常德市鼎城区徐家咀滑坡滑坡成灾机制及稳定性评价

期刊: 环球科学 2023年第7期 DOI: PDF下载

张驰

湖南省城市地质调查监测所 湖南 长沙 410000

摘要

常德市鼎城区南部地貌以低山为主,广泛出露青白口系浅变质粉砂岩,再加上切坡及降雨等外在因素作用,鼎城区南部常常发生崩塌、滑坡地质灾害。本文以徐家咀滑坡为研究对象,基于野外详细勘查深入研究了滑坡成灾机制,定量评价滑坡的稳定性,这对于常德市鼎城区浅变质粉砂岩区地质灾害防治提供参考和借鉴。


关键词

常德市鼎城区;浅变质岩;成灾机制;定量评价

正文


常德市鼎城区位于湖南省西北部,洞庭湖西侧,地沅、澧二水中下游,鼎城区南部地貌以低山为主,大面积出露青白口系浅变质粉砂岩,一般强-中风化,再加上切坡、降雨等诱发因素作用下易于发灾,为常德市鼎城区境内易崩易滑地层。经过综合研究,常德市鼎城区浅变质粉砂岩分布区地质灾害成灾模式以基覆面失稳滑动模式为主,同时也存在软弱夹层失稳滑动模式。本文以徐家咀滑坡地质灾害为研究对象,通过对徐家咀滑坡成灾机制的研究,定量评价滑坡稳定性,为常德市鼎城区浅变质粉砂岩区软弱夹层失稳滑动模式地质灾害防治提供参考。

一、滑坡基本特征

徐家咀滑坡位于位于常德市鼎城区黄土店镇(原钱家坪乡)徐家咀村三组与四组之间的山麓斜坡上,地质灾害统一编号为:430703011107

现从以下几方面论述滑坡基本特征

(一)地形地貌

滑坡区地貌属于丘陵地貌,丘顶呈浑圆状。坡度约20°~30°,其前缘高程123m,后缘高程163m,相对高差约40m。滑坡前缘因建房切坡,导致切坡坡度较陡,约为50°。滑坡中后部坡度相对稳定,变化不大,整体上滑坡前陡中后部变缓。

(二)水文地质条件

地表水:滑坡场区属大陆型亚热带季风湿润气候,夏热冬寒,春秋温和,四季分明。据19802012年气象资料,多年平均降雨量1384mm,最大年降雨量为2063.4mm2002年),最小年降雨量为927.0mm1972年)。日最大降雨量250.1mm1999424日)。38月多雨,9月至翌年2月少雨,46月雨量集中,占年降雨量的42%

勘查区附近地表水不发育,附近无常流河流,滑坡区西南角有一处小型堰塘,常年积水。滑坡前缘对面的国道下有一个水面面积约2500m2的堰塘,水位随季节变化,平水期为119.27m,丰水期一般为121.63m,枯水期一般为114.28m。勘查区内长时间连续降雨或暴雨期间,山坡地表水沿坡面及冲沟汇集,形成径流,为瞬时~短时性水流。

地下水:滑坡区下伏基岩为青白口系五强溪组浅变质粉砂岩,由于基岩风化程度不同,基岩含水条件不同,依据含水介质特征、地下水赋存条件和水动力特征,滑坡区地下水大致分为第四系松散层、浅变质粉砂岩孔隙水和浅变质粉砂岩裂隙水。第四系松散层、浅变质粉砂岩孔隙水分布于滑坡体及外围山体斜坡上,含水岩性为粉质黏土和强风化浅变质粉砂岩,粉质粘土孔隙度大,因而主要赋存孔隙水;浅变质粉砂岩强风化呈碎块状,空隙发育,因而也赋存有孔隙水。浅变质粉砂岩裂隙水:该类型水主要富含于青白口系五强溪组浅变质粉砂岩中,通过调查得知,该层裂隙相对较发育,地下水赋存于裂隙中,受大气降雨的影响较小,通过裂隙等通道进行运移。滑坡场区及附近未发现泉水等地下水露头。

(三)地震活动

根据区域地质资料及实地调查,勘查区附近地质构造主要为金鸡坳冲断层——位于插花岭复向斜SE翼,走向约65°,该断层从滑坡外的西北面0.5km处穿过,长度大于1km根据《建筑抗震设计规范》(GB500112010)规范附录A.O.16规定,拟建场地抗震设防烈度为度,设计地震分组为第一组,场地地震加速度为0.05g,设计特征周期为0.35s

)平面特征

徐家咀滑坡位主滑方向为235°。滑坡平面形态似型,即上中窄,下宽,坡体纵长110m,中后略窄,宽约80m,前缘(剪出口)宽约160m。滑坡后缘最高标高约163m,前缘最低标高123m,相对高差43m,滑坡面积约1.2m2,滑体厚度为3.208.50m,平均厚度约5.80m,其体积约为69000 m3。该灾害点性质属浅层小型牵引式顺向岩质滑坡。

(五)变形特征

滑坡于2014年初开始出现微小裂缝,当年7月暴雨后在滑坡后缘可见明显变形裂缝,据访问得知,彼时后缘拉张裂缝长约300m,宽0.53.0m,深0.51.0m;裂缝走向为200°717日再次发生过滑动,毁坏李忠保房屋2间,直接经济损失约10万。20158月,当地政府组织对后缘拉张裂缝采取填埋处理。除后缘拉张裂缝外,滑坡前缘部分(主要集中在李忠保屋后坡体上)发育有5条裂缝,裂缝走向以NW向为主,长度一般1015m,规模比后缘拉张裂缝较小。滑坡中前部林木歪斜;雨季滑坡前缘渗冒浑水;滑坡右缘杨辉宅水井持续变形产生破坏。2015910月份进行地质灾害勘查时,此滑坡仍有变形迹象,未造成人员伤亡;但其潜在隐患较大,直接威胁居民319人生命、36间砖混结构楼房的财产安全,特别是滑坡前缘李忠保、刘辉等2户民宅目前处境险迫,随时可能遭受滑坡危害。此外该灾害点还威胁G207国道160m长的通行。

(六)岩土体特征

1、滑体土

滑体由粉质粘土和强风化浅变质粉砂岩组成。

粉质粘土:黄褐色,松散,含少量根系及角砾,切面较光滑,稍有光泽、摇振反应无,干强度、韧性中等。层厚变化不大,层厚最小为2.30m,最大为3.70m。粉质粘土具中等~低压缩性,为微透水层,具较好的物理力学性质。

强风化浅变质粉砂岩:褐色,结构构造已破坏,浅变质,节理裂隙较发育,岩芯破碎,多呈块状,块径一般27cm。钻探揭露层厚最小2.0mZK4),最大为5.8mZK3),为强透水层。

2、滑带

现场钻探揭露强风化破碎带中发育含砾粉质粘土,灰黄色。该层含水量较高,潮湿,有擦痕、有挤压、磨圆现象。砾石成分以青白口系五强溪组强风化浅变质粉砂岩为主。层厚变化较小,约0.3m,本次钻探揭露深度为3.28.2m。滑动带孔隙较大,为强透水层,遇水浸泡后,易软化、崩解,物理力学性质较差,同时滑坡前缘切坡高陡,且未支护,受坡体重力作用滑坡产生拉张裂隙,整个坡面均可见缓慢蠕动变形,大气降水以沿裂缝向下渗透为主,而下部中风化浅变质粉砂岩工程性质较好,致密,透水性相对较弱,向下渗透的地下水受基岩阻水影响,在破碎带中形成径流,增加了滑坡土体的重量和渗透压力,加之滑带岩土体透水性较强、遇水易软化、且加上渗流产生的动水压力,降低了土的抗剪强度和抗滑能力,形成滑动带。

3、滑床

徐家咀滑坡滑床由青白口系五强溪组强风化浅变质粉砂岩、中风化浅变质粉砂岩组成。

强风化浅变质粉砂岩:紫灰色,浅变质,结构构造已破坏,节理裂隙较发育,泥质胶结,局部可见铁锰质浸染,岩芯较破碎,多呈块状,少量呈短柱状,RQD值约为2030%, 岩体质量差,属较软岩,为中等透水层,此层工程地质性质一般。

中风化浅变质粉砂岩(未揭穿):紫灰色,浅变质,中风化,粉砂质结构,中厚层状构造,岩芯较完整,RQD值约为55%,岩石基本质量等级为级,属较软岩。在场区内呈缓倾单斜状,从坡顶到坡脚大致呈弧形变化,坡顶高于坡脚,岩层产状:210°∠20°

根据岩石物理力学试验成果,徐家咀滑坡滑床风干状态下CΦ值分别为4.308.11Mpa37.3°39.7°;饱和状态下CΦ值分别为1.885.88Mpa35.1°37.2°

人类工程活动

滑坡前缘为居民切坡建房,切坡修路,前缘因切坡建房、修路而失去支撑,在重力作用下易于发生滑动变形。

、滑坡稳定性评价

(一)参数选择

稳定性计算参数综合土工试验参数与反演分析得出,室内试验数据统计分析、反演分析,室内试验数据的内摩擦角略小,试算后与实际稳定状况基本相符;经验参数实际上是总应力参数,反演分析得到的则是有效应力参数,在存在孔隙水压力的情况下,有效应力参数应大于总应力参数[1][2]

(二)计算方法

由于滑体主要沿地层内部滑动,滑带土主要为粉质粘土。参照相关规范规定,对新老滑体均采用传递系数法进行稳定性评价和推力计算[3][4]

(三)计算工况

滑坡采用滑坡推力计算,其目的是为滑坡在不同工况条件下的稳定性评价及滑坡治理提供依据。本场地地处地震基本烈度区,计算荷载仅考虑滑体自重、地表荷载、暴雨等因素。

1自重:滑体自重,作用在条块上的最重要作用力。

天然工况下,地下水位以上采用天然重度,地下水位以下采用饱和重度;

暴雨工况下,应考虑降雨入渗对滑坡体自重的影响,降雨入渗范围内按饱和重度计算,降雨入渗范围以下及地下水位以上仍采用天然重度,降雨入渗深度视当地暴雨强度、土体入渗系数和渗透系数确定,考虑到滑体土松散,降雨易入土下渗,可视为整个滑体均处在入渗范围,滑体采用饱和重度,滑面强度采用饱和抗剪强度。
   2水压力:水压力包括静水压力、动水压力和浮托力。

暴雨工况下,雨水沿裂隙入渗至滑带附近,形成地下水连续渗流,会造成的动水压力,同时,地下水渗流也形成一定浮托力,降低了滑床的抗力,从而导致减弱了抗滑力,动水压力和浮托力为影响滑坡稳定性的关键因素之一。

(五)稳定性评价

根据滑坡体的定性分析及定量评价,徐家咀滑坡体整体处于暂时稳定状态,但是在暴雨条件或者连续降雨条件下处于不稳定状态,极易发生滑动。整个滑坡稳定性与大气降雨有较大关系,主要表现为:在静水条件滑坡稳定性系数随着孔隙水的压力的增大而降低,这就说明第四系松散层和强风化的浅变质粉砂岩孔隙水对该滑坡的稳定性有一定的影响。同时暴雨影响下滑坡整体稳定性有所降低,尤其是在暴雨及水位升降情况下,滑坡可能发生局部滑塌或形成次级滑坡。该滑坡下方有数户居民,且直接威胁滑坡前缘G207国道车辆及行人安全,急需治理。

三、成因分析

滑坡体的形成机制包括滑坡的内因和外因两方面,它们是互相联系和相互影响的,斜坡的破坏机制是由各种因素综合确定,其中内因方面的地质因素包括:地形地貌因素,地层岩性因素,地质构造因素,水文地质因素(包括地表水和地下水及作用),外因方面为气候水文因素(持续强降雨)和其他震动力、地震作用等。

1、地形地貌因素

此滑坡地处低岗丘陵斜坡地带,地形西高东低,山体多呈浑圆形,相对高差约40 m,坡体纵向上坡度大体相等,山坡坡度约20°30°,坡脚因建房切坡形成57m高的陡坡,坡面、坡脚未做防护措施,受暴雨冲刷易发生松散土体崩滑,为坡体的滑移、变形、破坏提供了潜在条件。

2、斜坡结构类型

斜坡的坡向为230°,下伏基岩的产状为210°∠20°,斜坡结构类型为顺向斜坡,属于易滑的斜坡类型。

3、岩土体因素

滑坡上部第四系粉质粘土与下伏基岩呈不整合接触,在重力、暴雨作用下易产生裂缝,遇水垂直渗透性强,下部强风化浅变质粉砂岩破碎带遇水易软化,抗剪强度及力学性质降低,地下水下渗后,破碎带在地下水的长期作用下,浸泡软化,从而成为易滑地层,不断充水软化后形成易滑面,最终贯通形成滑带面。底部中风化浅变质粉砂岩倾向与坡面坡向相同,倾角较小,基岩力学性质好,可视为相对隔水层 ,上部滑体容易在其上发生滑移。

4、水文地质因素

勘查区下伏基岩为浅变质粉砂岩,可视为相对隔水层,降雨入渗后,地下水在破碎带富积,致使土体饱和、软化,抗剪强度降低,同时加重滑体的重度,还可能因地下水排泄产生动水压力及超孔隙水压力,加剧其变形、滑动。

5、诱发因素

滑坡区的人类工程活动较强烈,主要为开挖坡脚修路、建房,原始坡脚被改变,人工切坡给斜坡滑移破坏提供了临空面,并给予了较好的重力势能条件,人为的加速了坡体的变形。此外,G207国道上重型车辆行驶至此路段时的震动作用对滑坡发育也有重要影响。

综上所述,勘查区的斜坡的结构特征决定了此斜坡属于易滑的斜坡;加之外界的降雨因素使岩土体抗剪强度降低及加大滑坡体的自重,进而引发滑坡。

、治理措施

根据滑坡体的定性分析及定量评价,徐家咀滑坡体整体处于暂时稳定状态,但是在暴雨条件或者连续降雨条件下处于不稳定状态,极易发生滑动。该滑坡下方有数户居民,且直接威胁滑坡前缘G207国道车辆及行人安全,急需治理。

目前政府已采取将后缘拉张裂缝填埋,用薄膜覆盖等简易措施,公路部门对威胁通行的一段修建档土墙,一定程度上缓解了该点的险情,近两年来未出现明显的变形迹象。但考虑到滑坡下方仍有4户居民,故建议进一步进行工程治理。

建议治理工程以截排水沟、抗滑桩、挡土墙为主。截排水沟布置于滑坡周界外侧,必要时布置涵洞,减少雨水对坡体的影响;抗滑桩布置于下滑力较小处,通过抗滑桩稳定坡体;挡土墙:滑坡前缘切坡较低处设置挡土墙,减少经费投资

、结语

本文以徐家咀滑坡为研究对象,对该处滑坡的成因机制、发展趋势进行了定性分析和定量评价,自然工况下处于稳定状态,暴雨工况下处于不稳定状态,定量评价与定性分析相吻合。在暴雨条件下,滑坡复活的可能性依然存在,并提出一系列治理措施建议,为常德市鼎城区浅变质岩软弱夹层失稳滑动成灾模式地质灾害防治提供参考。

 

参考文献:

[1]袁琴,宁国民,秦华刚.湖北省特大型滑坡区域风险评价[J].资源环境与程,2014,28(6):851-855.

[2]姜德义.边坡稳定性分析与滑坡防治[ M] .重庆:重庆大学出 版社, 2005.103-137.

[3]邸海燕.黑河水库引水洞上部滑坡的稳定性分析及防治[J].重庆建筑,2011,(07).

[4]张福忠.宁南山区黄土滑坡形成机理探讨[J].中国地质灾害与防治学报,2011,(03).

 


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