向校華
(中國有色金屬長沙勘察設(shè)計研究院有限公司,湖南 長沙 410000)
本工程山體滑坡場地位于湖南省株洲市石峰區(qū)某冶煉廠西側(cè)山坡,山坡下為冶煉廠6層廠房,磚混結(jié)構(gòu),條形基礎(chǔ)。邊坡坡腳原采用重力式擋土墻支護,擋土墻高6.0~8.0m,1992年修建。2016年6月,因連續(xù)暴雨,山體的土層因在飽和狀態(tài)下,抗剪強度降低,山體在重力作用下發(fā)生滑動破壞,現(xiàn)場采取緊急應(yīng)急搶險方案,用砂袋反壓坡腳和坡頂裂縫修補治理后,阻止了滑坡的進一步發(fā)展,使滑坡暫時處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。
坡腳地面標高約74.00m,滑坡后緣標高約98.00m,滑坡高度約24.00m,滑坡底邊寬約32.00m,坡腳2.0~7.0m處有6層廠房。
2.1 場地巖土工程條件
擬建場地原始地貌單元屬低山丘陵,地勢西高東低,地形起伏較大,坡面植被茂盛。根據(jù)地勘報告,場地內(nèi)地層及參數(shù)表如表1:
表1 滑坡體主要巖土層物理力學參數(shù)表
根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)測繪、地質(zhì)勘查成果綜合分析,滑坡邊界的判定以地表出現(xiàn)的裂縫和微地貌特征為依據(jù)確定滑坡范圍。現(xiàn)狀滑坡整體特征明顯,滑坡左、右側(cè)以變形滑動處為界,后緣以裂縫變形消失處及陡坎微地貌為界,前緣剪出口以前緣裂縫為界,根據(jù)地質(zhì)鉆孔信息和原始地形圖坡面信息綜合確定滑動面?;碌乇硇螒B(tài)特征如下:
滑坡周界和滑坡后緣:滑坡發(fā)生位移后,滑坡體兩側(cè)及后緣豎向和水平變形明顯,變形主要以裂縫和地面沉降為主,滑坡周界張拉裂縫寬10~20cm,落距1.0~1.5m。
滑坡壁:滑坡壁出露地層為黏土②,近似垂直張拉開,傾角75~85度。
滑坡臺:滑坡頂部有一個滑坡臺,長度約6.6m,滑坡臺落距1.0~1.5m。
滑動面:根據(jù)鉆探結(jié)果,滑動面基本沿強風化基巖面分布,為粉質(zhì)黏土②和強風化基巖面交界面,滑動面的推測厚度小于0.1m。
滑坡體和滑床:滑坡體主要由黏土②組成,滑坡體厚度一般為5~7m,局部達8.7m。沿主滑動方向長約28m,寬約30m?;矠閺婏L化板巖和黏土②。
滑坡軸:根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果,滑坡軸為近似直線,方位角為44度。
滑坡前緣:坡腳挖方形成的直立邊坡,采用塊石擋土墻支護形式,現(xiàn)擋墻離地面約1.0m處局部出現(xiàn)水平裂縫,裂縫寬度約1.0~2.0cm,上部墻體局部有鼓起現(xiàn)象。
氣候以及徑流條件:滑坡時間為6月,正處當?shù)刎S水季節(jié),多次大暴雨;根據(jù)山坡地形全貌,山頂標高約260m,坡面匯水面積較大;山坡為自然坡面,植被茂盛,無排水系統(tǒng),雨水多以下滲為主。
地質(zhì)條件:第四系破殘積堆積層與強風化巖層接觸面的水平夾角為20°~25°,強風化基巖面整體傾向坡腳;大量地表水下滲到基巖面,基巖面的隔水作用,為粉質(zhì)黏土和強風化層接觸面創(chuàng)造了飽和土層的條件,軟化了滑動面,降低了土體的抗剪強度,增加了靜水壓力,是引起滑坡的重要因素。
人為因素:在廠區(qū)建設(shè)時,對該邊坡坡腳進行了挖方,形成6.0~8.0m高的接近直立的邊坡,后采用塊石擋土墻進行支護,隨著時間的推移,擋墻結(jié)構(gòu)老化,墻體強度降低;墻體排水孔堵塞,地下水位上升,造成水、土壓力增加。以上也是引起滑坡的重要因素之一。
(1)穩(wěn)定性的定性分析。本滑坡為新滑坡,滑坡形成時間短,且及時采取了搶險處理措施(如臨時修建坡頂截水溝、坡體局部卸載、坡腳反壓砂袋堆等措施),現(xiàn)滑坡處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)滑坡的發(fā)育特征和地表特征,本滑坡尚處于蠕滑階段,滑動面為第四系破殘積粉質(zhì)黏土②和強風化基巖面的界面。
(2) 滑動面參數(shù)的確定?;瑒用娴膹姸葏?shù)主要有重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角,一般根據(jù)現(xiàn)場勘察的原位測試結(jié)果、室內(nèi)土工試驗結(jié)果獲得。由于滑動面形式、傾角、深度等跟滑坡模擬計算的結(jié)果有直接關(guān)系,所以滑動面參數(shù)的取值,因在勘察成果的基礎(chǔ)上,該結(jié)合勘察結(jié)果確定滑坡的可能破壞模式,坡體的變形破壞形態(tài),來進行反演計算驗證。
(3) 計算工況?;虏捎没峦屏τ嬎悖ㄟ^考慮滑體自重、暴雨、地下水等因素計算荷載,滑坡在不同工況條件下的穩(wěn)定性計算取值如下:
天然工況下:地下水位以上采用天然重度,地下水位以下采用飽和重度;水位按勘察報告中上層滯水水位。
暴雨工況下:暴雨時應(yīng)考慮降雨入滲對滑坡體自重的影響,降雨入滲范圍內(nèi)按飽和重度計算,降雨入滲范圍以下及地下水位以上仍采用天然重度,降雨入滲深度視當?shù)乇┯陱姸取r土體入滲系數(shù)和滲透系數(shù)確定。
(4)反演計算。為確定滑動面參數(shù),根據(jù)不同的工況,利用理正軟件建立模型,對主滑動剖面進行反演計算。根據(jù)現(xiàn)場邊坡條件,因坡腳已有塊石擋土墻,先計算擋土墻的抗滑力,穩(wěn)定性反演計算時抗滑力考慮擋土墻的作用。反演計算前,根據(jù)現(xiàn)場滑坡情況,假定天然自重狀態(tài)下穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=1.00;暴雨工況下穩(wěn)定安全系數(shù)Fs=0.90,通過多次反復試算,確定滑動面參數(shù)結(jié)果如表2。
表2 滑動面強度指標反演計算結(jié)果
圖1 滑坡治理方案剖面圖
通過滑坡防治工程,提高滑坡穩(wěn)定性的安全儲備,達到設(shè)防標準要求,防止滑坡體在降雨等因素的誘發(fā)下發(fā)生更大規(guī)?;挛<捌履_廠區(qū)建筑、工人的生命財產(chǎn)安全?;轮卫碓O(shè)計時,根據(jù)滑坡區(qū)域工程地質(zhì)以及滑坡體的基本特征,結(jié)合反演計算結(jié)果及地勘報告參數(shù)進行滑坡穩(wěn)定性計算,對滑坡進行治理設(shè)計。經(jīng)多項方案對比與論證,最終采用:削坡+預應(yīng)力錨索+格構(gòu)梁+排水系統(tǒng)等措施,治理方案見圖1。
本滑坡工程自2016年6月出現(xiàn)險情后,廠區(qū)主管部門采取搶險措施同時對該邊坡進行了全方位的動態(tài)監(jiān)測。治理工程于2017年3月竣工,根據(jù)后續(xù)監(jiān)測結(jié)果,至2019年2月,累計沉降最大值為13.25mm,累計水平位移最大值10.86mm,從變形數(shù)據(jù)分析,邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。
通過對本滑坡工程地質(zhì)條件、滑坡特征進行分析,對滑坡穩(wěn)定性進行評價,確定其處于極限穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)地勘結(jié)果建立合理的模擬計算模型,利用滑坡的極限穩(wěn)定狀態(tài),假設(shè)當前穩(wěn)定安全系數(shù),反演計算滑動面參數(shù),與地勘所得參數(shù)進行比對,為滑坡治理設(shè)計提供更為合理的滑動面參數(shù),使滑坡治理方案在達到安全穩(wěn)定的情況下做到經(jīng)濟合理。