绵阳高家梁山东侧2#滑坡地质特征及稳定性研究.pdf

-27-绵阳高家梁山东侧 2#滑坡地质特征及稳定性研究宋世杰（中国航发四川燃气涡轮研究院，四川 绵阳 621000）摘要：为深入分析绵阳高家梁山东侧 2#滑坡的稳定性变化特征，基于现场调查资料以及勘测信息，选取该滑坡三个典型剖面进行稳定性评价，考虑了自然工况、暴雨工况、地震工况以及暴雨+地震工况下，滑坡体的稳定性变化特征。结果表明，自然工况下的滑坡属于稳定状态，但在暴雨工况以及暴雨+地震工况条件下，滑坡属于欠稳定状态。关键词：稳定性评价；计算工况；典型剖面中图分类号：U319.56 文献标识码：AStudy on geological characteristics and stability of 2#landslide on the east side of Gaojialiang mountain in Mianyang SONG Shijie（Sichuan Gas Turbine Research Institute,Sichuan Mianyang 621000 China）Abstract:In order to deeply analyze the stability variation characteristics of No.2 landslide on the east side of Gaojialiang mountain in Mianyang,based on the field investigation data and survey information,three typical sections of the landslide are selected for stability evaluation.The stability variation characteristics of the landslide under natural conditions,rainstorm conditions,seismic conditions and rainstorm+seismic conditions are considered.The results show that the landslide under natural conditions is stable,but under rainstorm conditions and rainstorm+earthquake conditions,the landslide is unstable.Key words:stability evaluation;calculation conditions;typical section引言在我国西南地区，滑坡地质灾害频发，特别是6 月份的汛期，在降雨集中的地区极易发生滑坡、泥石流以及崩塌等灾害1-2。由于我国国土面积中有70%为山区，故滑坡灾害也成为发生频繁且危害性较大的灾害之一，每年因滑坡造成的损失巨大3-4。诸多学者对滑坡的破坏机理及稳定性特征进行了深入研究和广泛探讨。韦玮等5对国道 219 线隆子县金东乡段改建工程滑坡稳定性进行分析，采用FLAC3D 软件确定了该滑坡的安全系数，为后期工程治理提供依据。强帆和张暖宗6对汉中市镇巴县道子坎滑坡的地质特征进行了分析。年夫喜7依托库区左岸木贡滑坡进行勘测分析，采用极限平衡法分析水库蓄水前后的稳定性特征，并提出了局部采用抗滑桩加固的建议。田辽西等8对降雨入渗滑坡的渗流特性及其稳定性影响进行分析，总结了滑坡降雨条件下的稳定性变化特征。王海鹏9对丰太六组前缘滑坡的形成机制进行分析，提出了削方卸载、埋入式抗滑桩、坡面截排水以及坡面绿化封闭等针对性措施。周天生10采用定性与定量相结合的方法对昭苏县木孜萨依滑坡稳定性进行了评价。陈福榜等11基于地质勘查资料与监测数据，分析了柏堡滑坡的变形特征，认为地形地貌、地层岩性是滑坡变形的主控因素。何军12以太凤高速公路滑坡为研究对象，采用传递系数法进行稳定性计算，并提出了滑坡处治的针对性措施及处置方案施工要点。张云卫等13在分析观音垅滑坡变形特征及影响因素的基础上，采用 Geostudio 软件进行稳定性分析，认为稳定性系数下降至 1.013 时，进入欠稳定状态。以上学者均从多个方面对滑坡的稳定性进行了深入研究，但由于不同类型滑坡的成因机制极为复杂，影响因素众多，且地质特征表现各异，由此导致的稳定性变化发展规律亦不相同。因此，以绵阳高家梁山东侧 2#滑坡为研究对象，基于该滑坡的地质收稿日期：2022-11-07作者简介：宋世杰（1989），男，四川成都人，工程师。宋世杰：绵阳高家梁山东侧 2#滑坡地质特征及稳定性研究-28-特征和详勘信息，对滑坡稳定性进行深入探讨，以期降低次生灾害风险，为滑坡治理和防护提供指导。1 工程概况拟治理的四川绵阳高家梁山东侧（2#边坡）滑 坡（K0+080.34K0+248.44）山 体 海 拔 高 程 为467.2509.8 m，高差约 42.6 m，为自然坡面，坡度约 1545，坡脚设有护脚墙。2020 年 8 月 11 日至 8 月 18 日，四川遭遇持续强降雨天气。此次强降雨过程具有雨强大、持续时间长、覆盖范围广、累计降雨量大的特点，暴雨预警级别先后升级为蓝色黄色橙色红色，直至启动了四川省首次级防汛应急响应。此次罕见连续暴雨过程中，四川省有1 198 站降雨量为 100.0249.9 mm，637 站降雨量为 250.0399.9 mm，166 站降雨量为 400600 mm。多日累计降雨量超过 1 000 mm，绵阳安州区迎新乡单日降雨量为 428.7 mm。受此次罕见连续暴雨影响，距 5004厂房（2#边坡）护脚墙外 1525 m 处的山体出现贯通拉裂缝，裂缝下错 0.52.0 m，局部出现滑塌和崩塌，崩塌处形成近 7.0 m 高的垂直陡壁，坡底护脚墙出现贯通水平裂缝。2 区域地质构造与地震2.1 区域地质构造本工程区域地质构造位置位于扬子准地台西侧四川台坳的川北台陷中，附近的大型地质构造仅有北部一条金山铺观太向斜。此向斜为绵阳市区域构造中NEE 褶皱带四条骨干褶皱之一，该向斜东段在涪江左岸部分也被称为小枧向斜。向斜轴线总体呈 NEE 向展布，并向西倾伏，倾角约 3。核部及翼部皆由白垩系下统剑阁组（K1jn）地层组成。两翼地层倾角略有差异，南翼为 25，北翼为 13，呈一轴面微向北倾的斜歪水平褶皱。该向斜北侧还有一条次生褶皱，称为绵阳鼻状构造，亦称绵阳背斜，背斜轴向近EW，轴长 8 km，北翼倾向 NW，倾角 14，南翼倾向SW，倾角12。场址区区域地质构造具体见图1。图 1 勘察场址区域地质构造2.2 新构造运动与地震绵阳城区历史上没有强烈地震记载，而主要受松潘茂汶及龙门山地震带影响。1933 年 8 月 25 日叠溪 7.2 级地震、1958 年 2 月 8 日北川 6.2 级地震、1976 年松潘平武两次 7.2 级地震以及 2008 年 5 月12 日汶川 8.0 级地震，均对绵阳城区影响较轻。根据区域地质和水文地质报告，平谷区所在区域在中新世处于缓慢上升中，上升速度 1 mm/a，并在全新世转入明显下沉，而在全新世晚期又转为缓慢上升，形成高出现代河面的一级阶地，其上升速率约为 11.4 mm/a。2.3 地震参数根据中国地震动参数区划图（GB183062015），查得本次勘察场地所在的小枧镇基本地震峰值加速度值为 0.10 g，基本地震动加速度反应谱特征周期值为 0.40 s，地震基本烈度为度。根据建筑抗震设计规范（GB 500112010）（2016 年版），本次勘察场地类别为类，场地基本地震动加速度反应谱特征周期值为0.40 s，设计地震分组为第二组。本次勘察场地在绵阳市城区地震动参数小区划图范围之外，可不按上述小区划图执行。本次勘察场地已进行地震安排工作，具体内容见航空发动机试验基地建设工程场地地震安全性评价报告（四川赛思特科技有限责任公司，2009.11）。3 不良地质条件根据地质调绘、钻探等成果，不良地质主要是滑坡、危岩。滑坡区域主要位于高家梁山体东侧，为小型平推式岩质滑坡。高家梁山体发育一处危岩体，危岩体为砂质泥岩与泥岩混层，呈薄层-中厚层状，岩体较完整，岩性软，遇水极易风化。危岩体底部软弱层在风化后，逐渐剥落形成一宽约2.5 m，高约 2.0 m，深约 2.0 m 的空洞。该危岩体崩塌形成的落石可能落对坡脚的构筑物、厂房有一定影响。4 边坡、滑坡稳定性分析及检算4.1 稳定性分析评价依据本次勘察的边坡为岩质边坡，岩层产状近水平，边坡整体稳定性根据建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）的刚体极限平衡法（平面滑动面，见图 2）和极射赤平投影法分析。平面滑动面的边坡稳定性系数可按下列公式计算。.（1）.（2）.（3）2023 年第 3 期山东交通科技-29-.（4）GbGQVNUL图 2 平面滑动面边坡计算T式中：T滑体单位宽度重力及其他外力引起的下滑力，kN/m；R滑体单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力，kN/m；c滑面的黏聚力，kPa；滑面的内摩擦角，（）；L滑面长度，m；G滑体单位宽度自重，kN/m；Gb滑体单位宽度竖向附加荷载，kN/m；方向指向下方时取正值，指向上方时取负值；滑面倾角，（）；U滑面单位宽度总水压力，kN/m；V后缘陡倾裂隙面上的单位宽度总水压力，kN/m；Q滑体单位宽度水平荷载，kN/m；方向指向坡外时取正值，指向坡内是取负值；hw后缘陡倾裂隙充水高度，m，根据裂隙情况及汇水条件确定。本次勘察的滑坡，根据建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）的刚体极限平衡法或根据 建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）传递系数法（隐式解）反算折线形滑动面的滑面参数（见图 3），并进行滑坡的稳定性分析计算。图 3 折线形滑面传递系数法计算简图GbiGiLiQiPiiii+1i-1i-1Pi-1.（5）.（6）.（7）.（8）.（9）式中：Pn第 n 条块单位宽度剩余下滑力，kN/m；Pi第 i 计算条块与第 i+1 计算条块单位宽度剩余下滑力，kN/m；当 Pi0（in）时，取 Pi=0；Ti第 i计算条块单位宽度重力及其他外力引起的下滑力，kN/m；Ri第 i 计算条块单位宽度重力及其他外力引起的抗滑力，kN/m;11iiiiisPPTR F=+第 i-1 计算条块对第 i 计算条块的传递系数；其他符号同上。边坡稳定性状态分为稳定、基本稳定、欠稳定和不稳定四种状态，可根据边坡稳定性系数按表 1确定。表 1 边坡稳定性状态划分边坡稳定性系数 FsFs1.001 Fs1.051.05 FsFstFs Fst边坡稳定性状态不稳定欠稳定基本稳定稳定边坡稳定安全系数 Fst应按表 2 确定，当边坡稳定性系数 边坡稳定安全系数时，应对边坡进行处理。根据建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）判断，本次勘察的边坡为岩质边坡，岩体类型为IV类或V类，边坡高度H15 m，破坏结果严重，边坡安全等级为二级。表 2 边坡稳定安全系数 Fst边坡类型一级二级三级永久边坡一般工况1.351.301.25地震工况1.151.101.05临时边坡1.251.201.154.2 绵阳高家梁山东侧 2#滑坡稳定性评价4.2.1 地层岩性概述高家梁山东侧（2#边坡）滑坡山体为自然坡面，滑坡区坡顶距场坪地面高 1416 m，坡度15 40，坡体植被茂盛，坡脚设有护脚墙。坡体上覆第四系全新统残坡积（Q4el+dl）粉质黏土，厚度 0.52.0 m，局部较厚处可达 2.7 m，湿，可塑状；下伏基岩为白垩系下统剑阁组（K1jn）泥岩、砂质泥岩，呈薄中厚层状，岩层产状近水平，101 8，呈顺倾状，垂直节理裂隙发育，强风化层厚度2.05.0 m。4.2.2 场地稳定性分析高家梁山东侧（2#边坡）滑坡区山体海拔高程为 461.5509.8 m，高差约 48.3 m，为自然坡面，倾角约 630，植被茂盛，多为柏树。坡体上覆第四系残坡积（Q4el+dl）粉质黏土，厚度 0.52.0 m，局部较厚处可达 2.7 m；下伏基岩为白垩系下统剑阁组（K1jn）泥岩、砂质泥岩，呈薄中厚层状，岩层产状近水平，且呈顺倾状。下伏基岩连续稳定，场地稳定性较好；基底无不良地质和特殊性岩土，基底整体稳定性较好。宋世杰：绵阳高家梁山东侧 2#滑坡地质特征及稳定性研究-30-4.2.3 滑坡稳定分析（1）滑坡稳定分析计算模型根据钻探成果和建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）的刚体极限平衡法（平面滑动面），对高家梁山东侧（2#边坡）滑坡的稳定分析模型进行简化见图 4图 6。图 5 滑坡 2-2 断面稳定分析简化模型近垂直裂缝滑动面Q4el+dl粉质黏土（可塑）K1jn强风化砂质泥岩K1jn中风化砂质泥岩既有混凝土挡墙场坪地面467.2（平均）图 6 滑坡 3-3 断面稳定分析简化模型近垂直裂缝滑动面Q4el+dl粉质黏土（可塑）Q4el+dl粉质黏土（可塑）K1jn强风化砂质泥岩Q4del砂质泥岩滑坡崩积体K1jn强风化砂质泥岩K1jn中风化砂质泥岩既有混凝土挡墙场坪地面467.2（平均近垂直裂缝Q4el+dl粉质黏土（可塑）K1jn强风化砂质泥岩K1jn中风化砂质泥岩既有混凝土挡墙场坪地面467.2（平均）图 4 滑坡 1-1 断面稳定分析简化模型滑动面（2）计算参数选取根据“岩土设计参数建议值”，取覆盖层土体的天然重度为 19.5 kN/m3，饱和重度为 20.5 kN/m3；强风化砂质泥岩的天然重度为 23.0 kN/m3，饱和重度为 24.0 kN/m3。滑面参数反算时，滑坡已发生滑动，且现状稳定，取滑坡稳定系数 Fs=1.02；进行剩余下滑力计算时，一般工况取 Fs=1.30，暴雨工况取Fs=1.20，地震工况取 Fs=1.10，暴雨+地震工况取Fs=1.05。滑坡稳定性分析的计算断面范围为工程地质平面图中里程桩号为 K0+136.70K0+248.44 区段。（3）稳定分析结果根据建筑边坡工程技术规范（GB 503302013），滑坡的滑面参数（覆盖层和岩层结构面的综合参数）反算结果见表 3。表 3 滑坡滑面参数反算结果断面序号滑动面反算模型反算安全系数 K反算结果黏聚力/kPa内摩擦角/（）1-1平面滑动面1.025.011.02-2平面滑动面1.025.010.33-3平面滑动面1.025.011.5根据建筑边坡工程技术规范（GB 503302013）和反算的滑面参数，5004 厂房（2#边坡）滑坡在一般工况、暴雨工况、地震工况下的稳定分析计算见表 4。2023 年第 3 期山东交通科技-31-表 4 滑坡各工况滑坡推力计算/（kNm-1）断面 序号滑动面反算 模型滑动面参数取值一般 工况暴雨 工况地震 工况暴雨+地震工况黏聚力/kPa内摩擦角/（）K=1.30 K=1.20 K=1.10K=1.051-1平面 滑动面5.011.0-182.2079.25-181.9857.452-2平面 滑动面5.010.3-107.3347.70-107.2434.953-3平面 滑动面5.011.5-204.6899.05-165.9136.17 注：（1）自然工况、地震工况下，滑动面内摩擦角相对于暴雨工况提高 1，1-1 断面取 12.0，2-2 断面取 11.3，3-3断面取 12.5计算；（2）滑动面参数为包括覆盖层和岩层结构面的综合参数。5 结语（1）绵阳高家梁山东侧 2#滑坡为小型滑坡，滑坡性质为平推式岩质滑坡；北侧山体局部有边坡坡面浅表覆盖层溜塌、滑塌病害。（2）当前环境条件下，绵阳高家梁山东侧 2#滑坡在一般工况下属稳定结构；但在暴雨工况、暴雨+地震工况属欠稳定结构，应对坡体进行加固。（3）滑坡坡脚既有护脚墙已产生贯通水平通缝，其抗滑移和抗倾覆能力已无法满足设计要求。滑坡坡体无截排水措施，无法有效拦截和排泄坡面汇水。（4）滑坡裂缝后部山体暂时属稳定结构，但随着出露岩体风化，垂直节理裂隙张开，在暴雨工况下，降雨沿节理裂隙渗入坡体后，可能导致山体再次发生平推式滑动破坏。（5）拆除滑坡已破损的护脚墙，设置重力式挡土墙，挡土墙的埋深及高度根据滑坡防治要求设计，并根据滑坡治理需要，可采用支撑渗沟、锚杆或锚索框架结构对坡体进行加固。要对边坡的稳定性进行严格监测，开挖边坡根据情况要及时进行支护处理，确保施工安全和边坡稳定。参考文献：1 陈雪梅.基于地质生态变化下的山地城镇规划建设影响因子研究D.重庆:重庆大学,2015.2 霍志涛,田盼,董好刚,等.三峡库区蓄水以来滑坡灾情稳定性趋势分析与对策研究J.华南地质与矿产,2018,34（4）:309-314.3 黄丽,李奇,袁华东,等.降水对湖北省地质灾害发育程度的影响J.资源环境与工程,2012,26（4）:369-375.4 徐勇,连至鹏,郭春迎.降雨型滑坡定量风险评价研究：以宣思县千坝滑坡为例J.华南地质与矿产,2018,34（4）:294-301.5 韦玮,杨成,王宝亮.国道219线隆子县金东乡段改建工程滑坡稳定性研究J.河北工程大学学报,2022（3）:73-77.6 强帆,张暖宗.汉中市镇巴县道子坎滑坡隐患地质特征及稳定性研究J.科学技术创新,2022（17）:122-126.7 年夫喜.重庆武隆鸡尾山岩质滑坡软弱带微观特征J.土工,2022,36（3）:341-343.8 田辽西,赵玉苹,赵伟.降雨入渗对某滑坡地下水渗流及滑坡稳定性影响J.科学技术创新,2022（20）:125-128.9 王海鹏.重庆市丰太六组前缘滑坡特征分析及治理方案J.工程建设,2022,54（6）:36-41.10 周天生.昭苏县木孜得萨依滑坡发育特征及稳定性评价J.地下水,2022,44（3）:182-184.11 陈福榜,王南南,冯爱国,等.三峡库区柏堡滑坡变形机理及稳定性预测分析J.价值工程,2022,17（5）:98-102.12 何军.太凤高速自救车道滑坡稳定性分析及处治措施J.山西建筑,2022,48（14）:136-143.13 张云卫,丁代坡,孟宪才,等.鄂州城区观音垅滑坡变形模式及稳定性分析J.资源环境与工程,2022,36（3）:378-382.（上接第 13 页）compacted pervious concreteJ.Construction and Building Materials,2015,91:102-110.16 LIU H B,LUO G B,ZHOU P L,et al.Flexural-Fatigue Properties of Sustainable Pervious Concrete Pavement Material Containing Ground Tire Rubber and Silica FumeJ.Sustainability,2019,11（16）:4467-4467.17 AZAD A,MOUSAVI S,KARAMI H,et al.Application of Talc as an Eco-Friendly Additive to Improve the Structural Behavior of Porous ConcreteJ.Iranian Journal of Science and Technology,Transactions of Civil Engineering,2019,43（1）:443-453.18 SURTA M,AMRUTA J S,AISHWARYA R,et al.Investigation on the mechanical properties of eco-friendly pervious concreteJ.Materials Today:Proceedings,2020.