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关于某电站公路石梯坎滑坡稳定分析与治理
【论文关键词】滑坡特征 条件 滑坡原因 治理方案 石梯坎滑坡
【论文摘要】依据岩梯坎滑坡的特征和基本地质条件,分析滑坡的原因,提出技术可行、合理的治理方案,达到了治理滑坡的目的,保证了电站进厂公路的正常运行。
石梯坎滑坡位于某电站进厂公路嘉陵江右岸的乌江谷崩坡积体地带,滑坡纵向长约60m,横向宽约160m,滑体厚度为2. 20m~7. 30m,体积约为1.5万m3~2. 5万m3,属于小型滑坡。为治理该滑坡,通过勘察,分析滑坡原因,提出了治理方案与建议。本文介绍如下。
1 滑坡特征
该滑坡为一覆盖层古滑坡。2003年电站进厂公路从该滑坡体中部通过, 2004年5~6月在连续几场暴雨后,该段公路及地表出现不同程度的开裂与沉降。
滑坡体略呈圈椅状,滑坡后缘公路内侧的崩坡积体的台地土中,裂缝呈弧形分布,基本贯穿整个后缘,缝宽3·0cm~28·0cm,可见深度0·80m~1·50m。在滑坡体中上部,也可见多条裂缝,延伸长度一般5m~15m,裂缝宽度2·0cm~8·0cm,裂面上无擦痕,属张性裂缝,裂缝表面的土较湿润。滑坡后缘水平位移一般10cm~15cm,垂直位移25cm~30cm,最大垂直位移为60cm。因滑坡水平、垂直位移变形,该段公路沉降50cm~60cm。公路外侧的浆砌条石堡坎向外发生鼓胀变形,边坡明显隆起,位移量达30cm左右,条石全部开裂,缝宽达4·0cm~20·0cm。通过实地量测与公路近于直交的涵洞,发现洞内两侧条石边墙上共发育有4条裂缝,缝宽2·0cm~30·0cm,垂直错位3·0cm~15cm。裂缝从涵洞顶贯穿整个条石边墙,走向顺公路与涵洞轴线近于直交,缝中有地下水渗出。
在滑坡体前缘地带,公路外侧斜坡土体可见细小裂纹,斜坡土体对坎下土体有明显挤压隆起迹象,通过钻孔发现,坎下土体因挤压出现细小裂纹。滑动带在滑体中部(公路堡坎以上)至后缘地带,一般位于土层底部附近,部份位于基岩顶面。滑坡后缘滑动面有0. 8m~1. 5m长呈张开状,以下为闭合状。从公路及以上钻孔取土芯鉴定,滑动带厚度为20cm~50cm,呈很湿—饱水、软塑状,局部为软偏可塑状,可见擦痕但不明显。公路陡坎以下滑动带位于土层中上部,经钻孔土芯鉴定,滑动面土芯含水量明显增大,土体呈很湿—饱水、软偏可塑状,部份可见因挤压所形成的细小裂纹及擦痕,但滑动面及擦痕不很明显,这层土厚度一般30cm~60cm。
2 滑坡基本地质条件
石梯坎滑坡位于嘉陵江右岸坡脚地带,地形呈斜坡台地状,地面高程224m~245m,高差约21m,滑坡后缘最高点高程240·56m。进厂公路宽度约8m~10m,路面高程233·75m~236·47m,公路外侧为坡角30°~50°斜坡,坡高6m~9m。斜坡外侧至嘉陵江边为较宽缓的斜坡台地,宽14m~30m左右。嘉陵江水位为224·00m左右。滑坡体由第四系全新统崩、坡积层(col+dlQ4)、人工堆积层(mlQ4)组成。其中,素填土为红褐、棕红色,松散—稍密,湿—很湿,局部饱水,由粘性土、粉土、岩石碎块、屑、砂卵石等组成,孔隙大,局部有架空现象,层厚2·56m~7·30m;粉质粘土夹碎块石为紫红、棕红色,局部偏软或偏硬塑状,在滑动带附近呈软塑状,湿-很湿,局部饱水,夹砂质泥岩、砂岩碎块石、碎屑约占10% ~20%,局部见块径1·0m~2·5m孤石,层厚0·60m~9·00m,层顶、底界面高程起伏很大;粉土为灰黄色,松散状饱水,土质较均匀,分布于公路陡坎以下地带,层厚1·00m~2·40m。下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩与砂质泥岩不等厚互层,岩石强风化厚度2·20m~3·20m。滑坡场地基岩面顺坡向起伏差大,高程214·00m ~240·00m,倾角一般15°~35°。
滑坡场地地下水主要为孔隙潜水、上层滞水与基岩裂隙水。孔隙潜水赋存于滑体松散土层中,在公路台地及以上部位,土体中孔隙潜水主要接受大气降水补给,向低洼地带排泄,其水量及水位主要受季节影响,雨季水量较丰,其余季节水量少;在公路坎脚以外部位,土体中孔隙潜水接受大气降水、高处地下水及嘉陵江水补给,向嘉陵江排泄,水量丰富,水位主要受嘉陵江水位控制。上层滞水主要赋存于滑体裂缝中,分布局限,水量小,向低处排泄。基岩裂隙水主要赋存于强、弱风化岩层裂隙中,接受大气降水及上覆土层地下水补给,水量小,在坡脚以泉或散浸形式排泄。滑坡场地地下水位埋深在1. 20m~6. 05m,其水位随地形位置不同变化很大,从坡上往坡下大致呈一条倾斜线。
3 滑坡原因分析
3·1 滑体力学性质差
该滑坡土体由人工填土、粉质粘土夹碎块石组成。人工填土,结构较松散,孔隙度大,局部有架空现象,渗透性能好,易吸水饱和,抗剪强度较低;粉质粘土夹碎石,粉质粘土一般呈可塑状,含水量高,局部呈软塑或饱水状,所夹碎石为强风化砂质泥岩,抗剪指标低,饱和快剪, c=0·020MPa~0·038MPa、?=10·0°~16·9°;重复剪, c =0·006MPa~0·016MPa、?=8·2°~12·6°。滑坡土体的物理力学性质差是引起滑坡的内在原因。
3·2 基岩顶面倾斜坡度较大
滑坡地带土层以下基岩顶面倾角为15°~35°,由于基岩面较陡,给边坡的变形提供了条件。这是形成滑坡的潜在因素。
3·3 公路修筑及大量填方
滑坡场地原地形为崩坡积体形成的斜坡台地,进厂公路从崩坡积体中上部通过,并因修建公路而堆填了大量的人工填土,增大了斜坡荷载,增大了斜坡失稳的可能性。
3·4 暴雨
2004年5月~6月,是当地暴雨季节,雨量大,后山上大量雨水汇积于滑坡场地,加之公路内侧部份地带排水不畅,大量雨水沿土体迅速渗透。一是使土体达到饱和,加大土体的重量;二是降低了土体的抗剪强度,增大了土体的孔隙水压力,致使斜坡土体开裂变形;雨水渗透到裂缝中,起到润滑作用,促进了滑动面的形成,从而诱发了滑坡。上述因素是引起滑坡变形的主要因素,此外公路汽车通行引起的附加荷载与振动,也是引起滑坡的诱发因素之一。
4 滑坡治理
4·1 治理方案
针对进厂公路石梯坎滑坡,提出以下两种治理方案。
方案一:保持公路不变,或只将公路向里作少许移动,在公路坎下2-2′剖面(见图1)附近布置抗滑桩,再在抗滑桩上修建档土墙,利用抗滑桩和档土墙共同承担滑坡推力,提高滑坡的稳定性。由于公路坎下部位距嘉陵江近,地下水丰富,地下水位高,抗滑桩桩型建议采用大口径冲孔灌注桩,抗滑桩应嵌入到中风化岩层中。
方案二:将进厂公路向里移动改线,在目前公路内侧的滑坡后缘地带,采用抗滑桩与重力式挡墙相结合的方式布置,即在覆盖层较薄地段布置重力式挡土墙、在覆盖层较厚地段布置抗滑桩。利用重力式挡墙和抗滑桩承担滑坡推力,提高滑体的稳定性。重力式挡土墙和抗滑桩基础均应置于中风化岩层中,考虑基岩面倾斜影响,应适当加大嵌入深度。抗滑桩桩型建议采用大口径人工挖孔桩。
采用上述两种方案治理时,均应夯填滑坡后缘裂缝,同时作好周边地表水的疏排工作,防止地表水下渗对滑坡造成不利影响。
4·2 方案比较
方案一基本不动原有公路。公路坎下一带土层厚度较大,地下水丰富、水位高,在该部位布置抗滑桩,其桩长度大、桩距小、桩径大,只宜选用大口径冲孔灌注桩,施工技术要求高,施工难度较大,必须专业化队伍施工。在抗滑桩上还要再修建挡土墙。因此,该方案滑坡治理费用较高,设计预算为193. 8万元。
方案二的抗滑桩或重力式挡墙布置在滑坡中上部的公路内侧,土层厚度较小,滑坡推力值小。在该部位布置抗滑桩,其桩长度较小,桩距小,桩径也可适当减小,并可选用大口径人工挖孔桩施工,施工简单。但方案二必须将公路向里面移动改线,公路改线长度约200m,并要对内侧开挖山坡修建堡坎护坡。该方案设计预算治理费为83.7万元。
根据上述分析比较,推荐方案二对该滑坡进行治理。
4·3 治理效果
方案二在治理实施中,通过进一步优化设计,实际该滑坡治理费为79.63万元。该滑坡已治理结束2年多,现滑坡稳定,滑坡体及通过滑坡后缘的公路已无开裂、滑移、变形等现象,公路运行正常。
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