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油竹滑波特征及稳定性评价



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吴义鹰,邓雄业
(广东金东建设工程公司,广东 广州 510080)

【摘 要】详细阐述了滑坡的基本特征,并研究分析了滑坡的成因机制及演化过程;在成因机制分析基础上,采用传递系
数法对该滑坡天然状态及暴雨情况下的稳定性进行了计算和评价,为滑坡治理设计提供了重要的依据。
【关键词】滑坡;成因机制;稳定性评价
【中图分类号】P642.22 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2008)02-0091-03

油竹滑坡位于丽水市青田县油竹村移民安置点上,处于
一个拟建幼儿园的后面。滑坡所在区属中亚热带季风气候区,
受季风影响,月降水量有明显的季节性变化。夏秋季节受台
风影响,暴雨多、强度大;降雨和降雨日的时间分配,具有
明显的非均一性。降雨特征严格控制着地质灾害的时、空分
布及其发生、发展规律。据《中国地震动参数区划图》
(GB18306-2001),该区地震动峰值加速度为 0.05g,相当于
地震基本烈度为Ⅵ度,属区域地壳相对稳定区。
(一)滑坡体特征
1.滑坡体形貌特征
该滑坡长 90m,前缘宽 82 m,后缘宽 22m,滑体后缘高程
68m,前缘高程 26m,主滑方向 240º,滑坡的地表平均倾角为
22º,其中前缘坡度较缓,为 15º,中后部坡度相对较陡,为
34°,滑坡区域植被发育较好,整体上呈一个倒置的舌状,
方量约 2万 m3,属于中型滑坡(见图 1)。

1-剖面及编号;2-钻孔及编号;3-探槽及编号;4-滑坡边界;5-等高线;
6-主滑方向;7-滑坡堆积物
图 1 滑坡工程地质平面示意图
2.滑坡体结构特征
根据钻孔、探槽及地表调查资料,从地表向下滑坡体具
有四大工程地质层:滑体、滑带、强风化凝灰岩、中风化凝
灰岩(基岩)。
滑体物质主要由两部分组成:滑坡堆积物和全风化凝灰
岩。滑体的上部成分为滑坡堆积物,在靠近滑体表层的中部
位置还出现了部分耕植土,厚度约为 1.0m。滑坡堆积物以碎
石土为主,局部为块石土,平均厚度 4m 左右,局部达到 11m,
土体中的粘性土呈淡褐色,稍密~中密,干燥,可塑~硬塑;
碎石为凝灰岩,呈菱角~次菱角状,碎石含量约 45%,局部出
现小块石,最大粒径为 35cm,呈褐黄色;块石含量较少,大
约 15%,且粒径大多在 20~35cm 之间,大部分呈菱角~次菱
角状,成分为凝灰岩,黄褐色,风化较强烈,地质锤用中等
力度敲打即破碎。滑体的下部成分为全风化凝灰岩,呈褐黄~
灰褐色,岩石组织结构已基本破坏,局部还可辨认原岩结构,
用镐可以挖掘,干钻时可以钻进,但岩芯不易提取。据钻孔
揭露,该层厚度 2m~6.5m 不等,一般 4.5m 左右。全风化凝
灰岩基本上已经风化成土状,埋藏较浅的部分较松散,埋藏
较深的部分比较密实,用地质锤掘击不易掘进。
野外勘测表明,1#钻孔和 2#钻孔在全风化凝灰岩和强风
化凝灰岩的接触面,揭露出少量粘性土,厚约 20cm,可塑~
软塑状态,为该滑坡的滑带。粘土中含有少量的碎石,其粒
径在 2cm 左右,在 3#钻孔中也有揭露出滑带土,滑坡的滑面
见图 2所示。

2008年第2期 大 众 科 技 No.2,2008
(总第 102 期) DA ZHONG KE JI (Cumulatively No.102)
【收稿日期】2007-12-24
【作者简介】吴义鹰(1978-),男,江西铅山人,供职于广东金东建设工程公司,硕士,主要从事地质灾害研究及岩土工
程施工管理。
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180 平距(m)150 100 50
探槽及深度钻孔及深度砂卵石填土
滑坡堆积物
1.2
TC2
根植土
高程(m)高程(m)
ZK1
240°
ZK1
7.6
14.6
ZK2
TC2
1.2
0
100
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
滑面
7.6
岩层分界线
全~中风化凝灰岩
0
图 2 滑坡Ⅰ-Ⅰ’剖面图

强风化凝灰岩组织结构部分破坏,裂隙较发育,岩石已
被切割为 10~30cm 的岩块,锤击声哑易碎,用镐难以挖掘,
钻进时须用水。根据钻孔资料显示,在滑坡中,其埋深在 4m~
5.5m 不等。
中风化凝灰岩埋深在 5.5m~15m 不等。中风化凝灰岩岩
芯呈短柱状,最长达 25cm,完整性较好,在钻孔 1#中可以见
到一组结构面,倾角为 13°。
3.滑坡体地下水特征
滑坡区域内有两种地下水,即埋藏在残坡积土中的孔隙
水和埋藏在凝灰岩中的裂隙水,其中孔隙水在滑坡体中含量
较丰沛,主要集中在耕植土所覆盖的区域内,该区域草木滋
长茂盛,地表潮湿,在滑坡的前缘位置,有一个深 0.8m,宽
0.4m 的小沟,沟内长年积水,该沟从滑坡体的前缘中部一直
顺坡脚向西北方向沿展,长约 15m。滑坡区域内裂隙水多呈脉
状、线状分布,连通性差,无统一地下水位。
4.滑坡体变形特征
由于滑坡体上藤生植物丛生,滑坡是否有变形迹象,可
通过滑坡上修建的众多水泥坟墓来判别。滑坡体中部沿 280°
方向排列 6 个坟墓,正对 2#钻孔后坟墓,有裂缝出现,裂缝
宽 5~10mm,长 6.5m,走向 124°,在该坟墓的西北方,15m
处也发现有裂缝,宽约 10cm,长 8m,走向 132°,沿圈椅状
坟墓从左侧贯通至右侧,与其它坟墓上的裂缝可以相连通。
东南侧 2 个坟墓与上述坟墓基本处于同样的地貌条件,但这
些坟墓基本无开裂现象。调查过程中,在山体的右侧山坡上
对同样的地形坡度条件,残坡积物厚 2~3m 处修建的坟墓进行
观察,所调查的 10 余个坟墓无开裂现象。因此,表明此滑坡
正处于变形过程中。
(二)滑坡形成条件及成因机制分析
1.滑坡形成条件
岩石在自然状态下风化程度自上而下逐渐降低,埋藏较
浅的凝灰岩在长期的风化作用下,首先被完全风化,演变成
全风化凝灰岩,强度急剧下降,而埋藏较深的凝灰岩风化程
度相对较低,演变成强风化凝灰岩,这样,在全风化凝灰岩
和强风化凝灰岩之间存在着一个接触面,这样一个接触面为
滑坡的产生提供了条件。
随着移民工程的进行,滑坡前缘的工程开挖,坡体前缘
有了临空面,坡体在自重应力的作用下,使得坡体向临空方
向发生蠕变,其后缘产生自坡面向深部发展的拉裂。
该区受季风影响,降雨丰沛,年平均降雨量 1400~2100mm,
且强降雨集中,因而滑坡体雨量补给充沛。雨水的侵入使岩
土体饱水增重、增加空隙水压力和裂隙面动水压力,同时减
小潜在滑移面的抗剪强度,这些均体现了降雨对坡体构成的
危害。
油竹滑坡正是在上述条件的综合作用下形成的。另外,
该滑坡所处地区属于区域相对稳定区,故地震对此滑坡的影
响很小。
2.滑坡的成因机制分析
该滑坡为较为典型的蠕滑-拉裂型土滑坡,其破坏形式
为剪切破坏。
在滑坡形成之初,随着滑坡前缘的开挖,坡体向临空方
向发生蠕滑变形,使坡体后缘产生一些细小的拉裂缝。伴随
着雨水的渗入,会对上伏的全风化凝灰岩产生浸湿作用,加
大坡体的自重;特别在暴雨条件下,水流排畅不便,将会产
生水头,高水头的作用对接触面上的全风化凝灰岩产生动水
压力,使得侵蚀加剧,强度进一步降低,从而产生了一个力
学性质相对较低的软弱结构面,加上滑坡体在自重作用下,
有向下滑动的趋势,在软弱结构面抗剪能力不支的情况下,
滑坡体会顺着这个软弱结构面发生滑移,造成坡体向临空面
发生蠕滑,随着滑体蠕动变形和发展,使得上部堆积体后缘
发生进一步的张拉破裂,随着蠕滑的进展,坡面下沉,拉裂
面向深处扩展,往往达到潜在剪切面,造成剪切面上剪应力
集中。地表水沿拉裂面渗入坡内,从而又促进蠕滑的发展,
削弱剪切面的抗剪强度,最后被剪断而导致滑坡。滑坡变形
破坏演化过程见图 3(由<1> 向 <2>演化)。

<1>


<2>
图 3 滑坡变形破坏演变过程示意图
3.影响滑坡稳定性的主控因素及诱发因素
对于油竹滑坡,坡体自重应力对边坡的变形起了控制性
的作用,是主控因素;滑坡体前缘的开挖和地下水的作用是
使坡体产生失稳的诱发因素。
(三)滑坡稳定性评价
滑坡稳定性的计算方法很多,这里采用的是岩土工程规
范推荐的传递系数法,计算程序为滑坡治理方案计算机辅助
设计系统程序。
以Ⅰ-Ⅰ’纵剖面为代表,经条分后,建立的滑坡稳定性
计算模型如图 4所示。
- 93 -
计算参数的选用根据室内实验并结合工程地质类比和参
数反演综合确定,不稳定斜坡体滑带土的力学参数为
C=12KPa,φ=21°,天然容重取 20KN/m3,饱和容重取 21KN/m3
(参数取值见表 1)。计算分为两种工况:天然状况和暴雨状
况,通过计算后,滑坡的稳定性计算结果见表 2。
表 1 滑带土力学参数表
容重 C Φ 工况
(KN/m3) (KPa) (°)
20 12 21 天然
21 10 19 暴雨
表 2 滑坡稳定性计算成果表
工况 稳定性系数 K
天然 1.0073
暴雨 0.7025

平 距 ( m)
高 程 ( m)高 程 ( m)
3332 3130
29 2827
2625 24
2 3 2 2
21 20
19 18
17 16
15 14
1 3 1 2
11 10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
8 5 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
8080
75
70
65
60
55
50
45
40
35
30
25
20
2 40°

图 4 滑坡稳定性计算条分图

通过稳定性计算结果显示,在天然状况下,该滑坡的稳
定性系数约为 1.0,处于极限平衡状态;在暴雨状况下,滑坡
的稳定性系数下降到 0.7 左右,表明滑坡体在暴雨情况下,
稳定性下降很多,将处于失稳状态,会对滑坡体前缘待建的
幼儿园产生威胁。为此,需要对该滑坡进行整治以确保待建
幼儿园的安全。
(四)结语与防治建议
1.根据对油竹滑坡的研究,油竹滑坡是属于蠕滑-拉裂
型的一个中型滑坡。
2.天然状态下,滑坡处于极限平衡状态;暴雨情况下,
滑坡将处于失稳状态,故需对滑坡进行治理。
3.对滑坡体采取如下防治建议:在滑坡体的前缘设置俯
斜式浆砌石挡土墙,在滑坡体的中前缘设置一排抗滑桩。桩
间设置拉梁,一是增加桩的整体稳定性,二是防止残坡积物
从桩间滑出。在滑坡体的外围设置截水沟,阻止外围地表水
进入滑坡体内。

【参考文献】
[1] 张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理[M].北京:地质
出版社,1994.
[2] 工程地质手册》编写委员会.工程地质手册[S].北京:中国建
筑工业出版社,1992.
[3] 万国荣,等.西南某滑坡成因机制及稳定性评价[J].中国地质
灾害与防治学报,2004,15(1):24-27.

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(四)实现功能
1.通过现场的人机对话窗口,可以实现 24 小时内分时段
恒压变量供水。根据调度指令,供水压力在管网入口压力至
加压水泵扬程(29M 水泵)与其之和范围内可自由设定,基本
满足了用户需求。
2.设备采用无人值守的全自动运行方式,在公司调度中
心可实时监测设备运行状况。停电时,设备以进水管网压力
正常供水;来电时,设备自动恢复恒压供水方式,确保居民
用水无间断。
3.设备采用了全封闭结构,直接串接在供水管网上,不
用水池、水箱,不与空气接触,彻底解决了二次供水的污染
问题;同时也有效地防止了意外或坏人故意投毒等恶性事故
的发生,确保居民的用水安全。
4.工作泵与备用泵不固死,可自动定时轮换。有效地防
止因为备用泵长期不用时发生的锈死现象,提高了设备的综
合利用率,降低了维护费用。工作小时自动累计功能,方便
节能分析和设备状况维护。夜间供水量急剧减少时,可方便
指定每日休眠工作的起始/停止时刻,并可设定休眠时的压力
给定值。休眠期间,只有休眠水泵工作,变频器只监测管网
压力,当压力低于设定压力时,系统自动唤醒。变频泵投入
工作,当压力高于设定值时,系统再次进入休眠状态,只有
休眠水泵运行。这样,能最大限度地节水节电功效。具有零
星停机功能,在用户不用水的情况下会自动停机。故障泵退
出功能,水泵出现损坏时,让故障泵自动退出工作。
(五)运行中问题的解决
凤凰山加压站改造后,通过几年的运行,设备无重大事
故发生,系统运行稳定。运行中出现的一些故障经过分析及
时解决。
出现运行问题及
现象 分析原因 解决方案
压力表有压力,但
出水管不出水。
水泵转向不对;
叶轮进口管道堵塞。
调整电源相序,相序不对造成
水泵反转;
对于堵塞,需要打开泵壳,清
除泵壳及管道中杂物。
水泵流量不足 叶轮间隙过大; 阀门未打开及管网漏水。
需要更换口环;
需要检测阀门及管网,必要时
更换阀门及管网。
水封渗漏过多 填料压盖过松或失去弹性,以及机械密封损坏
旋紧压盖或更换填料、更换机
械密封
水泵不能休眠 管网漏水或压力设定值过高 对系统设定压力重新设定
在使用中采用一些常规措施对设备进行维护与保养是十
分必要的,运行设备应视水质情况定期排污。设备在运行前
应对系统进行清理,以免杂质进入泵体造成设备损坏。如果
设备长期停运,应采取必要措施,防止设备锈蚀,在冬季停
运时,应采取防冻、保暖措施等。
凤凰山加压站通过改造,每年可为公司节省资金 69.5 万
元。本次改造共计投资 20 万元,4 个月即可收回。凤凰山加
压站改造,不仅节能效果显著,而且对二次供水加压站的改
造具有示范作用。目前,公司已按此模式,对采用传统水池
给水的其他加压站进行改造。无负压管网增压稳流给水设备,
必将替代传统的水池给水设备,成为二次供水加压的主流。