河南伊川縣雙頭寨滑坡穩定性評價及治理方案研究

程毅銘,程相恩,王 風

(1.河南省地質局生態環境地質服務中心,河南 鄭州 450000;2.河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊,河南 鄭州 450016)

0 引言

伊川縣地質災害主要為滑坡、崩塌和地面塌陷。其中滑坡危害方式主要為砸埋房屋,傷亡人畜,主要是由于斜坡某一滑移面上剪應力超過了該面的抗剪強度,坡體發生滑移現象[1]。在分析研究伊川縣丘陵區以粉質黏土為主要組成的滑坡地質災害發育的孕災地質條件、變形破壞機理,結合工程實際情況,提出經濟合理的治理方案,為我縣丘陵區滑坡災害防治提供參考案例。

1 自然地理及環境地質條件

伊川縣是河南省洛陽市管轄區,洛欒高速和二廣高速從縣區經過,地理位置優越,交通便利。面積1 243.3 km2,全縣轄12鎮1鄉兩街道,369個行政村,人口79.28萬[2]。

伊川縣位于豫西低山丘陵區,四周群山環繞,伊川北部龍門山屬離山山脈;南部為九皋山,與篙縣境內外方山相接;西部是熊耳山系東延的低山丘陵區;東部則是娘娘山屬箕山山系。伊河縱穿南北,形成西南一東北走向的伊川盆地。地勢總體四周高、中間低,海拔在154.0～937.3 m間,相對高差783.3 m[3]。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡規模及形態特征

滑坡體整體為圈椅狀,滑坡體中間有一條深溝(溝深約7～10 m),把整個滑坡分成左右兩部分,其走向為西南方向,坡體傾向近似南東方向,地形呈東南低北西高。東側滑坡縱向長度約125 m,寬度約120 m;西側滑坡縱向長度約185 m,寬度約138.5 m;總面積約32 000 m2,厚度2.0～16.1 m,體積約15.0×104m3,主滑動方向約304°～314°?；麦w前緣高程235 m,后緣高程為285 m,坡體相對高差約為50 m,平均坡度為15°,前緣有15～20 m高的陡坡,坡角下有約3～5 m高的埸落土體堆積。根據滑體體積劃分為中型滑坡,滑坡形態特征見圖1。

圖1 雙頭寨滑坡規模及形態特征

2.2 滑體物質結構特征

滑坡體主要巖性為褐黃色粉質黏土,呈可塑-硬塑狀態,局部夾有卵石。部分土體土質脆硬,且土體內孔隙較發育,該層厚度2.0～16.1 m?；麦w表現為后緣較薄、前緣較厚的分布規律,詳見圖2。

圖2 雙頭寨滑坡1-1′剖面工程地質剖面圖

2.3 滑面(帶)物質結構特征

根據滑坡體上的裂縫及建筑物變形情況看,該滑體為牽引式滑坡,處于蠕動變形階段,在坡體前緣高切坡位置能看到有新近的土體垮塌痕跡。

根據勘探資料,滑帶(面)主要于位粉質黏土層下部和卵石層下部,其主要物質成分由粘粒、粉粒和含少量砂巖碎石組成,碎石粒徑一般3～10 cm,含量25%～50%。硬塑狀,韌性中等,結構較松散。

2.4 滑床物質結構特征

滑床的物質組成主要為新近系可塑-硬塑狀態粉質黏土及其下部全風化、中風化的玄武巖。

在滑體坡堆積物較厚部位,大氣降水沿堆積物空隙滲入下部弱透水或隔水地層,便以粉質黏土層面徑流,降低其抗剪強度而形成滑床,其空間形態呈弧線狀。

3 滑坡成因分析

滑坡坡體高程從后緣到前緣呈臺階狀遞減,滑坡體后緣可見裸露的玄武巖,便于雨水通過后緣下滲。在坡體后半部分以民房和村內道路為主,在坡體的前半部有少量耕地和大量的次生樹木及雜草。坡體上部巖性主要以紅褐色可塑-硬塑狀態的粉質黏土,中間夾有砂卵石層,或呈膠結、半膠結狀態的鈣質膠結薄層。局部的粉質黏土有膨脹性,1#探井樣見光滑面和擦痕面。另外,據本村村民反映,在幾年前該坡體前緣被大量開挖土方后才出現房屋及地面的開裂現象?？梢婇_挖后的陡坎高度達十幾米,且陡坎面近于直立狀對后方坡體穩定造成了一定的安全隱患。

集于以上人為因素,加之大氣降水后的入滲,增大了坡體區域地下水的賦存量,加大了坡體的下滑力的同時也降低了坡體的抗滑力,造成坡體向不利的方向發展。由此可見,暴雨或持續降雨,坡前大量土方開挖后引起坡體前緣失穩是引起土體滑移蠕動的關鍵因素。

4 滑坡穩定性評價

4.1 計算參數的選取

4.1.1 滑帶土抗剪強度取值

計算參數根據鉆孔采取的巖土樣室內試驗,結合反演法綜合確定。

表1 滑帶土抗剪強度參數取值表

4.1.2 滑體土重度取值

表2 滑體土重度取值表

4.2 計算工況的選取

根據勘查區具體情況,為全面分析滑坡體在各種工況下的穩定狀態,采用三種工況進行穩定性計算:

工況一:自重(天然狀態)

工況二:自重+連續降雨或暴雨(飽和狀態)

工況三:自重+連續降雨或暴雨(飽和狀態)+地震

4.3 穩定性計算

根據本次勘查工作的調查和勘探結果,在主滑坡區選取3條主剖面(1-1′剖面、2-2′剖面、3-3′剖面)計算。計算采用理正巖土設計軟件,依據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T0219-2006)[4]要求選取穩定性計算安全系數值,計算結果見表3。

表3 穩定性計算成果匯總表

4.4 穩定性評價

根據《滑坡防治工程勘查規范》(GB/T 32864-2016),穩定性評價標準劃分為四級:穩定系數Fs≥1.15為穩定,1.15>Fs≥1.05為基本穩定,1.05>Fs≥1.00為欠穩定,Fs<1.00為不穩定[5]。計算結果與穩定性分析詳見表5-3。

由穩定性計算:

(1)在天然狀態下,1-1′剖面、2-2′剖面、3-3′剖面處于基本穩定狀態。

連續降雨或暴雨時,1-1′剖面、2-2′剖面處于欠穩定狀態,存在整體滑動的可能;3-3′剖面處于穩定狀態。

連續降雨或暴雨時加地震時1-1′剖面、2-2′剖面處于不穩定狀態,整體滑動的可能行較大,3-3′剖面處于穩定狀態。

(2)滑坡穩定性與降雨及地震的關系密切。在天然狀態下處于基本穩定狀態;在連續降雨或暴雨時,處于欠穩定狀態;在連續降雨或暴雨和地震的影響下其穩定性降低,處于不穩定階段。

5 滑坡防治工程建議

根據雙頭寨滑坡災害物質組成及基本特征,結合當地工程地質條件,提出以下兩種工程治理方案:

方案一:削坡+擋土墻+錨桿格構+截排水+綠化

方案二:削坡+擋土墻+綠化+截排水

方案一中錨桿格構對滑坡體有非常好的支護作用,但是工程施工復雜,且工程造價較高;方案二削坡加擋土墻施工工藝相對簡單,且造價相對較低;根據雙頭寨滑坡的地質條件、變形破壞機理,結合當地工程條件,建議采用削坡+擋土墻+綠化+截排水的方案進行治理

6 結語

(1)雙頭寨滑坡體總面積約32 000 m2,厚度2.0～12.5 m,體積約為15.0×104m3,主滑動方向144°。

(2)雙頭寨滑坡區屬丘陵地貌和伊河沖積階地相結合部位,坡體自然坡度5°～10°,邊坡前緣高切坡坡度50°～80°。根據本次調查,此滑坡為新近滑坡體,主要是人為因素及暴雨所造成的蠕動變形。據了解,目前仍有少量蠕動,呈不穩定狀態。

(3)雙頭寨滑坡穩定性與降雨及地震相關。在天然工況下處于基本穩定狀態;在連續降雨(暴雨)工況下,處于欠穩定狀態;在連續降雨(暴雨)和地震工況下,其穩定性降低,處于不穩定狀態。

(4)根據雙頭寨滑坡的地質條件、變形破壞機理,結合當地工程條件,建議采用削坡+擋土墻+綠化+截排水的方案進行治理。