重庆武隆梓桐庙滑坡稳定性影响因素分析.pdf

第2 3 卷增 1 2 0 0 4 年7 月 岩石力学与工程学报 2 3 增1 4 5 0 2 - 4 5 0 5 C h in e s e J o u r n a l o f R o c k M e c h a n ic s a n d E n g in e e r in gJ u 加 2 0 0 4 重庆武隆梓桐庙滑坡稳定性影响因素分析 唐秋元 中 煤国际工程集团 重庆设计 研究院 重庆 4 0 0 0 1 6 摘要通过对滑坡稳定性影响因素的定性和定量分析，进一步明确了滑坡形成机制，为滑坡治理工程设计与施工 提供地质依据。 关键词工程地质， 滑坡， 蠕滑变形，反演分析， 影响因子， 敏感性分析 分类号 P 6 4 2 .2 2文献标识码 A文章编号 1 0 0 0 - 6 9 1 5 2 0 0 4 增1 - 4 5 0 2 - 0 4 ANAL YS I S ON S T ABI L I TY I NF L UE NCI NG F ACT OR OF Z I T ONGMI AO L A N D S L I D E I N WU L O N G, C HO N G Q I N G T a n g Q i u y u a n C h o n g g i n g D e s ig n a n d R e s e a r c h I n s t i t u t e , C h i n a C o a l I n t e r n a t i o n a l E n g i n e e r i n g G r o u p , C h o n g g i n g 4 0 0 0 1 6 C h i n a A b s t r a c t T h ro u g h q u a l i t a t iv e a n d q u a n t i t a t i v e a n a ly s e s o n in fl u e n c i n g f a c t o r s o f l a n d s l i d e s t a b i l i t y , f o r m a t i o n m e c h a n i s m o f l a n d s l i d e s i s s t u d i e d . T h e r e s u l t s p r o v i d e a b as i s f o r t h e d e s i g n a n d e x e c u t i o n o f m i t i g a t i o n p r o j e c t s . K e y w o r d s e n g i n e e r i n g g e o l o g y , l a n d s l i d e , c r e e p d e f o r m a t i o n , b a c k a n a ly s is , i n fl u e n c i n g f a c t o r , s e n s it i v i t y a n a l y s i s 1 引言 随着三峡工程建设不断深入，三峡水库蓄水临 近，受库水的影响，位于库水回水影响区的武隆县 梓桐庙滑坡的稳定程度降低， 滑坡严重威胁着国 家、 人民财产及人生安全。因此，加速治理梓桐庙滑坡 已迫在眉睫。受有关部门的委托，中煤国际工程集 团重庆设计研究院承担了该滑坡工程地质勘查及治 理设计工作，本文根据勘查成果对该滑坡的稳定性 影响因素进行了进一步分析，对该滑坡治理工程设 计具有一定的指导意义。 2 滑坡特征及稳定性分析 2 . 1滑坡规模及特征 滑坡周界呈圈椅状，滑坡后缘至3 1 9 国道，高 程为2 3 6 .0 0 m ，前缘至乌江岸边附近， 剪出口高程 为1 7 3 .0 0. 1 8 1 . 1 7 m ，高差为6 3 m a 滑坡西侧边界 从县肉联厂挡墙下侧一冲沟以 WN -E S向延伸至 滑坡后缘3 1 9国道，东侧边界从县粮库东边冲沟以 E N -WS向延伸至滑坡后缘 3 1 9 国道。 滑坡长约2 8 5 m , 宽约4 1 0 m; 滑体的厚度为0 - 1 6 .5 0 m ，一般为6 -1 0 m ，滑坡中部较厚，前缘及 后缘较薄，最厚处位于县粮库靠江挡墙一带。滑坡 体 积约6 0 X 1 0 4 M 3 . 滑坡平面形态似弓状，走向呈外凸弧形状。滑 坡主滑方向 约为1 7 .6 。 地面坡形为中部较平缓， 坡 角小于1 0 0 ;上、 下部较陡， 坡角为1 0 0 2 5 0 0 滑床顶面为基岩面，滑床岩性为石英砂岩夹炭 质泥岩，以中等风化层为主。岩体裂隙较发育。滑 床倾角为3 * -6 0 0 ，一般倾角为8 0 -1 5 0 。 滑坡后缘 牵引段倾角较陡，滑坡前缘倾角较缓，微凸向江边。 滑带土有粉质粘土、含碎石粉质粘土、含粉质 2 0 0 4 年4 月1 0日 收到初稿，2 0 0 4 年5 月2 8 日 收到修改稿。 作 者唐 秋 元简 介 男 ， 3 8 岁 ， 1 9 8 7 年 毕 业 于 现 湖 南 科 技 大 学 地 质 工 程 专 业， 现 为 高 级 工 程 师 ， 主 要 从 事 岩 土 工 程 勘 察 设 计 方 面 的 研 究 工 作 。 E - m a il t q y 川1 6 3 .c o m 第2 3 卷增 1 唐秋元 重庆武隆梓桐庙滑坡稳定性影响因素分析 4 5 0 3 粘土碎石，其中以含粉质粘土碎石为主。 粉质粘土质纯，呈软塑状，厚0 . 2 0 - 0 . 8 0 m , 仅局部分布。 含碎石粉质粘土呈软塑状， 含2 0 一 3 0 强风化砂岩、泥岩碎石， 碎石泥质含量高，遇 水易软化，碎石粒径为2 0 -1 0 0 m m ，呈次棱角状。 部分可见柔皱形成的擦痕，厚0 .5 0 - 1 .4 0 m ，仅局 部分布。 含粉质粘土碎石中碎石含量占6 0 - 7 0 , 粒径为2 0 - 1 6 0 m m ; 含少量角砾， 成分为强风化砂 岩、泥岩碎石泥质含量高，遇水易软化，呈次棱 角状，部分可见柔皱形成的擦痕及光面。充填软塑 状粉质粘土， 稍密，厚0 . 5 0 - 1 .7 0 m . 滑带土普遍存在孔隙式潜水，处于饱水状态。 在水的作用下，滑带土强度较低，不利于滑坡的稳 定。 2 . 2滑坡近期变形特征 梓桐庙滑坡近期出现众多的变形破坏形迹，出 现了路面裂缝、地面裂缝、房屋墙体拉裂、柱与基 础错位、柱与梁错位、圈梁错断、房屋倒塌、墙与 梁分离、挡墙开裂及树木倾斜等现象。 据调查访问， 1 9 9 4 年在梓桐庙滑坡上修建了大 量建筑，包括县人民医院农民还迁房及县粮食储备 库、屠宰场、苗圃等，人类工程活动加剧，大量的 生活、 生产污水渗入土体中， 同年汛期乌江水上涨， 期间开始出现房屋拉裂、地面裂缝等变形形迹，滑 坡处于蠕滑变形阶段。以后每年汛期，乌江水位上 涨， 裂缝发展， 变形加剧， 且退水期比涨水变形大， 滑动带逐渐形成，滑坡现处于蠕滑加剧阶段。滑坡 变形破坏季节性明显，说明滑坡变形与地下水、地 表水的作用密切相关。 2 .3滑坡稳定性影响因素定性分析 梓桐庙滑坡的形成与地层岩性、地质构造及地 形地貌、降雨、地表水、地下水、地震、人类工程 活动有关。 2 . 3 . 1地层岩性 覆盖层结构较松散，易渗水，当其含水量较大 时，抗剪强度显著降低，易沿下伏基岩面滑动。 基岩抗剪强度较高，无软弱夹层存在，稳定性 较好。 2 . 3 . 2地质构造及地形地貌 该地区新构造运动表现为间歇性上升运动，地 表上升时乌江侵蚀下切， 加之大气降雨形成的片流、 面流在向乌江排泄过程中对地表进行剥蚀侵蚀，使 基岩面倾向乌江，形成原始斜坡地貌，同时在坡上 逐渐形成坡残积的堆积层，斜坡前缘由于乌江侵蚀 下切， 形成了临空面， 这种地形极易产生土层滑坡。 基岩倾向与坡向多数基本一致，属顺向坡，但 岩层倾角较斜坡坡角大或相当，基岩中无滑动临空 面。因此，基岩稳定性较好，不易产生岩层滑坡。 2 . 3 .3降雨 降雨对滑坡的影响，主要表现雨水的入渗。该 地区雨季水量较大，持续时间较长，雨水的大量入 渗使斜坡土层潮湿软化，地下水位上升，斜坡土体 的抗剪强度降低，静水压力、动水压力增大，不利 于滑坡的稳定。勘查区雨量充沛，历年日 最大降雨 量为1 8 1 . 7 m m . 2 .3 .4地表水 乌江在洪水季节，水位上涨较大，随着地表水 的上涨，地下水位升高，降低了土体的抗剪强度， 增加了滑体的静水压力、动水压力，特别是洪水位 骤降形成了较大的动水压力。此外，江水不断地对 岸坡进行冲刷侵蚀， 破坏了岩土体结构，降低了岩 土体强度，以上这些因素不利于滑坡的稳定。 三峡水库回水位部分淹没滑坡前缘，同样对滑 坡稳定不利，但其水位变幅有限，故对滑坡的影响 较洪水的影响小。 2 .3 . 5地下水 地下水位上升，使土体含水量增加，降低了土 体抗剪强度，同时增加滑体内的静水压力、动水压 力，不利于滑坡的稳定。 2 . 3 .6地震 在地震作用下， 滑坡上产生水平向 外的地震力， 增加了滑体的下滑力，不利于滑坡的稳定。’ 此外，人类工程活动对滑坡的影响在前面已有 详述。 以上滑坡的影响因素并不是孤立的，有些是相 互联系的，如长期暴雨期，江水必然上涨，同时地 下水上升，在这些因素综合影响一 F ，滑坡稳定性更 差。此外人类工程活动与地下水影响因素也是相互 联系的。 2 . 4滑坡稳定性影响因素定量分析 滑坡稳定性影响因素分析包括定性和定量分 析。前面已作了定性分析，这里拟在定性分析的基 础上，进行定量分析，为确定滑带土 c , }o 值及在 滑坡稳定性系数、滑坡剩余下滑力计算采用何种工 况提供依据， 具体计算公式详见文[[ I ] - 2 . 4 . 1滑坡荷载及强度标准 滑坡荷载包括滑坡体自 重、滑体上建筑物附加 荷载、地下水产生的静水压力和渗透压力 动水压 .4 5 0 4. 岩石力学与工程学报 2 0 0 4 力 、 地震荷载、 乌江洪水及三峡水库回水产生的浮 力。 荷载强度标准为 洪水位按5 0 a 重现期计，为 2 0 2 .9 0 m ，地震荷载按5 0 a 设计基准期、 超越概率 为1 0 的 地震 加 速度计， 为0 .0 5 g ， 水 库回 水 位按 1 7 8 .3 7 m高程计。 2 .4 .2计算参数选取 地面建 筑物 荷载按 每层1 4 k N / m 2 计， 平均2 层 该滑坡区现无建筑规划，建筑荷载按现有建筑考 虑 ， 路 面 荷 载 按2 0 k N / m 计， 滑 体 土 天 然 重 度 取 2 0 k N / m 3 ， 饱 和 重 度 取2 0 .5 k N / m 3 按 现 场 试 验 最 大 容 重取值 。 除地表水体下滑体饱水外， 应考虑暴雨后 滑体中 地下水位的升高。 地下水水力坡角按文[ 2 ] 取 5 .7 ，因乌江洪水涨落较快，据调查，下降速度最 大为6 m / d ，按文[ 3 ] 来计算乌江洪水引起的滑体中 地下水浸润线位置的变化。 2 .4 .3滑带 土。 ，OP 值的 反 演分 析 从前述分析可知，滑带土主要为含粉质粘土碎 石，取原状土样困难，只能取扰动样作重塑土剪切 试验，试验过程中剔除了试样中含量占6 0 以 上的 碎石，使得滑带土室内残剪强度偏低。由于碎石类 土粘聚力c 值较小，抗滑作用也较小，重塑样c 值 与原 状土 样基本 接近，因 此在。 ，IP 值反 演分 析过 程中， 先按室内 土工试验确定c 值范围， 然后反算P 值，反演成果见表 l a 根据反演成果，结合土工试验及滑坡稳定现状 即滑坡发生于洪水消落期， 现处于蠕滑变形加剧阶 段 ， 稳定系数取1 .0 1 ， 滑带土抗剪强 度指标 水下 反演值 粘聚力c 为1 0 k P a ，内 摩擦角v 为1 3 0 0 2 .4 .4滑坡稳定性影响因子敏感分析 影响滑坡稳定的主要因 子有滑带土 c , OP 值、 地表水变幅及滑体地下水位变幅等。 通过滑坡主轴剖面给定P 值求k - c 关系曲 线， 给定。 值求k - p 关系曲 线，以 此来了 解滑坡稳定 性 对c , p 值反应的 敏感性。 从图1 中 可见 c 值对滑 坡稳定性影响相对较小， c 值降低 1 k P a , k 值降低 0 .0 2 7 ; q } 值对滑坡稳定 性影响较明 显， IP 值降 低1 0 , k 值降低0 .0 6 . k 值与c , q7 值成线性关系。 i .4「 1 .3 卜一 。 { 子 仁_ J尸十刁尸.， .,4 . . 竺 孟 」 ‘ . 州 . 卜 ， ， . ’ L o 甲 一，一 0 .9卜k 0 .0 2 7 c 0 .7 4 4 0 .8卜 0 . 7 l 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 c/ k Pa a k - c 关系 gyp 1 3 , 2 0 2 .9 0 m洪水位下降 0 . 9 0 . 7 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 ,P / * b k - 咔 系 c 1 0 k P a , 2 0 2 .9 0 m洪 水 位下降 图1 滑坡敏感因子分析的k - c , k - op 关系 F i g . l R e l a t i o n o f s t a b i l i ty f a c t o r k w i t h c o h e s i o n c a n d i n t e r n a l fr i c t i o n a n g l e op i n s e n s i t i v i ty f a c t o r a n a l y s i s o f l a n d s l i d e s t a b i l i ty 乌江洪水位对滑坡的稳定性影响较大，通过计 算，表2 列出了不同洪水位时的滑坡稳定系数k 的 变化。可见随洪水位升高或水位消落，滑坡稳定性 变得较差。 表2 滑坡德定系数k与洪水位的关系 T a b l e 2 T h e r e l a t i o n o f s t a b i l i t y f a c t o r k o f l a n d s l i d e a n d fl o o d l e v e l 洪水位/ m 稳定系数k 水位稳定水位消落 2 0 2 . 9 0 1 9 5 . 0 0 1 9 0 . 0 0 1 8 5 . 0 0 1 . 1 7 0 1 . 0 9 0 1 3 5 1 2 6 1 . 01 4 1 . 0 4 7 1 , 1 0 0 1 . 1 1 5 注c 取1 0 k P a , 取1 3 0 0 表1 滑坡主 轴剖面滑带土c , IP 值反演成果 T a b l e l B a c k a n a l y s i s r e s u l t s o f c o h e s i o n c a n d i n t e r n a l f r i c t i o n a n g l e p a t s l i d i n g z o n e o f m a j o r l o n g i t u d i n a l s e c t i o n o f t h e l a n d s l i d e c / k P a 稳定系数 k 一 一一 一 一----一-一--一一一-------一一--一-一-- m 1 1 “。1 2 0 m l 4 0。] A *，i c ，， ‘ 。__， ， 。_， 。 。 1 0 1 1 0 . 8 9 4 1 . 0 7 5 1 . 1 0 1 1 . 1 2 8 2 5 5 2 81 1 . 3 1 5 】3 41 0 . 9 4 8 注工况采用自 重 十 建 筑物附加荷载 十 洪水 2 0 2 .9 0 m 下降 十 地下水。 第2 3 卷增 1 唐秋元. 重庆武隆梓桐庙滑坡稳定性影响因素分析 4 5 0 5 滑体地下水位对滑坡稳定性影响也较大，给定 不同地下水位可计算出一系列的稳定系数，从而可 分析滑坡体中地下水对滑坡稳定性的影响，由 稳定 系数k 与滑体饱水度w关系 图2 可知， 饱水度每增 加1 0 , k 值下降0 .0 4 7 左右， 可见滑坡的稳定性对 水的反应是较敏感的。 c 1 0 k P a , q7 1 3 0 , 2 0 2 .9 0 m洪水位下降 k二 一 0 . 4 7 3 4 w 1 . 2 2 1 3 门J，11UO产六匕月了6 .. 11110000 屯 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 图2 F i g . 2 滑坡稳定系数k 与滑体饱水度w关系 R e l a t i o n o f s t a b i l i t y f a c t o r k a n d w a t e r c o n t e n t p e r c e n t a g e w 3 分析意义及治理措施建议 本文通过对该滑坡稳定性影响因素的分析，进 一步明确了该滑坡形成机制，分析结论与实际情况 相符。通过对滑带土抗剪强度指标的反演分析及滑 坡稳定性影响因子敏感分析，结合现场原位剪切试 验，可合理确定滑带土抗剪强度指标。同时得出影 响因素及其大小变化时滑坡稳定性情况，在不同的 工况下对该滑坡进行稳定性系数及滑坡剩余下滑力 计算，其中主要应考虑乌江洪水及地下水的影响， 按不利工况进行滑坡治理工程设计。本文建议采用 以 下3 种 工 况 进 行 计 算 [[a 1 . 工况1 为滑体自 重 建筑物荷载 现状地下水; 工况2为滑体自 重 建筑物荷载十 洪水 暴雨 水 位下降 从2 0 2 .9 0 m降至剪出口 地下水; 工况 3为滑体自 重 建筑物荷载 现状地下水 或降雨地震。 滑坡剩余下滑力计算安全系数取值如下 工况 2为设计工况，安全系数取 1 . 巧，工况 3 为校核工况，安全系数取 1 . 0 5 . ， 由于篇幅有限，本文未对各种工况下滑坡稳定 系数及滑坡剩余下滑力进行计算。根据防治原则， 结合本工程实际情况，建议该滑坡防治措施有 1 地面排水 在滑坡表面修建树枝状排水沟，滑坡周界设置 截水沟，减少地表污水及大气降水下渗量， 有利于 滑坡的稳定。 2 抗滑桩 在滑坡中部、前部设置抗滑桩，对滑坡进行支 挡。 3 削坡减载 粮库临江挡墙随时都有垮塌危险，且挡墙段位 于主滑段，建议及时拆除该挡墙，以防后患，同时 削坡减载以利于滑坡的稳定。 4 监测措施 对该滑坡应进行监测，治理工程完工后监测时 间不少于2 a ，内容包括地表位移、裂缝发展情况、 工程设施的位移监测。 5 其他措施 对地表裂缝应进行充填处理， 斜坡上进行绿化。 根据以上治理措施建议，进行了设计施_ L 。现 该滑坡已治理完工，治理效果较明显。 参 考 文 献 殷跃平， 张作辰， 贺模红等. 长江三峡工程库区滑坡防治工程设计 与施工技术规程[ M ] . 北京地质出版社， 2 0 0 1 交通部第二公路勘察设计院. 路基 第2 版 [ M ] . 北京 人民交通出 版社，1 9 9 6 中华人民共和国国家标准编写组. 堤防工程设计规范 G B 5 0 2 8 6 - 9 8 [ S ] . 北京中国计划出 版社，1 9 9 8 铁道部 科学研究院西北研究所. 滑坡防治[ M ]北京 人民铁 道. r , 版社，1 9 7 7