九寨沟某滑坡稳定性分析及治理研究_杨凤.pdf

DOI：10.19645/j.issn2095-0144.2022.12.010收稿日期：2022-10-26作者简介：杨 凤（1996-），女，重庆人，硕士研究生，研究方向：地质工程，E-mail：。九寨沟某滑坡稳定性分析及治理研究杨凤1，张建超2（1.成都理工大学 地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059；2.四川省地质工程集团有限责任公司，四川 成都 610017）摘要：川西一带独特的地质条件，导致地震频发，并由此诱发了大量山体滑坡地质灾害，严重威胁着人民的正常生产生活。因此，对震后滑坡进行稳定性评价及治理的研究显得尤为重要。以九寨沟某震后滑坡为例，在充分考虑到滑坡体自重、暴雨、地震等因素后，分别采用传递系数法及数值分析法对该滑坡体进行了稳定性分析，认为对该滑坡体进行工程治理是必要的，并在此基础上，提出了具体的工程治理方案。关键词：滑坡；稳定性；治理措施；Geo-studio中图分类号：P642.22文献标志码：A文章编号：2095-0144（2022）12-0049-04第 58 卷 第 12 期2022 年 12 月GANSU WATER RESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY甘 肃 水 利 水 电 技 术Vol.58，No.12Dec.，2022边坡的稳定性受内外不同因素的影响，其中地震是主要的外部影响因素之一。尤其是强震，通常一次强震会诱发大量山体滑坡地质灾害，导致房屋倒塌、道路受阻，严重威胁着震区人民的生命财产安全1。目前，极限平衡法、数值分析法是边坡稳定性分析的主要方法2。极限平衡法可以分析静力状态下的边坡稳定性，通过求解边坡稳定性系数及最危险滑面来分析边坡稳定性问题，其力学模型简单，计算准确，方法成熟，在工程实践中得到广泛应用。数值分析法主要是通过计算机计算得到岩土体的应力应变关系，可以模拟边坡开挖、地下水渗流等复杂问题。常用的数值分析法包括有限元法、边界元法、离散元法等3。以“88”九寨沟7.0级地震诱发的某滑坡为例，分别采用传递系数法（极限平衡法的一种）与岩土数值分析软件Geo-studio中的SLOPE/W模块对滑坡稳定性进行计算分析。在对比了两种方法的计算结果后，提出了具体的工程治理方案。1滑坡概况该滑坡由“88”九寨沟7.0级地震引发，位于九寨沟县九寨沟景区内，滑坡地理坐标：东经1035818.02，北纬331336.37。滑坡区域距离九寨沟县城49.0 km，距离漳扎镇15.0 km，距离九寨沟景区沟口约7.5 km，有双车道景区公路（省道S301）通往灾害点前缘，交通便利。该区域属于构造剥蚀及河流侵蚀切割中山河谷地貌，切割较深，局部段呈深切割的中山峡谷地貌。山脊走向近东南西北向，地势东北低西南高。滑坡主要位于斜坡坡脚河谷，有第四系全新统崩坡积层（Qcol+dl4）、冲洪积层（Qapl4）、滑坡堆积层（Qdel4），下伏基岩为三叠系中统祁让沟组（T2q）中厚层状白云质灰岩。区域地震动峰值加速度为0.20g，地震基本烈度为度，地震分组为第二组。地下水类型有：松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。整体工程地质条件较复杂。滑坡的产生与人类工程活动密切相关，该区域内人类工程活动较单一，主要为景区修路，修路对斜坡进行了开挖，对原斜坡地质环境改变较大，特别是在斜坡前缘处的开挖对山体稳定性影响很大。2滑坡基本特征2.1滑坡地貌形态及边界特征该滑坡位于扎如沟左岸纳底桥头，前缘高程为2 320 m，后缘高程为2 380 m，处于构造侵蚀中山区，高差约60 m，滑坡体坡度为3847，滑坡前缘宽约 30 m，后缘宽约 13 m，长约 58 m。滑坡49体表面原植被较好，在强降雨及地震后发生滑坡，滑坡后坡面植被减少，碎块石层和粉质黏土层出露（图1）。滑坡体土层厚46 m，在滑坡四周未见基岩出露。整个滑坡体地形上呈明显的圈椅状，滑坡平面形态呈鸭舌状。滑坡体平均宽约22.0 m，轴长约58.0 m，滑坡体厚2.53.5 m，滑坡平面面积约0.13104m2，滑坡体积约0.38104m3，滑坡主滑方向为26，滑坡体在公路内侧挡土墙中上部剪出，为小型牵引式土质滑坡。2.2滑坡体变形特征滑坡变形特征主要表现为滑坡后缘下错，滑坡中部隆起形成鼓丘，左右侧出现剪切裂缝，滑坡前缘土体滑塌等。滑坡后缘下错主要表现在滑坡变形破坏形成的下错陡坎（图2），陡坎分布在滑坡后缘及后缘左右两侧位置，滑坡后缘下滑宽度约13.0 m，下滑位移约 3.0 m，下滑高度 1.51.8 m。在后缘可以清晰地看到滑面为碎块石土层，上部有0.10.3 m厚的耕植土。滑坡两侧裂缝变形主要在滑坡左右侧边界位置（图 3、图 4）。根据现场调查统计，共有五处裂缝，裂缝长1.21.9 m，深0.20.5 m，宽515 cm，裂缝走向与滑坡壁呈小角度相交。滑坡前缘位于景区公路处，公路旁修建有挡土墙，滑坡体从挡土墙中上部剪出，堆积在公路上。堆积体长约 18.0 m，宽约 23.0 m，平均厚约2.5 m，堆积体体积约0.11104m3。2.3滑坡体物质结构特征（1）滑体滑体厚3 m左右，组成物质为粉质黏土夹碎块石，呈灰色、褐色。松碎块石成分为白云质灰岩，碎石粒径为315 cm，碎石质量分数约60%，少量块石粒径为2035 cm，质量分数为5%8%，粉质黏土呈灰黄色，塑性较好，稍密，稍湿。图1滑坡全貌图2滑坡后缘下错陡坎图4滑坡右侧裂缝展布图3滑坡左侧裂缝展布2022年第12期甘肃水利水电技术第58卷50（2）滑带土滑带位于第四系崩坡积层间，属于层间滑动，该层土体碎石质量分数约35%，结构松散-稍密，含水量较高，碎石土颗粒粒径为 210 cm，尖棱状、棱角状，分选性差，透水性较表层偏弱。3滑坡稳定性计算与评价根据现场调查，该滑坡为土质滑坡，滑面为层间松散界面，呈折线形。采用传递系数法以及Geo-studio软件对该滑坡进行稳定性分析4-7。3.1岩土力学参数确定（1）土体容重确定滑体的容重值由现场大容重试验和室内试验结果分析获得，详见表1。由表1可以看出，现场大容重试验结果较室内试验值偏大。由于现场土层中碎块石含量较高，室内试验并不能准确反映现场真实情况，使用现场大容重试验值计算滑坡的稳定性系数对于治理工程偏于安全。因此，计算采用现场大容重试验值。（2）抗剪强度参数确定通过比较试验值和反演值，试验值较反演值大，在综合考虑后确定了抗剪强度参数（表2）。3.2计算模型及结果滑坡稳定性计算是为了对滑坡稳定性进行评价，以及为后续滑坡的支护设计提供依据。根据勘查区具体情况，为全面分析滑坡体的稳定性，分三种工况：天然工况（工况）、暴雨工况（工况）和地震工况（工况）。以勘察报告中的CAD剖面图为基础，得到滑坡体的稳定性计算模型（图5），并以传递系数法和Geo-studio软件计算其稳定性，结果见表3。结果显示，传递系数法与Geo-studio软件计算所得出的稳定性系数基本一致。但从三种工况稳定性系数结果来看，传递系数法的结果更保守，在工程上偏安全。该滑坡在天然工况下处于稳定状态，在暴雨工况和地震工况下处于欠稳定状态，这与野外现场的定性判断一致。根据对滑坡的现场调查情况，并结合稳定计算分析结果，认为该滑坡体在降雨及地震作用下将继续发生整体滑动，对滑坡体前缘的景区公路及滑坡区附近的红豆杉乔木造成严重威胁。因此，对该滑坡进行工程治理是必要的。4滑坡治理方案研究对该滑坡体采用“重力式抗滑挡土墙+格构锚表1滑体土容重取值滑体土类型粉质黏土夹碎块石大容重试验平均值/（kN/m3）19.72室内试验值/（kN/m3）天然19.50饱和21.70综合取值/（kN/m3）天然19.72饱和21.70表2滑带土抗剪强度参数土体名称滑带土状态天然状态饱和状态抗剪强度c/kPa22.7217.11/（）31.9725.58图5滑坡计算模型80706050403020100高程/m粉质黏土夹碎块石白云质灰岩水平距离/m0102030405060708090表3滑坡稳定系数计算剖面1-1计算方法传递系数法Geo-studio工况条件天然工况暴雨工况地震工况天然工况暴雨工况地震工况稳定性系数1.171.011.041.251.031.04安全系数1.101.051.051.101.051.05稳定状态稳定欠稳定欠稳定稳定欠稳定欠稳定第12期杨 凤，等：九寨沟某滑坡稳定性分析及治理研究第58卷51杆护坡”相结合的支护措施，并采用挂网喷土植草进行景观美化（图6）。（1）重力式抗滑挡土墙滑坡治理区长约 30.0 m，底部采用重力式挡土墙，墙身高3.5 m，基础埋深1.0 m，墙顶宽度1.0 m，墙底宽 1.9 m，面坡坡比 1 0.25，背坡直立。墙身采用C25混凝土浇筑，墙身设置1排75 mm的泄水管，泄水管采用 PVC 管，墙面泄水管距地面线1.0 m，泄水管纵坡5%，泄水管背坡侧端部0.3 m范围内采用碎石和砂砾作为反滤层。挡土墙面坡侧进行凿毛，并挂网喷土植草，与原挡土墙保持一致。（2）格构锚杆护坡滑坡变形治理区坡面采用格构锚杆护坡，长约 58.0 m，宽约 30.0 m，格构框架格梁平面采用2.5 m2.5 m 的正方形。格梁体采用断面尺寸为300 mm300 mm的C25钢筋混凝土，框架格梁每隔25 m设一条变形缝。锚杆杆体为25 mm螺纹钢，锚杆钻孔孔径为110 mm，横向间距为2.5 m，竖向间距为 1.7 m，锚固段长 2.0 m。锚杆共设置 10排，与水平面的夹角为 25，将格构锚体嵌入边坡。格构锚杆护坡表层采用挂网喷土植草，与滑坡区附近景观相协调。参考文献：1刘志刚，邢忠信，王孟科，等.震后地质灾害特征与防治研究以汶川地震灾区为例M.北京：地质出版社，2014.2常云华，尹大娟，李宗伟.有限元强度折减法在边坡稳定性研究中的应用J.东北水利水电，2011，29(3)：19-20.3赵建强，李克民.基于智能算法的边坡稳定性评价研究M.北京：煤炭工业出版社，2016.4滑坡防治工程勘查规范：GB/T 38509-2020S.5滑坡防治工程勘查规范：DZ/T 0218-2006S.6滑坡防治工程设计与施工技术规范：DZ/T 0219-2006S.7滑坡防治设计规范：GB/T 38509-2020S.后缘下错拟建格构锚杆护坡+挂网喷土植草滑坡堆积体范围挂网喷土植草危险区范围滑坡区拟建挡土墙图例拟建格构锚杆护坡工程挂网喷土植草工程拟建挡土墙工程图6治理方案平面图黄河甘肃段防洪工程整体通过竣工验收2022年12月27日，黄河甘南藏族自治州玛曲县段防洪工程通过了甘肃省水利厅、甘肃省发展和改革委员会组织的竣工验收，标志着黄河甘肃段防洪工程全面通过竣工验收并投入运行。该项目是国务院明确的172项节水供水重大水利工程之一。工程涉及甘肃省甘南、临夏、兰州、白银4个市（州）15个县（区），共治理黄河干流岸线327 km，概算总投资33.97亿元。工程于2015年10月开工建设，2020年底全面建成。投入运行后，沿岸农防、城防分别达到10年一遇至100年一遇设防标准，有效保障沿岸317万城乡群众和53万亩耕地、草地防洪安全，遏制水土流失，改善水生态环境，防洪效益、社会效益、生态效益显著，为甘肃省黄河流域生态保护和高质量发展提供坚强支撑。（来源：甘肃省水利厅网站 2022-12-28）2022年第12期甘肃水利水电技术第58卷52