信息产业部电子综合勘察研究院陕西西安710054
摘要:地质调绘结合岩土工程勘察是滑坡勘察的重要手段,通过全面的野外调绘的定性评价,选取适合的计算模型的定量计算,能够较为准确的判定滑坡的稳定性。笔者通过对子洲至靖边段高速公路沿线一边坡进行实地勘察,较为准确的评价其稳定性,提出了治理建议,为保障高速公路顺利施工及后期运维奠定了基础。
关键词:滑坡;勘察;稳定性研究
一、工程概况
子洲至靖边段高速公路是国道主干线(GZ35)青岛~银川公路的重要组成部分,也是陕西省高等级公路网主骨架的重要组成部分。该段高速公路的修建,对改善陕北地区交通环境,促进和加快地方经济的发展具有十分重要的带动作用。2005年7月,K130+460~760天云煤矿改线段,路基侧边坡开挖过程中,由于施工放炮及连续暴雨等因素,导致K130+460~760段基岩以上3-6级边坡失稳滑塌,后经重新刷坡处理该段目前已处于稳定状态,刷坡后共分十六级边坡,每级边坡高7-10m,平台宽4-8m,综合坡率约为1:1.75。2006年6月,K130+575.3~744.7段已施工完毕的高边坡3-6级边坡又产生局部滑塌,并产生错台裂缝,错台高度2-3m,为保证6级以上边坡稳定,防止产生边坡整体失稳,笔者对该滑坡进行了稳定性勘察,确定了滑坡的范围和规模,评价其稳定性,提出了治理建议。
二、自然地理
滑坡所在地属内陆干旱、半干旱气候区,冬季寒冷,夏季炎热且昼夜温差较大,春季多大风扬沙天气,沙尘暴时有发生。据地方气象部门资料,勘察区多年平均气温6.5C,一月平均气温-8.9C,七月平均气温22.5C,极端最高气温35.9C,极端最低气温-17.3C;多年平均降水量300~500mm,最大年降水量802.4mm,最小年降水量140.3mm,雨季多在七、八、九三个月,多以雷阵雨和暴雨形式发生,多年平均蒸发量1800~2200mm,是降水量的5倍;滑坡勘察区内多年平均风速3.1m/s,最大风速可达17.9m/s;季节性冻土深度0.7~1.0m。
三、工程地质条件
(一)地形地貌
滑坡所在地为黄土梁峁沟壑区,冲沟发育,切割强烈,沟谷多呈“V”形,基岩外露,谷坡较陡,25o~65o,水土流失严重。黄土梁峁与河谷相对高差达150余米。
(二)地层岩性
勘察区出露地层主要为第四系全更新统滑坡堆积层(Q4del),上更新统风积马兰黄土(Q3eol)、中更新统风积离石黄土(Q2eol)、中更新统河流三、四级阶地冲积层(Q2al),其下局部下伏中侏罗系直罗组(J2z)灰色、浅绿色泥岩-砂岩,细粉砂岩夹泥岩互层等,产状较平缓,倾角2o~5o,分布在河谷两岸,构成了滑坡中前部的滑床。
(三)地质构造与地震
滑坡勘察区位于陕北黄土高原稳定地块区,属陕甘宁盆地的一部分,褶皱、断裂不发育,地块隆起是其主要表现特征,地震活动较少,总体上表现出地块较强的稳定性和完整性,未发现有断裂带。
勘察区地震活动相当微弱,据历史记载仅发生过4~6级地震,且分布零散。据《中国地震动参数区划图》和《陕西省活动性构造与地震震中分布图》,勘察区基本地震烈度为Ⅵ度,场地地震反应谱特征周期T=0.35s,地震动峰值加速度a<0.05g。
(四)水文地质条件
根据地下水含水层的岩性、赋存状态和水动力学等特征,勘察区地下水可分为黄土孔隙裂隙水和基岩裂隙水二种。
四、滑坡工程地质特征
(一)滑坡形态
该滑坡位于陕西省榆林市横山县魏家楼乡天云煤矿对面。整体上形态呈“簸箕”形,滑坡后缘高程为1099.71m,前缘高程为1073.32m,高差约27.0m。路基三级边坡切削滑坡前缘,边坡坡度约为45。滑坡前缘宽度约为76.0m,顺主滑方向长约50.0m,滑体最大厚度约为14.0m,体积约2.1104m3,为一中型土质滑坡。
(二)滑坡变形破坏与成因分析
从总体上来看,造成滑坡的成因主要有以下几点:
1、坡体结构是形成滑坡的物质基础。上覆黄土,下伏伏泥岩-砂岩是易滑坡地层,本边坡上部黄土易渗水,下部泥岩相对隔水,从而形成滑动带,使其具备了滑坡的条件。
2、连续暴雨是滑坡产生的直接诱因。
3、高边坡开挖过程中,由于放炮及土方开挖等工程因素,造成土体结构松动,边坡前缘形成高陡临空面,边坡土体发生应力重分布,是形成滑坡的另一重要因素。
五、滑坡稳定性评价
(一)滑坡区域稳定性评价
1.定性评价
现场调查表明,滑坡体所反应的宏观变形迹象已很明显,主要是由于以前爆破施工刷坡及连续暴雨而造成的。坡体后缘错台裂缝不断扩展和下挫,前缘土体有被推出顺坡滑落的现象,均反应了该滑坡目前处于不稳定状态,对公路建设已造成直接威胁。
2.稳定性计算
2.1计算方法
根据《岩土工程勘察规范》推荐的滑坡稳定性计算公式计算本滑坡的稳定系数。
2.2滑坡稳定性计算
根据《公路路基设计规范》,分别计算正常工况(天然状态)和非正常工况Ⅰ(饱水状态)下滑坡稳定性及滑坡推力。利用极限平衡法进行滑坡稳定性计算一般要提供滑坡土体的重度,滑动面的内聚力和内摩擦角。滑面强度参数取值根据土体室内试验值及反算综合考虑,根据反算结果及经验,滑动面强度参数取值如下:c=12kPa,=16.0。考虑到拟建公路的等级及滑坡发生后的破坏性大小,计算滑坡推力时安全系数取k=1.25。
经计算,天然状态下,最终滑坡推力E1=250kN/m;饱水状态下最终滑坡推力E2=465kN/m,稳定系数为0.957,说明在连续降雨的条件下,可能失稳。
(二)边坡未滑区域稳定性计算
运用规范推荐的Bishop法计算边坡稳定系数,计算所需的物理力学参数由土工试验结果报告取平均值,计算结果表明,天然状态下未滑坡段整体稳定性系数为1.202及1.253,但在各种不利条件下可能失稳,建议进行加固处理。
六、边坡治理方案建议
(一)支挡措施
现场变形迹象和稳定性计算均表明,该滑坡处于临界极限平衡状态,在刷坡、护坡等工程活动及降水作用下,随时都有可能滑塌下来,对滑坡前缘的路基施工造成直接的威胁,因此应及时采取措施进行治理。由滑坡横断面图可以看出,滑体厚度较大,滑坡前缘地形陡(约30),若完全清除现有滑坡体,将可能导致其后缘坡体失去支撑而下滑,因此建议在滑坡前缘采用挡土墙或抗滑桩等工程支挡措施,对坡面进行不同程度的防护加固处理。
(二)截排水措施
降雨入渗是加剧该滑坡活动的触发因素。因此,在滑坡坡面上的排水,具体可根据地形和已有自然冲沟设置截排水系统。
参考文献:
【1】JTJ064-98.公路工程地质勘察规范[S].北京,人民交通出版社,1998年
【2】JTJ004-89.公路工程抗震设计规范[S].北京,人民交通出版社,2003年
【3】JTJ051-93.公路土工试验规程[S].北京,人民交通出版社,2004年
【4】JTGB01-2003.公路工程技术标准[S].北京,人民交通出版社,2003年
【5】GB50021-2001.岩土工程勘察规范[S].北京,人民交通出版社,2001年
【6】GB50330-2002.建筑边坡工程技术规范[S].北京,人民交通出版社,2002年
作者简介:
1.刘琦(1986-)男,汉族,陕西西安人,信息产业部电子综合勘察研究院,工程师,从事岩土工程相关工作
2.郭夏涛(1985-),男,汉族,陕西西安人,信息产业部电子综合勘察研究院,工程师,从事岩土工程相关工作