滑坡地质灾害成因机理及其治理措施分析

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  摘要:滑坡是指斜坡上的岩土体在重力作用下,沿一定的滑裂面向下失稳运动的地质现象。近年来,滑坡地质灾害频发,对其周围的建构筑物及相关人员的生命财产造成很大的威胁,针对滑坡地质灾害隐患,国家自然资源主管部门采取了相应的防灾减灾措施,对地质灾害隐患点进行排查、勘查、设计和治理施工工作,减少了因地质灾害带来的人员生命财产损失,现以韶关市某滑坡地质灾害治理工程为例,主要分析滑坡地质灾害的成因极其防治对策。
  关键词:地质灾害;成因分析;锚杆(锚索);格构梁;挡土墙;治理方案。
  一、工程概况
  本次滑坡地质灾害治理工程隐患点位于韶关市武江区教育路北侧,惠民北路西侧。边坡坡度约50°~70°,山坡体最高处高程121.70m,滑坡体发生在高程109.78m处,相对高差12.68m,坡段长约60m。因遇连续性强降雨天气,致使边坡岩土体浸泡变软,岩土体强度大大下降,边坡出现滑坡现象,滑坡体积约50m3,为小型滑坡,滑坡体堆积于缓坡面及坡脚处。边坡现状坡顶植被发育,主要为竹子、灌木及杂草类植物,滑坡坡面岩土体裸露,坡脚西北侧为原有混凝土挡土墙,墙厚仅30cm,根据调查,挡土墙局部已变形开裂,现坡面无截(排)水措施,坡脚处仅1~2m间距即为5层居民楼。目前,该滑坡地质灾害隐患点处于基本稳定状态。在暴雨条件下,边坡极有可能再次发生滑坡,对坡脚处居民楼及人员安全造成严重威胁。为最大程度的避免及减轻地质灾害给人民生命财产造成的损失,本次滑坡地质灾害治理工程急需开展进行。
  二、地质环境条件
  1、气象水文
  韶关市气候属中亚热带湿润型季风气候区,具有复杂多变的山区气候特征,气候温暖、湿润、多雨。根据韶关市气象局资料,本区多年平均气温20.1℃,最冷是1月,平均气温9.6℃,最热是7月,极端高温42.2℃;12月至次年3月为冬季,12月至次年1月为低温霜冻期,极端低温-4.3℃;全年无霜期305天。
  场区内未见地表径流,地表水体主要为低洼积水和居民生活用水。由于场区雨量充沛,特别是雨季带来强降雨,致使地表径流丰富,冲刷强烈,低洼地段被水淹,同时强降雨也是崩塌、滑坡灾害的直接引发因素。治理区内无明显水体,局部沟坎在雨季时有短暂性积水,地表径流水主要为山体渗透水汇集并沿着山体由上顺势而下。
  2、地形地貌
  本区所处地貌单元属于丘陵地貌,原始地形坡度约35°~70°,治理区坡度约50°~70°,地形起伏较大,山坡最高点标高约121.70m。山坡植被发育,主要为竹子、灌木、乔木及杂草类植物,已发生滑坡处岩土体裸露,滑坡体堆积于坡面及坡脚处,坡脚处为5层居民楼。
  3、水文地质条件
  治理区内的地下水类型主要为第四系土层孔隙水及基岩岩溶裂隙水。孔隙水赋存于第四系土层中(粉质黏土),富水性弱~中等,地下水的补给来源主要为大气降水;基岩岩溶裂隙水赋存于风化岩岩溶裂隙带中,由临近区域基岩裂隙水侧向补给。水量的大小和径流条件受地质构造、节理裂隙发育程度控制。粉质黏土层属弱透水层、弱含水层、相对隔水层。
  根据过往资料,滑坡区的山坡体地下水流向为顺坡向,汇水区为坡脚西南侧,水流向和滑坡体所在的边坡的滑动方向基本为同一个方向,不利于坡体的稳定。
  根据勘查水样分析、土中易溶盐分析报告结果,治理区地下水及土对混凝土结构呈微腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋呈微腐蚀性。
  4、岩土体工程地质条件
  根据野外工程地质调绘及勘探揭露的地层岩性,并结合搜集资料,治理区揭露的地层主要为(1)人工填土层、(2)第四系坡残积层、(3)石炭系灰岩三个主要工程地质层,现分述如下:
  (1)人工填土层(Qml)
  素填土:本场地揭露到的人工填土层主要为素填土。素填土主要呈褐色、灰褐色等杂色,以黏性土为主,松散,未固结欠压实,压缩性高,回填时间较长,该层主要分布在坡脚,由早期楼房建设平整回填而成。
  (2)第四系坡残积层(Qdl+el)
  粉质黏土:黄褐色、棕红色,可塑状为主,无摇振反应,切面光滑,干强度、黏性中等,成份以粉黏粒为主,层内局部含角砾及强风化岩块。
  (3)石炭系灰岩(C)
  根据收集、调查及勘探揭露岩性资料,勘查区出露岩层为石炭系孟公坳组地层,以灰岩为主,岩性为灰白、灰色,钙质胶结。勘查区内揭露的灰岩按风化程度为中风化灰岩和微风化灰岩两个亚层。
  中风化灰岩:浅灰色,微晶结构,中厚层夹薄层构造,矿物成分主要以方解石为主,次为白云石,节理裂隙较发育,裂隙面充填白色方解石,结构面结合一般,岩石较破碎,岩质较坚硬,岩芯多呈碎块状。
  微风化灰岩:浅灰色,微晶结构,中厚层构造,矿物成分主要以方解石为主,次为白云石,节理裂隙稍发育,裂隙面充填白色方解石,结构面结合较好,岩石较完整,岩质较坚硬,岩芯多呈短柱状。
  三、滑坡变形破坏特征及成因分析
  本次滑坡地质灾害主要由于原始地形坡度较陡,且坡脚因削坡建房,边坡坡脚处局部已进行挡土墙加固支护,但因挡土墙厚度较薄,局部出现开裂变形,部分未进行有效支护,边坡总体现状基本稳定,经过长期雨水冲刷以及风化作用,在重力作用下引发的土质滑坡地质灾害,严重威胁坡脚处居民的安全。当遇到連续性强降雨,大量雨水冲刷坡面,部分下渗到坡体内,软化边坡坡残积层土体,使边坡土体饱和,使其强度降低,土体颗粒之间摩擦力减小,在饱水状态下,使土体容重增大,大大增大岩土体重量,从而增大坡体下滑力,而且水流产生较大的动水压力,对坡体产生冲刷作用;雨水下渗到坡残积层与岩面的界面,降低坡残积层与岩面的抗剪强度,并产生沿接触界面的渗流作用,致使上部的坡残积层土体更易发生急剧变形,从而发生滑坡地质灾害。
  四、治理工程方案比选   治理工程方案一:本次治理工程可采用对边坡“分级削坡+锚杆(锚索)+格构梁+坡脚钢筋砼挡土墙+截排水+格构内绿化+监测”的支护结构,有效地增强边坡的稳定性。边坡采用分级削坡,坡面采用锚索格构梁支护,格构内采用植草绿化。坡面共施工6~10排锚索,采用D150钻孔,倾角20°,L=18000@2500,3束1×7φs15.2钢绞线,自由段长6.0m。格构梁截面350mm×450mm。坡脚设置钢筋砼挡土墙,在坡顶设置一道截水沟,坡脚及平台均设置一道排水沟。
  治理工程方案二:治理工程也可采用对边坡“分级削坡+坡面锚杆挂网喷砼+截排水+坡脚钢筋砼挡土墙+监测”的支护结构,也可达到边坡稳定的目的。该治理方案对边坡坡面按一定坡率进行削坡后,对坡面进行锚杆挂网喷砼支护,坡面挂设φ8钢筋网,并喷射C25细石砼厚150mm护面;并在边坡坡顶、坡脚及分级平台设置截排水系统;在坡脚设置爬藤类种植槽,复绿坡面。锚杆长度18.0m,水平间距2.0m,竖向间距2.0m,杆体采用28钢筋;坡脚设置钢筋砼挡土墙,在坡顶设置一道截水沟,坡脚及平台均设置一道排水沟。
  方案一与方案二在治理工程造价上差别不大,二者经济、技术可行、施工难度均不大,治理效果及美观方面,方案一要优于方案二。因此综合考虑,采用方案一,即“分级削坡+锚杆(锚索)+格构梁+坡脚钢筋砼挡土墙+截排水+格构内绿化+监测”的治理方案是较优的,因此,确定该方案为本次地质灾害治理工程方案。该措施能保证坡体稳定,消除滑坡地质灾害,属主动防治方案。
  五、滑坡地质灾害治理措施
  1、分级削坡:边坡坡度较陡,稳定性较差,因此需对滑坡体所处山坡进行分级削坡减载,以及对坡脚松散层进行清理。边坡分两级削坡,在标高106.60m处设置平台,平台宽2.00m。一级边坡坡率为1:1.15。按逆作法自上而下分级施工。
  2、钢筋砼格构梁:边坡自上而下分级削坡后,在分级坡面设置截面尺寸为0.35×0.45m的C30钢筋砼格构梁,梁底嵌入坡面0.25m。格构梁沿坡面纵横间距均为3m,并于格构梁交叉处各加密箍50cm。
  3、锚索(锚杆)工程
  (1)锚杆:坡脚挡土墙墙面设置2排锚杆,锚杆杆体采用1根28的钢筋,锚杆均为全长锚固,锚杆钻孔孔径为130mm,锚杆入射角为20°;灌注水灰比为0.45~0.50的水泥浆,注浆压力为0.5MPa,锚固体强度等级为M30。
  (2)锚索:边坡格构梁交点处设置锚索进行加固,錨索采用3束1×7Φs15.2的钢绞线组成,长度为18m,其中自由段为6m、锚固段为12m。锚索钻孔孔径为150mm,锚索入射角为20°;锚索压注水灰比为0.45~0.50的水泥浆,第一次注浆压力约为0.5MPa,第二次注浆压力为0.5~1.5MPa,锚固体强度等级为M30。
  4、C30钢筋砼挡土墙:边坡坡脚处设置一道C30钢筋砼挡墙,挡土墙高3.9m,墙顶宽0.80m,底宽1.79m,墙背垂直,墙面坡率为1:0.15。墙身离地面高0.5m处设两排排φ75PVC泄水孔,长1.50m,间距3m。
  5、截排水:坡顶设置截水沟,局部坡度较陡可设置跌水沟,截排坡面水流,断面为矩形,宽为0.50m,高为0.50m,截水沟的壁厚为0.25m,底厚为0.20m,采用C25混凝土浇注,铺设C15垫层;挡土墙墙前及分级平台处设置排水沟,断面为矩形,宽为0.30m,高为0.30m,排水沟的壁厚为0.15m,底厚为0.15m,采用C25混凝土浇注,铺设C15垫层。
  6、绿化措施:格构之间进行绿化,采用活性植物种子结合三维植物被网护坡,先将边坡骨架内多余的杂物清除并整平,然后挂三维植物被网,并用U型钉固定在坡面,固定后,把粘性土、复合肥或泥炭肥组成的泥浆状混合注入三维网内,最后喷播草本植物爬藤及灌木等。
  六、结语
  本次滑坡地质灾害治理工程通过因地制宜的采用相应的治理措施后,能有效地消除地质灾害带来的威胁。通过对坡顶、坡面及坡脚采取截排水措施,防止了因水流冲刷引起的水土流失;通过坡面锚索格构梁的措施,对原有边坡坡面进行了加固,并于坡面采取绿化的措施恢复了原有生态;同时坡脚的挡土墙拆除重建,更大大减少了滑坡带来的安全隐患。通过本次坡面截排水、坡面加固绿化、坡脚固脚、长期监测,达到了相应的治理目的,对其他类似的滑坡地质灾害治理工程具有一定的借鉴意义。
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  作者简介:冯亮勇,男,1990年7月,汉族,湖南益阳,大学本科,工程师,岩土工程
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