三峡地貌的成因 [浅谈三峡库区某滑坡成因分析及治理]

  摘要:随着三峡水利工程的逐步实施,淹没区移民及新城镇建设等工程活动进行,以滑坡为主的环境地质问题日益突出。本文介绍了三峡库区某滑坡治理工程的设计与施工技术,供同行参考。
  关键词:三峡库区;滑坡;分析;治理
  中图分类号:X947 文献标识码:A
  1滑坡基本情况
  三峡水库自2003年蓄水后,滑坡将可能成为三峡库区最严重的地质灾害之一,库水位下降和暴雨是导致滑坡的主要因素。重庆段三峡库区某滑坡体为崩坡堆积层滑坡,滑坡体后缘位于基岩陡坎下,高程260m,,其纵向长度540m,前缘及后缘宽度分别为264m、142m,滑坡面积0.121km2,一般厚约15~17m,最大厚约28.7m,平均厚度18.5m,滑坡体积112.3×104m3。
  2滑坡特征及地质条件
  2.1 滑坡形态特征
  该滑坡地势总体上呈上陡中缓下陡折线形,向西倾向长江。滑坡发育多级缓坡平台,总体呈二级分布,一级平台高程在95~120m之间,二级平台高程在200~240m之间;以高程75m为界,向上至后壁坡角25°左右,后壁以上坡体坡角一般大于30°,往下至江边则比较平缓,坡角仅4°左右。
  滑坡微地貌特征发育,在后缘形成5~15m基岩陡壁,与整个坡体后缘一起形成马蹄状大圈椅地貌,其延伸方向与坡向大体垂直;基岩节理面光滑,可见明显擦痕,擦痕产状SW260°左右,与主滑方向大体一致;北侧由于差异运动形成两级带状滑坡侧壁,分别构成主滑坡和次级滑坡北边界,显示坡体曾发生过整体滑动;滑坡体后缘由于滑移作用形成封闭洼地,成为后缘坡体雨水入渗的有效通道。
  2.2 滑坡物质组成与结构
  滑坡主要是由第四系崩滑( )、洪积、 ( )、堆积层组成。滑面位于中强风化基岩顶面及附近,上陡下缓,上部平均坡角25°左右,下部仅2°-4°。滑带的组成物质为基岩面以上粉质粘土夹碎石,或含粘土碎石,碎石含量由20%~60%不等。滑带内碎石呈次圆状,具弱定向排列,滑带土线性擦痕明显,粘土矿物具定向排列。根据勘查钻探、槽探资料揭露,滑带厚度从0.2~4.4m不等,总体上下薄,中部较厚,北薄南厚,埋深也由浅而深,最大埋深为25.65m。
  2.3滑坡岩土体的物理力学性质
  根据勘查提供的力学参数可知:滑体的C=63~120kPa, =30°~60°,局部夹有软弱层。滑带天然状态下物理力学参数为C=35kPa,变异系数为0.402; =16°,变异系数为0.298。内聚力值在次级滑坡后缘取残余强度,统计结果显示,饱和抗剪强度为天然状态的80%左右。
  2.4 滑坡水文地质
  滑坡内裂隙水赋存于侏罗系中统沙溪庙组和上统遂宁组长石细粒砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩中,裂隙水不发育。孔隙水赋存于滑坡堆积体中,滑坡体较陡,汇水条件好,地下水位在旱雨季变化明显,区内水文地质条件简单。地下水类型为HCO - Ca 型,pH=7.3,对砼无腐蚀性。
  2.5 滑坡变形破坏及危害特征
  该滑坡变形破坏形式为主滑体按其主滑方向向长江整体滑移,次级滑体按其主滑方向向北门沟侧滑移。次级滑坡处于不稳定状态和变形位移过程中,特别是多年以来,多次出现滑移,在其后缘形成后壁陡坎。该滑坡一旦发生变形破坏,将危及滑坡体上的居民、城市基础设施、交通干线公路及通讯设施的安全等,后果严重。
  3滑坡稳定性评价
  3.1滑坡主滑方向的确定
  根据钻孔资料和物探资料%绘出基岩顶面等高线图如图1所示。
  图1 滑坡基岩顶面等深线图
  该滑坡早期与南部坡体一起发生过整体滑动变形,后期受北门沟深切,与南部坡体分割开来,形成独立的滑坡体。如前所述,滑坡两侧坡体在后缘形成连续整体圈椅状地貌,坡体南北两侧基岩间断出露,基岩最大埋深位于整个滑坡体中间部位,滑坡处于基岩滑床凹槽北侧,由基岩等深线图可以证实;在坡体前缘部位,出现成层状钙质胶结碎裂岩体及岩体褶曲揉皱现象,岩体产状在小范围内急剧变化,与外围岩层明显不连续,说明在上覆土体推动作用下遭受过强烈挤压。
  综上所述,该滑坡与南部坡体共同滑动时的主体滑动方向呈近东西向,直接面对长江;根据对勘查资料及参数进一部分析,经过早期滑动变形后,滑坡体积聚势能已部分释放,同时由于受北门沟深切及二级平台临空面影响,后缘坡体包括次级滑坡有沿SW217°(此方向与基岩等深线基本垂直)方向剪出的趋势及变形迹象,其与主滑方向呈近40°夹角,IV-IV′线为北门沟滑坡后缘坡体滑移的滑动方向。
  3.2 滑坡体物理力学性质
  滑体体物理力学性质见表1
  3.3 滑坡稳定性分析
  稳定性分析以库水位的影响为主要计算工况,暴雨为辅,采用一般条分法、毕肖甫法、规范传递系数法计算稳定性系数,见表2
  3.4敏感性分析
  根据稳定性计算结果分析,该滑坡沿I-I′、Ⅱ-Ⅱ′剖面线滑动的稳定性安全系数较大,即使是库区水位回水至135m和175高程,仍然是稳定的,当然,这样的计算结果是在未考虑库区回水对库岸剥蚀的作用,但仍可说明该滑坡将来即使滑动,沿I-I′、Ⅱ-Ⅱ′剖面线方向滑动的可能性要小于Ⅲ-Ⅲ′、Ⅳ-Ⅳ′剖面线方向。
  该滑坡沿Ⅳ-Ⅳ′剖面线滑动的稳定性安全系数主要受库区水位回水至175m高程的影响,并且在库水位的影响下,滑体处于临界状态,在库水位和暴雨共同作用下,滑体将失稳。
  综上所述,库水及暴雨是影响滑坡稳定的主导因素。
  3.5稳定性综合评价
  (1)次级滑坡处于极限平衡状态,正在活动变形。
  (2)滑坡整体在目前天然状态下是基本稳定的。
  (3)在“135m库水+自重+暴雨”工况下处于临界状态。
  (4)在“175m库水+自重+暴雨”工况下处于失稳状态。
  4 滑坡治理方案
  4.1 治理工程设计的目标与原则   4.1.1治理设计目标
  滑坡治理设计的目标是在三峡水库蓄水运营时,确保175m高程以上滑体长期稳定,保证人民生命财产及城镇基础设施安全。尽量减少库区水位对175m高程以下的滑坡体的冲刷剥蚀作用,使其不发生大规模的滑移,确保三峡水库的安全运营及水,陆交通的有序进行,达到长治久安的目的。
  4.1.2设计原则
  滑坡治理工程设计必须安全可靠,杜绝危及建筑及基础设施安全的地质灾害。滑坡治理工程应与滑坡体上的交通、城建和环保相适应、尽可能保护改善滑坡体区内原有的自然环境条件。滑坡治理工程有针对性地采取分段治理,逐段稳固的治理方案。滑坡治理采用以抗滑支挡为主,辅以地表排水及回填深沟相结合的防治手段。
  4.2 设计标准与安全系数
  (1)治理工程级别为Ⅱ级
  (2)设计工况:自重+库水位自175m回落至145m
  (3)设计安全系数Ks=1.05
  (4)校核工况:“自重+库水位自175m回落至145m+地震”和“自重+暴雨+地震”
  (5)校核安全系数Ks=1.05
  (6)治理工程为永久性工程,安全营运年限按不少于50年的标准进行设计
  4.3 治理工程布置
  本治理工程以确保Ⅲ号剖面附近的小型浅层滑坡体的稳定及滑坡体175高程以上的人民生命财产的安全为治理目标,主要治理措施为抗滑桩和截排水,辅助以对天然陡坎削坡、现有浆砌石陡坎修复及生物治坡等措施,以达到预期的治理目标。
  (1)对于Ⅲ号剖面附近的小型浅层滑坡体,在其200m高程左右设置一排锚拉抗滑桩,桩截面2.5×3.5m,间距5m,桩长14~30m,桩排纵轴方向为105°30′(与Ⅲ号剖面线垂直),桩截面的纵轴方向与Ⅲ号剖面线平行,预应力锚索布置在桩截面纵轴方向上且距桩顶1.0m,预应力锚索设计抗拉力为2000kN,共布置抗滑桩15根。
  (2)在滑坡体175高程以上需要保护的人民生命财产安全主要集中在175m库水位线上的西北角,为确保其安全,在其下的172m高程平台上布置一排抗滑桩,桩截面根据受力情况不同分1.5m×2m和2m×3m两种,间距6m,桩长28m~42m,桩排纵轴方向为153°和121°,桩截面的纵轴方向与滑坡体主滑方向217°平行,共布置抗滑桩17根。
  (3)为减少降雨和地表水对滑坡体的影响,在滑坡体内外设置地表截排水沟。截排水沟总长度805m。
  (4)在140~175m高程间进行陡坎削坡,坡面用浆砌石护坡;对现有的陡坎浆砌石挡墙进行修补。对北门沟两侧的178m高程之下的土层采用浆砌石护坡。削坡工程量9.36×103m3,浆砌石护坡工程量4.597×103m3。
  5 监测结果
  抗滑桩受力监测结果是:土压力盒测定的土压力逐渐减小并趋于稳定,钢筋计应力逐渐增大。这与实际施工情况是相符的。在抗滑桩施工时,因滑体有向下滑动的趋势,故初期测得的土压力较大,当抗滑桩发挥阻滑作用时,阻止了上部滑体的滑动,滑体趋于稳定,故土压力逐渐减小并趋于稳定。抗滑桩因受滑坡推力不断增大,故测得的应力也逐渐增大,说明抗滑桩正在起抗滑作用。
  参 考 文 献
  [1]黄春峨.考虑渗流作用的基坑稳定分析.浙江大学博士论文,2001.
  [2]手昶熙,李吉庆.土坡渗流整体稳定分析与控制,人民长江,1990(12).

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