樟木堆积体工程地质特性及稳定性研究

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堆积体是一种广泛发育的地质体,尤其在我国西南地区,在复杂的地质构造作用下形成了大量的高山峡谷地貌,同时也造就了大量堆积体斜坡,这些地区由于地势较为平缓,往往成为当地住民进行居住生产的场所。因此,对于这类地质体的稳定性研究具有重要的现实意义。这类堆积体常由不同成因类型的堆积物组成,其结构复杂多变,统称为土石混合体,其力学性质的确定是进行此类堆积体斜坡稳定性评价的关键因素及困难所在。樟木堆积体即为西藏地区一个典型的堆积体斜坡,位于樟木口岸所在地。从20世纪80年代开始,樟木堆积体上陆续发育了大量的裂缝、地面塌陷开裂、建筑损坏等变形破坏迹象,并在局部区域形成了滑坡地质灾害,给当地居民生活及樟木口岸的发展构成了极大的威胁。随着口岸经济的迅速发展,大量的工程建设活动使得斜坡变形破坏现象有着愈演愈烈的趋势。近年来,相关部门对堆积体上影响较大的滑坡进行了多次勘查和治理工作,取得了丰富的基础研究资料及一定的治理成果,但是由于对堆积体的成因及其稳定性评价各持己见,对于是否存在古滑坡以及斜坡体上滑坡的发育情况没有形成统一认识,造成了以往的滑坡治理工作以局部治理为主,滑坡地质灾害并未得到彻底解决。因此,亟需对樟木堆积体的成因性质进行整体评价研究,并对斜坡稳定性进行系统分析,为制定科学合理的综合防治方案提供科学依据。  本文在对堆积体进行现场勘察工作并结合对研究区已有研究资料进行深入分析的基础上,对樟木堆积体上滑坡及变形体的发育特征及成因进行判定;通过室内直剪试验及现场试验对堆积体的力学特性进行了研究;对樟木堆积体物质组成结构及斜坡变形监测数据进行深入分析以把握樟木堆积体的斜坡变形特征,并对樟木堆积体的斜坡稳定性进行系统评价。  本文取得的主要研究成果如下:  1、通过现场勘查、走访及对已有研究资料的分析,确定樟木堆积体上共发育福利院滑坡和邦村东滑坡两个较大的滑坡和中心小学变形体三个变形破坏区,其中在福利院滑坡上发育有消防队次级滑坡和烈士陵园滑坡两个次级滑坡;在邦村东滑坡上发育有邦村东次级滑坡。  2、基于室内大型直剪试验、原位水平推剪试验及现场注水试验对樟木地区土石混合堆积体的力学特性进行了分析和研究。  ①土石混合体直剪试验结果表明:在直剪过程中具有明显的剪胀现象,且随着含石量的增加,剪胀现象更加明显;粘聚力c随含石量增加而增大;内摩擦角随含石量的增加有先减小再增大的趋势,但整体上变化幅度不大,在5°左右。含石量相同条件下,采用不同基质类型进行试验,结果表明粘聚力随着基质中小于0.075mm细粒含量的增大而增大,内摩擦角值随着小于0.075mm细粒含量的增大而减小。  ②现场水平推剪试验结果表明,试样粘聚力值随颗粒含量的变化不大,内摩擦角随试样中小于5mm颗粒含量的增加而增大,且当小于5mm颗粒含量小于30%时,内摩擦角的增幅较小,大于30%时,内摩擦角随颗粒含量的增幅较大,可达20°~30°。  ③现场试坑注水试验结果表明:各试验点渗透流量随时间的延续逐渐趋于稳定,试坑中有较大块石存在的点测得的渗透系数值较大,平均渗透系数为4.63E-5m/s,属于中等渗透性;渗透系数随含石量(试样中大于10mm的颗粒含量值)的增加而减小。  3、樟木堆积体的物质结构特征表明:樟木堆积体并非单一成因的堆积体,而是由崩坡积、残坡积、滑坡堆积、冰水堆积等多种成因的堆积物组成;樟木堆积体目前的微台地地貌是历史上数次崩塌堆积过程的产物,并非滑坡形成,更不能证明樟木大型古滑坡的存在;边防一连驻地下部冰水堆积体的发现表明樟木堆积体在历史上未发生过整体滑移,因为其在地形上形成了一个相对稳定、强度较高的砾石台地,既能在纵向上对樟木堆积体起到一定的阻滑作用,又在横向上将整个樟木堆积体斜坡分为两大部分,由此可判断樟木堆积体不可能发生整体滑移。  4、基于斜坡变形监测资料对斜坡变形特征进行了分析评价。  ①深部位移监测结果表明:在观测期间各观测孔均未发生深部变形,仅在ZKD1及ZKD3的近孔口处观测到明显的、持续性的位移变化,为浅表层变形;对潜在软弱带位置的判断发现,各变形区潜在滑移面一般均位于堆积体的中上部的碎块石土体中;福利院滑坡在雨季发生了明显的浅表层位移,处于不稳定状态,邦村东滑坡也可观察到浅表层的蠕变变形,处于欠稳定状态。  ②地表位移监测结果表明:消防队次级滑坡及中心小学变形体上几处监测点发生了较为明显的地面位移迹象,在邦村东次级滑坡前缘观测到较为明显的地面沉降变形,这些区域处于不稳定状态,其他区域则处于基本稳定状态;地表位移量云图及地表位移矢量图也显示,变形量较大区域主要集中在福利院滑坡的中下部、中心小学变形体及邦村东次级滑坡的前缘等区域,且这些区域内位移方向具有一致性,前两者指向波曲河方向,后者指向电站沟方向,除此之外,堆积体上其他区域的位移量值均较小且方向杂乱没有一致性,由此可判断,福利院滑坡及中心小学变形体产生地表变形的可能性较大,稳定性较差,而邦村东滑坡只在前缘有可能会发生滑塌;人类工程活动强度及降雨是影响斜坡变形的两个重要因素。  5、基于传递系数法及强度折减法分别对福利院滑坡主剖面、邦村东滑坡主剖面及樟木堆积体主剖面在四种工况下(天然状态、天然加地震状态、饱水状态、饱水加地震状态)的稳定性进行了定量评价。计算结果表明:樟木堆积体主剖面在各工况条件下均处于稳定状态,且安全系数储备较高;福利院滑坡主剖面及邦村东滑坡主剖面在天然状态、天然+地震状态及饱水状态下计算所得稳定性系数随低于樟木堆积体主剖面,但也均处于稳定状态,仅在极端工况条件下(即暴雨+地震状态下)二者处于基本稳定状态。即,樟木堆积体在整体上均处于稳定状态,并且福利院滑坡及邦村东滑坡也不会发生沿基岩面的整体滑坡,而且樟木堆积体布置了多处护坡工程,进一步提高了樟木堆积体稳定性。尼泊尔地震未造成樟木堆积体上滑坡灾害的发生,仅在局部形成了浅层小规模的滑塌变形破坏,震中及震后樟木堆积体整体上均处于稳定状态,这与本文中计算结果一致。
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