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摘要:对西丰县泉北潜在滑坡地质灾害点采取钻探等手段进行了勘查,分析其特征和成因,针对最危险滑动面采用分条法进行稳定性计算。结果表明,斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足,其最危险滑动面安全系数均较大,也不易产生滑动。而斜坡具明显的汇水地形,雨季易受到坡面流水冲蚀作用,可在陡坎斜坡的上部,修筑排水沟。
关键词:滑坡;稳定性分析;分条法
1.概述
该滑坡隐患点位于铁岭市西丰县凉泉镇泉北村,为一处自然土质斜坡,坡面上为居民耕地。2008年5月,开展西丰县地质灾害调查与区划工作期间,坡脚住户房后陡坎上部的坡面上,出现陷坑,直径1.2m,深0.7m。据区划报告,陷坑是由此处鼠洞在雨水冲灌下不断扩大形成。同时,在陡坎坡面上,形成一条冲沟,宽1.7m,长4.1m,深0.3m。本着“以人为本”的原则,考虑斜坡可能存在不稳定因素,对下方的村民安全构成威胁,因此对其进行勘查查证,并根据情况实施防治工程。
2.滑坡隐患点基本特征
2.1 滑坡隐患点现状特征
本次工作围绕查证点斜坡,进行了0.27km2的工程地质调查和0.27km2的地质灾害调查。结果表明,该斜坡坡向135°,南北长200米,东西宽100米,此范围内均为耕地。其外的北部,为人工树林,面积较大。通过穿越调查,人工林内地势较平缓,地表岩性为亚粘土,植被茂盛,未见裂壁、裂缝等不良地质现象。
在斜坡的东西两侧,有两条自然因素形成的浅切冲沟。东侧冲沟长40米,宽1-3米,深1.5-3米。西侧冲沟长55米,宽3-8米,深1.5-4.5米。由两侧冲沟壁出露岩性看,均为粘土夹粒石,结构致密。通过观察,两侧冲沟壁上也未见任何形式的裂缝,斜坡整体完好。
2.2滑坡隐患点结构特征
本次工作在斜坡体上布设了三条勘探线,主勘探线一条、辅勘探线两条、勘探孔12眼,见图1。
图1 滑坡隐患点斜坡上主、辅勘探线布设平面示意图
通过12个钻孔揭露显示,上层为粉质粘土,含少量碎石。斜坡上部粘土厚度为8-11米,坡下陡坎处粘土厚度增加至15.5-16米。土层内未见地下水。
粘土层下部为基岩,岩性为浅粉色闪长岩,表层呈弱风化,厚度约0.5米左右。其下的1.5米,岩石致密坚硬,基岩面于坡面角度基本一致。但接近斜坡陡坎附近,倾角稍有增加,粘土厚度加大为16-16.5米,基岩内未见地下水,见剖面图2、3。
图2 滑坡隐患点主勘探线剖面图 图3 滑坡隐患点辅勘探线剖面图
根据现场钻孔的动触试验结果,试验深度为0.3米时,标贯显示的击数为4-8次,表明土层的密实度及抗压度较好,见表1。
表1 动触试验结果表
3.潜在滑坡影响因素
滑坡的形成与地质条件、气候、径流条件、地形地貌有着直接的关系。
1、地质条件
该滑坡上部为粉质粘土,地层较松散,易渗水,下部为基岩,起隔水作用。当粉质粘土含水量较大时,抗剪强度将显著降低,易沿下伏基岩顶面滑动。而对一个山坡来说,岩层的各种结构面的产状及其组合关系以及结构面与临空面的关系是产生斜坡地质灾害的控制条件[1],堆积层和下伏岩层接触面越陡,下滑力越大,滑坡发生的可能性也越大[2]。该斜坡基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面。
2、气候、径流条件
夏季炎热干燥,使粘土层龟裂,如遇暴雨时,水沿裂缝渗入土体内部,易促使滑动。地表水下渗,增加山坡土体的含水量,增大了动水张力和静水压力,使土达塑性状态,降低土体的稳定性[3]。当水渗入不透水层上时,使接触面润湿,减少摩擦力和粘聚力,易使山体失去稳定而下滑。而地下水量的增加,使土体含水量增大,滑动面上的抗滑力减少而下滑,粘性土的抗剪强度随土的含水量增加而显著加少。地下水动水压力和静水压力都是助长滑动的因素。该滑坡点在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。
3、地形及地貌
斜坡地质灾害的发生与地形地貌有密切的关系,甚至受地貌类型和地形形态的控制[4]。从局部地形上看,下陡中缓上陡的山坡和山坡上部呈马蹄形的环状地形,且汇水面积较大时,在坡积层中或沿基岩面易发生滑动。
4.稳定性评价
4.1稳定性评价方法
根据勘探揭露结果,该斜坡为厚度较大的粘性土质斜坡,平均厚度7-9米。由于基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面。
同时,该斜坡在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。所以,查证点斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。但斜坡坡脚有一段50米长的陡坎,高3-5米,陡坎前皆为平缓的平地。由于陡坎的存在,形成临空面,可能造成陡坎上部土体沿某一滑动面发生土层间的滑动。因此,为查证该点是否存在滑坡隐患,稳定性评价仅就陡坎附近局部土体进行,且采用粘性土斜坡稳定性计算中的分条法进行稳定性计算[5]。
分条法的实质是假定斜坡产生滑动是沿着圆柱形滑动面滑动,并且滑动面通过坡脚,再用试算法求出最危险的滑动面,相应于滑动面滑动时有一个稳定系数值,称安全系数,计算公式如下:
式中:Φ、—土的内摩擦角和凝聚力;
—滑动弧半径;
—滑动弧弧长;
—自重力的切向分力;
—自重力的法向分力。
当安全系数大于1时,斜坡的稳定条件才能保证。
4.2稳定性评价
利用主勘探剖面ZK5-ZK8、辅勘探剖面ZK12-ZK9两条勘探线的勘探数据,通过作图试算,给出两个剖面上的最危险滑动弧面,见图4、5。
图4 ZK5-ZK8主勘探剖面内最危险滑动
图5 ZK12-ZK9主勘探剖面内最危险滑动弧面示意图
由公式计算得出,值分别为2.3和1.79,均大于1,见斜坡稳定性计算数据及计算结果表。可见,通过计算,主、辅剖面中两处最危险滑动面上的土体,沿滑动面滑动的安全系数均较大,表明陡坎上部土体稳定状态较好,不易产生土层间的滑动。
表2 斜坡稳定性计算数据及计算结果表
5.結论与建议
1、根据勘探揭露结果,由于基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面,同时,勘查点在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。所以,根据滑坡的形成条件及影响因素可判定,查证点斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。
2、针对最危险滑动面进行稳定性计算,结果表明滑动面上的土体,沿滑动面滑动的安全系数均较大,不易产生滑动。因此,勘查查证点整体斜坡可以不实施治理措施。
3、由于该斜坡东端,村民家房后的陡坎坡面上形成的一条冲沟。从坡面地形上看,该处位于坡面下的低缓处,由此向北呈浅槽型,具明显的汇水地形。雨季易受到坡面流水冲蚀作用。因此,本着以人为本的原则,避免出现局部坡面流水造成财产损失,应在该点陡坎斜坡的上部,修筑排水沟,将坡面较集中的流水引入排水沟,使其排入安全地带,确保财产不遭受损失。
参考文献:
[1]孔志刚.潜在斜坡地质灾害研究——以昆明市为例[D].昆明理工大学,2005.
[2]郑书彦,李占斌.滑坡侵蚀研究[M].郑州:黄河水利出版社,2005:1—55.
[3]罗缵锦,冯炜森.谈谈降雨过程对边坡的影响[J].广东公路交通(增刊),2001(71):44-47.
[4]任伟中,陈浩.滑坡变形破坏机理和整治工程的模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(12):2136-2141。
[5]黄昌乾,丁恩保.边坡工程常用稳定性分析方法[J].水电站建设,1999,15(1):53-58.
关键词:滑坡;稳定性分析;分条法
1.概述
该滑坡隐患点位于铁岭市西丰县凉泉镇泉北村,为一处自然土质斜坡,坡面上为居民耕地。2008年5月,开展西丰县地质灾害调查与区划工作期间,坡脚住户房后陡坎上部的坡面上,出现陷坑,直径1.2m,深0.7m。据区划报告,陷坑是由此处鼠洞在雨水冲灌下不断扩大形成。同时,在陡坎坡面上,形成一条冲沟,宽1.7m,长4.1m,深0.3m。本着“以人为本”的原则,考虑斜坡可能存在不稳定因素,对下方的村民安全构成威胁,因此对其进行勘查查证,并根据情况实施防治工程。
2.滑坡隐患点基本特征
2.1 滑坡隐患点现状特征
本次工作围绕查证点斜坡,进行了0.27km2的工程地质调查和0.27km2的地质灾害调查。结果表明,该斜坡坡向135°,南北长200米,东西宽100米,此范围内均为耕地。其外的北部,为人工树林,面积较大。通过穿越调查,人工林内地势较平缓,地表岩性为亚粘土,植被茂盛,未见裂壁、裂缝等不良地质现象。
在斜坡的东西两侧,有两条自然因素形成的浅切冲沟。东侧冲沟长40米,宽1-3米,深1.5-3米。西侧冲沟长55米,宽3-8米,深1.5-4.5米。由两侧冲沟壁出露岩性看,均为粘土夹粒石,结构致密。通过观察,两侧冲沟壁上也未见任何形式的裂缝,斜坡整体完好。
2.2滑坡隐患点结构特征
本次工作在斜坡体上布设了三条勘探线,主勘探线一条、辅勘探线两条、勘探孔12眼,见图1。
图1 滑坡隐患点斜坡上主、辅勘探线布设平面示意图
通过12个钻孔揭露显示,上层为粉质粘土,含少量碎石。斜坡上部粘土厚度为8-11米,坡下陡坎处粘土厚度增加至15.5-16米。土层内未见地下水。
粘土层下部为基岩,岩性为浅粉色闪长岩,表层呈弱风化,厚度约0.5米左右。其下的1.5米,岩石致密坚硬,基岩面于坡面角度基本一致。但接近斜坡陡坎附近,倾角稍有增加,粘土厚度加大为16-16.5米,基岩内未见地下水,见剖面图2、3。
图2 滑坡隐患点主勘探线剖面图 图3 滑坡隐患点辅勘探线剖面图
根据现场钻孔的动触试验结果,试验深度为0.3米时,标贯显示的击数为4-8次,表明土层的密实度及抗压度较好,见表1。
表1 动触试验结果表
3.潜在滑坡影响因素
滑坡的形成与地质条件、气候、径流条件、地形地貌有着直接的关系。
1、地质条件
该滑坡上部为粉质粘土,地层较松散,易渗水,下部为基岩,起隔水作用。当粉质粘土含水量较大时,抗剪强度将显著降低,易沿下伏基岩顶面滑动。而对一个山坡来说,岩层的各种结构面的产状及其组合关系以及结构面与临空面的关系是产生斜坡地质灾害的控制条件[1],堆积层和下伏岩层接触面越陡,下滑力越大,滑坡发生的可能性也越大[2]。该斜坡基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面。
2、气候、径流条件
夏季炎热干燥,使粘土层龟裂,如遇暴雨时,水沿裂缝渗入土体内部,易促使滑动。地表水下渗,增加山坡土体的含水量,增大了动水张力和静水压力,使土达塑性状态,降低土体的稳定性[3]。当水渗入不透水层上时,使接触面润湿,减少摩擦力和粘聚力,易使山体失去稳定而下滑。而地下水量的增加,使土体含水量增大,滑动面上的抗滑力减少而下滑,粘性土的抗剪强度随土的含水量增加而显著加少。地下水动水压力和静水压力都是助长滑动的因素。该滑坡点在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。
3、地形及地貌
斜坡地质灾害的发生与地形地貌有密切的关系,甚至受地貌类型和地形形态的控制[4]。从局部地形上看,下陡中缓上陡的山坡和山坡上部呈马蹄形的环状地形,且汇水面积较大时,在坡积层中或沿基岩面易发生滑动。
4.稳定性评价
4.1稳定性评价方法
根据勘探揭露结果,该斜坡为厚度较大的粘性土质斜坡,平均厚度7-9米。由于基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面。
同时,该斜坡在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。所以,查证点斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。但斜坡坡脚有一段50米长的陡坎,高3-5米,陡坎前皆为平缓的平地。由于陡坎的存在,形成临空面,可能造成陡坎上部土体沿某一滑动面发生土层间的滑动。因此,为查证该点是否存在滑坡隐患,稳定性评价仅就陡坎附近局部土体进行,且采用粘性土斜坡稳定性计算中的分条法进行稳定性计算[5]。
分条法的实质是假定斜坡产生滑动是沿着圆柱形滑动面滑动,并且滑动面通过坡脚,再用试算法求出最危险的滑动面,相应于滑动面滑动时有一个稳定系数值,称安全系数,计算公式如下:
式中:Φ、—土的内摩擦角和凝聚力;
—滑动弧半径;
—滑动弧弧长;
—自重力的切向分力;
—自重力的法向分力。
当安全系数大于1时,斜坡的稳定条件才能保证。
4.2稳定性评价
利用主勘探剖面ZK5-ZK8、辅勘探剖面ZK12-ZK9两条勘探线的勘探数据,通过作图试算,给出两个剖面上的最危险滑动弧面,见图4、5。
图4 ZK5-ZK8主勘探剖面内最危险滑动
图5 ZK12-ZK9主勘探剖面内最危险滑动弧面示意图
由公式计算得出,值分别为2.3和1.79,均大于1,见斜坡稳定性计算数据及计算结果表。可见,通过计算,主、辅剖面中两处最危险滑动面上的土体,沿滑动面滑动的安全系数均较大,表明陡坎上部土体稳定状态较好,不易产生土层间的滑动。
表2 斜坡稳定性计算数据及计算结果表
5.結论与建议
1、根据勘探揭露结果,由于基岩面是以稍大于坡面角的倾角,向下倾斜,在土体与基岩面间未形成有效的由上至下并出露地表的圆弧滑动面,同时,勘查点在整个勘探过程中,所揭露到的岩、土层里,无受水构造,也未见地下水存在。所以,根据滑坡的形成条件及影响因素可判定,查证点斜坡整体出现土、岩间的滑动条件不足。
2、针对最危险滑动面进行稳定性计算,结果表明滑动面上的土体,沿滑动面滑动的安全系数均较大,不易产生滑动。因此,勘查查证点整体斜坡可以不实施治理措施。
3、由于该斜坡东端,村民家房后的陡坎坡面上形成的一条冲沟。从坡面地形上看,该处位于坡面下的低缓处,由此向北呈浅槽型,具明显的汇水地形。雨季易受到坡面流水冲蚀作用。因此,本着以人为本的原则,避免出现局部坡面流水造成财产损失,应在该点陡坎斜坡的上部,修筑排水沟,将坡面较集中的流水引入排水沟,使其排入安全地带,确保财产不遭受损失。
参考文献:
[1]孔志刚.潜在斜坡地质灾害研究——以昆明市为例[D].昆明理工大学,2005.
[2]郑书彦,李占斌.滑坡侵蚀研究[M].郑州:黄河水利出版社,2005:1—55.
[3]罗缵锦,冯炜森.谈谈降雨过程对边坡的影响[J].广东公路交通(增刊),2001(71):44-47.
[4]任伟中,陈浩.滑坡变形破坏机理和整治工程的模型试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005,24(12):2136-2141。
[5]黄昌乾,丁恩保.边坡工程常用稳定性分析方法[J].水电站建设,1999,15(1):53-58.