红层滑坡稳定性分析及治理方案研究

期刊: 建筑监督检测与造价 DOI: PDF下载

曾伟

湖南省地质灾害调查监测所 湖南长沙 410000

摘要

地质滑坡是一种比较常见的自然灾害,对自然环境和人们的人身安全影响较大。基于此,本文通过对红层滑坡的地质环境、地质构造、岩体结构等进行分析,对滑坡的形成条件和滑坡特征进行了研究,采用数值模拟方法对滑坡在多种工况下的稳定性进行了分析,最后根据滑坡的变形特征,提出了合理可行的治理方案,保证红层滑坡问题的有效控制,为后续类似工作的顺利实施提供参考。


关键词

红层;滑坡;数值模拟;施工方法

正文


随着我国西部地区经济快速发展,交通基础设施建设越来越多,在这些建设项目中往往需要大量开挖和填筑山体、边坡等,如果在施工过程中不采取有效的防护措施,会形成滑坡灾害。在我国西南山区分布着许多红层地层,主要是白垩系的泥质粉砂岩或者泥岩、砂质泥岩等,红层的主要特征是强度高、稳定性差,红层滑坡地质灾害问题的产生主要表现在软弱泥质夹层,即两层含砂量较高的中间夹了一层含泥量较高的,或是是多层互层,为潜在软弱滑动面;降雨因素影响,重点在地表水入渗之后,在岩体节理裂隙面或层面的泥化软化作用及浮托力作用;人类工程活动,例如切坡建房等,破坏了原有的坡体应力分布,这些问题都会造成红层滑坡稳定性,以此需要提出针对性的治理方案进行控制

1工程概况

该工程位于省某地区的一条公路上,公路从某山体两侧经过,并与山体呈120°角交叉该道路北侧山体为泥岩、泥灰岩夹砂岩,其岩体完整、致密,具有强度高、稳定性差的特点南侧为泥质粉砂岩,岩体破碎,强度低,稳定性差因此在施工过程中易发生滑坡灾害。该边坡工程总高为90m,其中包括一条5m高的支挡结构该支挡结构采用C20混凝土对边坡体进行支挡,C30混凝土对边坡体进行支护,并采用预应力锚索对边坡进行支护。该支挡结构工程的设计和施工均在工程建设中顺利完成。在本项目施工过程中发现坡体前缘出现裂缝,裂缝宽度达3-5 cm左右。裂缝长约10m左右,宽约2-3 cm。裂缝出现后不久即开始贯通该滑坡出现变形后经测量发现变形量呈进行性增加,变形持续时间约3个月左右,现已造成坡体严重破坏,其最大下滑力约为200 KN/m2以上坡体前缘及两侧已出现了多条裂缝并逐渐向坡后方向发展,如不采取治理措施可能会进一步发展造成更大的灾害损失。

2红层滑坡稳定性分析及治理方案分析

2.1滑坡区域地质环境

某滑坡区域属于亚热带湿润气候区,年平均气温15℃,最高气温为38℃,最低气温为1℃滑坡区域地形为北东走向,最高海拔约为1000m,最低海拔约为500m。该地区土壤类型主要有:红壤、黄壤、黄棕壤等该地区的植被以常绿阔叶林为主,主要树种有杉木、马尾松等。本次滑坡区域属于砂质泥岩区,地层结构主要为寒武系石灰岩和奥陶系碳酸盐岩,局部地段分布有奥陶系白云岩、石炭系灰岩等地层。该地区的地貌属于中低山丘陵地形,山体整体呈北东走向,山体较平缓,最高点海拔约为1000m。根据该区域的地形地貌分析及相关资料研究表明:该区域的岩性主要以白垩系的泥质粉砂岩或者泥岩、砂质泥岩等为主;土壤主要有灰黄泥(粉)土、黄红泥(粉)土等;植被以常绿阔叶林为主;滑坡区域地质构造较简单,没有大的褶皱、断裂构造和岩浆活动,岩体总体稳定性较好[1]

2.2滑坡特征分析

根据现场调查和工程地质分析,该滑坡属于典型的坡体变形破坏类型,其特征表现为:

1)滑坡区范围内坡体结构呈“T”字形,滑坡前缘为一台地,后缘为一斜坡;2)滑坡变形的影响因素主要有:①地形地貌,地貌上以陡坡为主;②地层岩性,上为强风化的砂岩和页岩互层,下为中风化的泥岩、页岩互层;③地质构造,主要发育在坡体中上部;④水文地质条件,地下水位高,地表水较丰富3)根据现场调查和工程地质分析结果可知:该滑坡于2009年4月初出现变形现象,之后因工程建设引发的降雨再次诱发该滑坡发生了明显的变形。在滑坡区地表有明显的裂缝出现,裂缝宽度约为10~20 cm,且裂缝走向与滑体走向一致。裂缝中地下水丰富,且长期浸泡滑体后形成了一个较大的“空洞”。滑坡区内存在多条冲沟发育,冲沟在降雨时易出现冲刷现象滑坡后缘存在多处崩塌堆积体该滑坡位于山坡上部基岩斜坡上,下部为强风化砂岩及泥岩互层,如图1:

图片4.png 

1 滑坡特征

2.3滑坡稳定性分析及评价

根据工程地质资料,分析了滑坡的形成条件,认为滑坡属于红层滑坡,滑体上覆盖的粘土岩是主要的滑体物质,主要成分为泥质粉砂岩其抗剪强度较低。该地区在地下水位以下,坡体内地下水具有较强的补给作用受地下水影响坡体为粘土岩质边坡,局部地段有流砂层及局部地段有渗水现象。另外,从地形地貌上看该区域为侵蚀丘陵地貌此外红层滑坡受地表水、地下水、地震等因素影响较大根据地质勘查资料及工程地质勘察报告可知,滑坡范围内存在的不稳定因素较多,主要为地层岩性和水文地质条件因此在工程建设过程中应做好该区域的地质灾害预防工作[2]

图片5.png 

2 滑坡稳定性分析

在此基础上进行了滑坡稳定性分析计算及评价在计算工况下分别考虑了天然工况、暴雨工况、地震工况三种工况下的稳定性系数经计算分析认为该区域的滑体处于基本稳定状态。在天然工况下,该区域的安全系数为1.70处于基本稳定状态。从图2可以看出,在天然工况下该区域的滑坡处于基本稳定状态在暴雨工况下,该区域的安全系数为1.73在地震工况下该区域的安全系数为1.80。为了研究该区域滑坡的稳定性状况,选取了三种工况:天然工况、暴雨工况和地震工况由于该区域地质构造复杂且比较特殊,采用自然条件下滑坡稳定性分析方法计算精度不够因此采用极限平衡法对该区域进行稳定性分析计算及评价。以天然工况、暴雨工况、地震工况作为模拟条件,采用理正软件对其进行数值模拟计算[3]。首先对天然工况下滑坡进行稳定性分析计算,得到其安全系数为1.70然后以天然工况为基础采用极限平衡法对暴雨和地震两种特殊情况进行稳定性分析计算在暴雨工况下采用理正软件对滑坡进行数值模拟计算,得到其安全系数为1.70在地震条件下采用理正软件对滑坡进行数值模拟计算得到其安全系数为1.80然后在这三种情况下分别考虑三种特殊情况对滑坡稳定性进行分析计算可以得出该区域的滑坡属于基本稳定状态,在暴雨和地震的情况下滑坡会发生一定程度的位移变形。根据计算结果和评价结果可以看出,在天然工况、暴雨工况和地震工况下该区域的滑坡均处于基本稳定状态。但是,由于该区域属于侵蚀丘陵地貌,因此其坡面会有一定程度的起伏变化,另外该区域位于地震带附近,所以在建设过程中要做好滑坡灾害预防工作。

2.4滑坡治理方案比选

第一,采用抗滑桩和锚索加固。抗滑桩设计抗压、抗拔、抗剪强度指标为:抗压强度为20 KN/m,抗拔强度为10 KN/m,锚索的设计拉力为150kN。考虑到抗滑桩在开挖后容易发生破坏,采用预应力锚索加固。考虑到该边坡的位置处于两条断裂带交汇处,且滑坡上部岩层中存在有厚度较大的风化层,为保证工程建设的顺利进行,对两个方案进行了比选。经比选采用预应力锚索加固方案进行治理[4]

第二,采用排水孔、截水沟等措施。根据现场地质情况及相关资料,制定了治理方案,在两个方案中各选一条边进行治理。由于滑坡范围内没有大型排水设施,为防止地下水上升形成坡面径流,在滑坡两侧修建截水沟,在坡脚位置修建排水沟对两个方案分别采用预应力锚索加固和排水孔治理滑坡的方法进行分析比选并分别计算两个方案的安全系数。

2.5结论

采用数值模拟方法对红层滑坡稳定性进行分析,发现坡体的整体稳定系数1.14~1.28之间,安全系数在1.40~1.48之间根据滑坡的变形特征,提出了坡体表面设置抗滑桩和地表排水措施,对坡体进行了综合整治。提出了坡体表面设置抗滑桩和地表排水措施后,对坡体进行了数值模拟,发现坡体变形较大的区域主要位于抗滑桩的后缘和前缘两处,该区域的位移和应力均发生了明显变化,因此要加强监测工作。采用抗滑桩和地表排水措施后,坡体的整体稳定性有了明显提高,但坡体前缘的变形仍未得到有效控制,因此还需对该区域进行加强监测。通过以上对红层滑坡稳定性分析和治理方案的研究,认为采用抗滑桩和地表排水措施可以有效控制坡体变形,为该边坡工程的后续施工提供了指导依据,同时滑坡治理方案需要在满足工程安全和经济合理的前提下,根据现场条件确定最优方案。

3语:

综上所述,本文通过对红层滑坡的地质环境、地质构造、岩体结构等进行研究,对红层滑坡的形成条件和滑坡特征进行了分析,并对其稳定性进行了分析计算。采用数值模拟方法对红层滑坡在多种工况下的稳定性进行了分析计算,通过对滑坡在不同工况下的稳定性进行计算分析,得到了滑坡在不同工况下的稳定性系数。根据滑坡的变形特征,提出了合理可行的治理方案,并针对不同的滑坡提出了相应的治理措施。通过研究表明,红层滑坡的形成条件复杂,其稳定性较差,因此在开发建设中应采取有效措施提高其稳定性,减少灾害带来的损失。

参考文献:

[1]丘金兴. 匀山美庐古滑坡识别与稳定性分析及综合治理[D].广州大学,2021.

[2]张凡琛. 延安市宝塔区小南沟滑坡特征及治理研究[D].西北大学,2021.

[3]汤志敏. 茂县团结村西侧滑坡稳定性评价与复活机理研究[D].成都理工大学,2021.

[4]肖永强.高速公路改扩建工程滑坡成因分析及整治[J].福建建设科技,2021,178(03):31-34+39.

 


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