解滑带土抗剪强度对滑坡稳定性的敏感性,选择 2—2’剖面在“自重+暴雨+地表荷载”的工况下进行稳定性分析,分析结果分别见表 2: 表 2滑带土抗剪强度对滑坡稳定性影响分析成果表(饱和状态) Fs φC468101214161820 80.60.640.670.690.720.750.780.800.83 100.70.780.810.840.860.890.920.950.97 120.90.930.950.981.011.041.061.091.12 141.01.071.101.131.161.181.211.241.27 161.21.221.251.281.311.331.361.391.41 181.31.381.401.431.461.491.511.541.57 201.51.531.561.591.611.641.671.701.72 221.61.691.721.751.781.801.831.861.89 从表 2可见:滑体稳定性对滑带土抗剪强度(C、φ值)很敏感,当φ值一定,C值每降低2kPa,滑坡体稳定系数降低 0.02～ 0.03; C值一定,φ值每降低2度,滑坡体稳定系数降低 0. 14~0.16。
因此,治理 措施要考虑加强排水。
(三)稳定性计算 1.计算方法根据滑坡潜在滑动面呈近似折线型,可参照 《岩土工程勘察规范》(GB50021—2002)推荐的公式(公式1) 对滑坡的稳定性进行计算,并分别作排水及削坡后的滑坡稳定性计算性。
采用传递系数法计算公式: n . 1 n . 1 ∑ (( Wi (( 1 . r ) COS α . ASin α ) tan φ + CL ) ∏Ψ j) + Rn Kf===1iijiiiiiu 11 ∑∏n.(( W i Sin α ii ) n.Ψ j) + Tn 式中: i = 1 j = i Ψj=cos(αi—αi+1) —sin(αi—αi+1) tanαi+1 •• ∏n1.Ψj=Ψi Ψi+1 Ψi+2……Ψn—1 j= 式i中: Kf ― 稳定系数; Wi― 第i块段滑体所受重力(KN/m); Ri― 作用于第i块段的抗滑力(KN/m); Ni― 第i块段滑动面的法向分力(KN/m); φi― 第i块段土的内摩擦角(°); ci― 第i块段土的粘聚力(KN/m); Li― 第i块段滑动面长度(m); Ti― 作用于第i块段滑动面上滑动分力(KN/m),出现与滑动面方向相反的滑动分力时,Ti取负值; Ψj― 第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的 传递系数(j=i); αi― 第i块段滑动面切线方向与水平方向夹角; rw― 水的重度(kN/m3 ); A― 地震加速度(取0.05g)。
滑坡剩余下滑推力以下公式计算: Pi=Pi—1×ψ+Kst×Ti—Ri式中:Pi、Pi—1― 分别为第i块、第i+1块滑坡的剩余下滑 力(kN/m); Kst― 滑坡推力计算的安全系数,由于滑坡地处山区,虽然其危害及影响较大,但其防治工程等级仍然按三级考虑,根据不同计算工况取不同的稳定安全系数,基本组合工况为1.10,校核工况为1.05; Ti― 作用于第i块滑动面上的滑动力(kN/m); Ri― 作用于第i块滑动面上的抗滑力(kN/m)。
工况Ⅰ:自重+地表荷载+天然状态;工况Ⅱ:自重+地表荷载+暴雨;校核工况Ⅲ:自重+地表荷载+暴雨+地震。
计算过程中,持续暴雨工况下滑带土C、φ值按饱和抗剪 强度指标计算;天然工况下滑带土C、φ值按天然抗剪强度指标计算。
地面荷载按已建建筑荷载假定分布,民房主要为条石基础,地面荷载按15kN/m2层考虑。
• (四)滑坡稳定性计算结果据计算分析,滑坡在目前天然状态下处于稳定状态,在遇到特大暴雨情况下有可能局部失稳或整体失稳,计算成果见表 3: 表 3滑坡稳定性计算结果总表 计算剖面 潜在滑面 工况 稳定性 剩余推力计算 稳定系数(Fs) 稳定性评价 安全系数(Fst) 剩余推力(KN/m) 工况一1.74稳定1.10 A—b工况二1.48稳定1.10 1—1′工况三1.38稳定1.05 工况一1.34稳定1.10 A—a A—c工况二 工况三 工况一 工况二 工况三1.11 1.06 1.30 1.06 1.04基本稳定 基本稳定 稳定 基本稳定 欠稳定1.10 1.05 1.10 1.10 1.05162 177 工况一1.22稳定1.10 A—b工况二1.05基本稳定1.102520 工况三1.00欠稳定1.052474 工况一1.20稳定1.10 2—2‘A—c工况二1.02欠稳定1.105502 工况三0.97不稳定1.055638 工况一1.24稳定1.10 B—d工况二 工况三1.03 1.00欠稳定 欠稳定1.10 1.05204 134 工况一1.35稳定1.10 b—c工况二1.05欠稳定1.10875 工况三1.00欠稳定1.05929 工况一1.40稳定1.10 A—a工况二1.13稳定1.10 工况三 工况一1.08 1.22基本稳定 稳定1.05 1.10 A—b工况二1.06基本稳定1.102019 工况三1.01欠稳定1.051918 工况一1.20稳定1.10 2—2‘削坡排水后A—c工况二1.03欠稳定1.104935 工况三0.98不稳定1.055064 B—d工况一1.24稳定1.10 工况二1.03欠稳定1.10204 b—c a—b工况三 工况一 工况二 工况三 工况一 工况二1.00 1.35 1.05 1.00 1.39 1.10欠稳定 稳定 欠稳定 欠稳定 稳定 基本稳定1.05 1.10 1.10 1.05 1.10 1.10134 853 906 115 工况三1.04基本稳定1.05247 工况一1.40稳定1.10 A—a工况二1.10基本稳定1.1064 工况三1.03欠稳定1.05399 工况一1.47稳定1.10 3—3′A—b工况二 工况三1.17 1.11稳定 基本稳定1.10 1.05 工况一1.40稳定1.10 A—c工况二1.12基本稳定1.10 工况三1.07基本稳定1.05 3—3′ 工况一1.42稳定1.10 削坡排 A—a工况二1.10基本稳定1.10 水后工况三1.05基本稳定1.0556 A—b工况一1.48 稳定1.10 工况一1.41 稳定1.10 A—c工况二 工况三1.13 基本稳定 1.07 基本稳定1.10 1.05 工况一1.28 稳定1.10 4—4′A—a工况二1.04 欠稳定1.10775 工况三1.01 欠稳定1.05592 工况一1.29 稳定1.10 5—5′A—a工况二1.06 基本稳定1.10682 工况三1.02 欠稳定1.05471 工况一1.30 稳定1.10 6—6′A—a工况二1.06 基本稳定1.10902 工况三1.03 欠稳定1.05606 —128— 五、滑坡综合治理方案 (一)分项方案设计根据滑坡分布特点、成因、变形特征、剩余下滑推力大小,经综合分析,拟定如下3个防治方案。
方案一:山田滑坡:沿滑坡后缘及两侧布设截排水沟,滑体内自上而下布置三道截水沟;滑坡上部沿2#、3#剖面标高约 700m设抗滑桩,中部沿2#剖面标高约620m处强变形区设抗滑桩,下部沿2#剖面标高约536m处强变形区设抗滑桩。
三角坪滑坡:沿滑坡后缘及两侧布设截排水沟,滑体内沿已有沟渠布置两道截水沟;沿4#剖面标高560m处,5#、6#剖面标高520m处设置抗滑桩支挡。
滑坡后部削方减载后在削坡体中部与前部设挡土墙支挡,坡面采用锚索格构护坡。
滑坡中部Ⅱ号变形体与前部Ⅲ号变形体处沿2#剖面两侧设后锚式抗滑桩。
三角坪滑坡:排水设计同方案一。
沿Ⅴ号变形体6#剖面标高520m处设置后锚式抗滑桩支挡。
导流涵管沿Ⅳ号滑体下部沟谷设置。
可行,社会有利方面影响大,而负面影响小,有较大优势,因此推荐采用方案二。
六、结论 该滑坡群采用排水、护坡与支挡相结合的措施进行综合治理。
在治理工程中要重视对滑坡成因的研究,要从工程建设活动与水文地质环境的互馈作用入手,探讨环境地质作用规律,有针对性的提出治理方案,把可持续发展的理念用在人们的经济建设和工程活动中,使其顺应自然规律,建立人地和谐的人类生存环境。
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