唐嘯宇，吳俊峰，蔣發(fā)森

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059）

0 引言

該項(xiàng)目位于九寨溝縣城西南方向九寨海池所在的高臺(tái)地上，與九寨溝縣城的水平距離約3.3km，縣城至場(chǎng)地有連接省道S301的專(zhuān)用公路，公路里程約20km，交通較為方便。工程區(qū)場(chǎng)地高程2 365～2 680m之間（九寨溝縣城高程為1 405m～1 420m），占地約2 066 666.667m2，合約2 070 000m2。為查明場(chǎng)區(qū)東側(cè)基巖高陡邊坡的結(jié)構(gòu)并分析其穩(wěn)定現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，需對(duì)邊坡進(jìn)行巖土工程勘察及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)工作。

1 邊坡工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

該工程場(chǎng)地位于青藏高原與四川盆地的大地貌單元過(guò)渡的深切高山峽谷高原地帶，屬于構(gòu)造侵蝕中高山地貌，其東側(cè)為由北向南流經(jīng)九寨溝縣城的涪江支流白河，西側(cè)高程約3 720m的山峰，場(chǎng)地位于該山峰與白河河谷之間的邊坡中部平緩臺(tái)地帶。場(chǎng)地附近北側(cè)山脊最大高程約2 700m，南側(cè)為約2 400m高程的山脊，場(chǎng)地主體位于南北山脊之間的溝槽內(nèi)。

圖1 場(chǎng)區(qū)邊坡平面圖

1.2 地質(zhì)構(gòu)造和地震

位于北西—南東向塔藏—雙河—何家壩斷裂以北，九寨溝復(fù)向斜北東翼，受斷層構(gòu)造影響嚴(yán)重，區(qū)內(nèi)巖層褶皺強(qiáng)烈，構(gòu)造裂隙發(fā)育。

根據(jù)GB 50011—2001《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（2008年局部修訂），結(jié)合GB 18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單》確定場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.20g，設(shè)計(jì)地震分組為第三組，特征周期0.45s。

2 滑坡體基本特征

2.1 滑坡邊界、規(guī)模及形態(tài)特征

評(píng)價(jià)區(qū)最低高程約2 000m；坡頂高程約2 400m，坡體上部順坡向長(zhǎng)約1 100m，底部順坡向長(zhǎng)約1 300m，縱向長(zhǎng)約500m，面積約600 000m2

工程區(qū)東側(cè)邊坡頂部平臺(tái)為白水江谷肩，根據(jù)臺(tái)地與谷底高差、坡頂臺(tái)地風(fēng)化程度及區(qū)域?qū)Ρ?，臺(tái)地應(yīng)形成于中更新世。工程區(qū)東側(cè)邊坡整體呈波狀，頂面由南西向北東傾斜，坡度約6°，高差120m，北東邊界為古河道凹槽出口，高程約2 310m，南西側(cè)為邊坡最高位置，海拔高程2 430m；邊坡中上部（海拔高程2 000～2 400m）較陡，整體大于坡度40°，坡體表面多處基巖裸露，巖體較為破碎，坡緣近于直立，且發(fā)育有次級(jí)不穩(wěn)定斜坡體，在緩坡部位可見(jiàn)塊碎石堆積，巖性以灰?guī)r、砂巖為主，結(jié)構(gòu)松散，有架空現(xiàn)象；邊坡中下部（海拔高程1 800～2 000m）較緩，整體坡度約25°，由多個(gè)崩滑堆積體構(gòu)成，形成年代久遠(yuǎn)，堆積體的結(jié)構(gòu)較為密實(shí)，個(gè)別早期滑坡后緣保留拉陷槽谷。

2.2 邊坡巖土結(jié)構(gòu)特征

工程?hào)|側(cè)邊坡出露地層主要為三疊系雜谷腦組（T2z）和第四系堆積層（Q4）地層。其中第四系堆積層（Q4）為耕植土層、殘坡積層黏土與粉質(zhì)黏土、崩積碎塊石土；三疊系雜谷腦組（T2z）為淺灰色、灰綠色、灰褐色薄—中層狀砂巖板巖夾砂質(zhì)灰?guī)r。各層巖性特征由老到新分述于下：

（1）三疊系雜谷腦組（T2z）

灰白色、灰褐色薄—中層狀砂巖、板巖夾結(jié)晶灰?guī)r；該層風(fēng)化程度較強(qiáng)，節(jié)理及裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀200°～270°∠10°～30°。

（2）第四系堆積層（Q4）

第四系黏土、粉質(zhì)黏土層（Qpd4）：黃褐色為主，中密—密實(shí)，稍濕，頂部少量人工耕植土，以黏土、粉質(zhì)黏土、板巖風(fēng)化物等為主，局部混少量小碎石。厚度0.5～1.3m，廣泛分布于坡頂表層。

第四系殘坡積粉質(zhì)黏土、黏土及碎石土（Qel＋dl4）：結(jié)構(gòu)松散，大多為可塑—硬塑狀，覆蓋于基巖之上，厚度1.00～6.00m，粗顆粒含量一般10%～20%，棱角狀，塊徑1.0～8.0cm，母巖成分主要為風(fēng)化后的砂巖、板巖褐結(jié)晶灰?guī)r，整個(gè)坡體均有分布。第四系崩積碎、塊石土（Qcol4）：主要分布于邊坡中下部、偶見(jiàn)于坡體上，巖性為碎塊石，結(jié)構(gòu)松散，碎塊石呈棱角—次棱角狀，塊徑3.0～85cm，最大1.30m，母巖成分主要為全—強(qiáng)風(fēng)化的砂質(zhì)板巖和結(jié)晶灰?guī)r。

根據(jù)對(duì)探槽及鉆孔資料的分析，工程區(qū)東側(cè)邊坡由3部分組成（見(jiàn)圖2）：坡頂部殘積層、斜向傾坡內(nèi)的雜谷腦組砂板巖（邊坡主體），坡體中部表層重力堆積體。坡頂覆蓋層由耕植土層，殘、坡積層和崩積層構(gòu)成，主要為灰褐色粉質(zhì)黏土夾碎石層，稍濕、稍密，其次為粉質(zhì)黏土夾角礫、塊石，覆蓋層厚度約1.8～11.6m；基巖為三疊系中統(tǒng)雜谷腦組砂巖、板巖夾砂質(zhì)灰?guī)r；坡體中部表層堆積體以崩滑、崩積體為主。邊坡的工程地質(zhì)分區(qū)也可按上述巖土結(jié)構(gòu)特征劃分，具體可分為3個(gè)大區(qū)4個(gè)亞區(qū)：

圖2 邊坡巖土結(jié)構(gòu)示意圖

Ⅰ區(qū)：第四系殘坡積堆積區(qū)，位于邊坡頂部平臺(tái)，地形較為平緩，覆蓋第四系殘坡積堆積物，厚度1.8～11.6m不等，分區(qū)面積約38.42×104m2，占總面積的20.14%；

Ⅱ區(qū)：第四系崩坡積堆積區(qū)，分布于邊坡平臺(tái)后側(cè)斜坡以及邊坡體中部，地形坡度在40°左右，覆蓋第四系崩坡積堆積物，局部存在崩滑堆積體，分區(qū)面積約97.59×104m2，占總面積的51.15%；

Ⅲ－1區(qū)：反傾斜坡區(qū)，分布于邊坡西南側(cè)地形較陡，總體坡度40°～90°，巖體為反傾坡內(nèi)的三疊系雜谷腦組（T2z）砂巖夾板巖，坡緣部位地形陡峻，局部存在落石垮塌災(zāi)害，分區(qū)面積約26.37×104m2，占總面積的13.82%；

Ⅲ－2區(qū)：斜—橫向谷分布區(qū)，分布于邊坡北東側(cè)，區(qū)內(nèi)地形較陡，總體坡度40°～80°，巖體主要為斜傾坡內(nèi)的三疊系雜谷腦組（T2z）板巖夾砂巖，局部轉(zhuǎn)為橫向谷坡，坡緣部位地形陡峻，存在小規(guī)模落石、不穩(wěn)定斜坡等災(zāi)害，分區(qū)面積約28.4×104m2，占總面積的14.89%。

3 邊坡變形破壞特征

3.1 變形破壞現(xiàn)狀

東側(cè)邊坡在中更新世臺(tái)面形成后，隨著干流的下切，形成斜向谷坡，北側(cè)由于海池溝谷的形成，具有側(cè)向臨空條件，軟硬相間的砂板巖曾發(fā)生側(cè)向傾倒變形，這種變形隨海池后山崩塌堰塞臨空條件改變而停止。根據(jù)實(shí)地調(diào)查與訪問(wèn)，邊坡表面未出現(xiàn)明顯變形破壞跡象，坡頂殘積層未見(jiàn)拉裂變形跡象，僅在坡緣部位有局部小規(guī)模變形?！?.12”汶川大地震期間，坡緣陡壁位置有零星的塊石滾落或塌落現(xiàn)象，塊石母巖體為厚層狀砂巖，粒徑一般大于1m。

3.2 變形破壞模式

根據(jù)對(duì)該邊坡成因的分析，以及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境條件的調(diào)研，該邊坡整體破壞的可能性較小，僅在邊坡頂部坡緣位置有產(chǎn)生變形破壞的可能，這些部位變形破壞的模式可分為以下4種：

（1）邊坡頂部表層土體有可能沿土層內(nèi)部破裂面滑移，其破壞面形態(tài)為圓弧型，由于局部坡頂表層土體較厚，在自重、暴雨及地震等作用下，土體強(qiáng)度降低，易引發(fā)牽引式土質(zhì)滑坡；

（2）邊坡頂部巖體沿強(qiáng)變形帶（距坡緣約5m）產(chǎn)生傾倒（彎曲—拉裂）變形，其后由于巖體結(jié)構(gòu)破碎，結(jié)構(gòu)面發(fā)育，可視為散體結(jié)構(gòu)的蠕滑變形模式，破壞面呈圓弧型；

（3）邊坡頂部巖體沿強(qiáng)卸荷中限（距坡緣約25m）形成蠕滑—拉裂模式的巖質(zhì)滑坡，該范圍內(nèi)巖體裂隙發(fā)育程度較高，裂隙連通率接近70%，鎖固段為板巖，破壞面呈折線型；

（4）邊坡頂部巖體沿強(qiáng)卸荷下限（距邊坡緣40～60m）形成巖質(zhì)滑坡，破壞面由陡傾的強(qiáng)卸荷裂隙與緩傾坡內(nèi)的層面組合形成，呈折線型。

3.3 變形影響因素

從邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境條件、成因、變形現(xiàn)象等，分析影響其變形的主要因素有：地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)、降雨和地震。

工程區(qū)東側(cè)邊坡的變形主要位于邊坡坡折，靠近坡頂位置，地形坡度陡，臨空條件好，并且位于卸荷張應(yīng)力的集中部位，在暴雨及地震振動(dòng)作用下，易產(chǎn)生臨空方向小規(guī)模的變形破壞。表層巖體風(fēng)化強(qiáng)烈是另一影響因素，表層巖體多為強(qiáng)風(fēng)化巖體，力學(xué)強(qiáng)度低，完整性差，在重力作用下易形成危巖體或潛在不穩(wěn)定斜坡。

3.4 邊坡穩(wěn)定性計(jì)算及結(jié)果

根據(jù)前述滑坡變形破壞模式分析，當(dāng)滑坡沿巖土界面附近形成滑動(dòng)帶時(shí)，其滑面結(jié)構(gòu)為折線型。GB 50330—2002《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求，并結(jié)合該滑坡災(zāi)害的特點(diǎn)，采用剛體極限平衡法的傳遞系數(shù)法定量分析計(jì)算其穩(wěn)定性與剩余下滑推力。具體計(jì)算公式如下：

式中：Fs—— 穩(wěn)定系數(shù)；

θi—— 第i塊滑動(dòng)面與水平面的夾角（°），與滑動(dòng)方向相反時(shí)為負(fù)值；

Ri—— 作用于第i塊滑塊的抗滑力（kN／m）；

Ni—— 第i條塊段滑動(dòng)面的法向分力（kN／m）；

Ti——作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN／m），出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti取負(fù)值；

φi—— 第i塊段土的內(nèi)摩擦角（°）；

ci—— 第i塊段土的黏聚力（kPa）；

Li—— 第i塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）；

ψj——第i條塊的剩余下滑力傳遞至第i＋1條塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j＝i）。

根據(jù)滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察技術(shù)要求，主要考慮邊坡自重工況、暴雨工況和地震工況的組合。根據(jù)GB 18306—2001《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》?？ɡ娬編?kù)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度等于0.20g，相應(yīng)地震基本烈度等于Ⅷ度。運(yùn)用Geoslope程序計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。在自重及暴雨工況下，該邊坡均為穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 穩(wěn)定性計(jì)算工況組合

穩(wěn)定性計(jì)算分析得出，工程邊坡在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)；暴雨工況下破壞面為基本穩(wěn)定，沿其余破壞面均處于穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下沿為欠穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）工程?hào)|側(cè)邊坡位于海池臺(tái)地，為侵蝕構(gòu)造高山地貌；出露地層為三疊系雜谷腦組變質(zhì)砂巖、板巖夾砂質(zhì)灰?guī)r地層，上覆第四系殘坡積碎石土層和第四系耕植土層；區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，受地質(zhì)構(gòu)造影響較大，位于塔藏—雙河—何家壩斷裂北側(cè)；九寨溝縣抗震設(shè)防烈度為Ⅷ度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.2g；

（2）該工程邊坡走向北東—南西；坡體傾向90°～133°，平均坡度約 40°；評(píng)價(jià)區(qū)最低高程約2 000m，坡頂高程約2 400m；頂部順坡走向長(zhǎng)約1 100m，底部順坡走向長(zhǎng)約1 100m，縱向長(zhǎng)約500m，面積約600 000m2；

（3）該邊坡形成于中更新世，有側(cè)向傾倒變形跡象，但整體穩(wěn)定性較好?！?.12”地震過(guò)程中，僅在邊坡頂部局部有落石；

（4）穩(wěn)定性計(jì)算分析得出，暴雨工況下破壞面為基本穩(wěn)定，沿其余破壞面均處于穩(wěn)定狀態(tài)；地震工況下沿為欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（5）據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及室內(nèi)綜合分析，建筑物在天然及暴雨工況下的安全距離為坡折以里5m；考慮地震工況強(qiáng)卸荷帶外帶安全儲(chǔ)備低，坡體高陡，在無(wú)任何防治措施下建筑物在坡折25m以里較為安全，若該帶經(jīng)過(guò)工程處理后安全儲(chǔ)備會(huì)有較大幅度提高，建筑物安全距離仍可按天然工況下安全距離考慮。但坡折以里5m范圍內(nèi)建議禁止任何工程開(kāi)挖、道路修建，以免破壞坡緣帶現(xiàn)有平衡狀態(tài)。

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