（水利工程专业论文）驷马山引江水道切岭段滑坡成因与排渗效果分析研究.pdf

驷马山引江水道切岭段滑坡成因与排渗效果分析研究 摘要 滑坡是自然界中常见的灾害之一，给人民生命财产和国家建设事业带来极大的 危害，所以研究和认识滑坡对工程建设非常重要。论文对驷马山引江水道切岭段滑 坡工程实例进行了分析、研究，从该滑坡段工程地质和水文地质方面探讨了裂隙粘 土地区渠道滑坡的成因和一般规律。通过对该滑坡段工程治理措施竖井结合水 平孔排渗措施实施后近2 0 年现场观测资料的分析、研究，滑坡段土体治理前后的稳 定性状况计算、分析，认为采用竖井结合水平孔的深层排水措施，拦截地下水补给 源，降低地下水位，i 体强度得到提高，滑坡体稳定性状况得到明显改善。 关键词：滑坡、排渗措施土体强度稳定性状况 t h er e s e a r c ho ft h ec a u s eo ff o r m a t i o no fl a n d s 1 i d ea n de f f e c to f d r a i n a n dl e a ki nq i e l i ns e c t i o no fs i m a s h a nl e a dr i v e r w a t e r w a y a b s t r a c t t h el a n d s l i d ei so n et h ef a m i l i a rd i s a s t e r si nn a t u r ，i tc a u s e st h eh u g ed a n g e r st ot h e s a f eo fl i f ea n d p r o p e r t y a n dn a t i o n a lc o n s t r u c t e d i n d u s t r y s o ，t oe n g i n e e r i n g c o n s t r u c t i o n ，i ti sv e r yi m p o r t a n t t or e s e a r c ha n du n d e r s t a n dt h el a n d s l i d e a tt h ea s p e c t s o f e n g i n e e r i n ga n dh y d r o l o g yg e o l o g y ，t h ea r t i c l ea n a l y s ea n dr e s e a r c ht h ee n g i n e e r i n g e x a m p l e so f t h el a n d s l i d ei nq i e l i ns e c t i o no fs i m a s h a nl e a dr i v e rw a t e r w a y ，d i s c u s st h e c a u s eo ff o r m a t i o na n dc o m m o n l yo r d e r l i n e s so fl a n d s l i d ei nt h ec r a c ka n ds t i c kw a t e r w a y l a n da r e a s t h r o u g hr e s e a r c h i n gt h et r e a tm e a s u r e so ft h el a n d s l i d e so ft h i s s e c t i o n ， a n a l y z i n g t h e m o n i t o r i n g i n f o r m a t i o n sa b o u t2 0y e a r sa f t e ru s eo ft h ev e r t i c a lw e l l c o m b i n ew i t hh o r i z o n t a lh o l eo fd r a i na n d l e a k ，c a l c u l a t i n ga n da n a l y z i n gt h es t a b i l i t yo f t h el a n d s l i d es e c t i o nb e f o r ea n da f t e rt h et r e a t ，t h ea u t h o rc o n s i d e r st h eu s eo f t h ev e r t i c a l w e l lc o m b i n ew i t hh o r i z o n t a lh o l eo fd r a i na n dl e a km e a s u r e ，i n t e r c e p t i n gt h es u p p l i e so f t h eu n d e r g r o u n dw a t e rr e s o u r c e ，r e d u c i n gt h eu n d e r g r o u n dw a t e r l e v e l ，t h es t r e n g t ha n d s t a b i l i t yo f t h e l a n dc a nb ei m p r o v e d e v i d e n t l y k e yw o r d s ：l a n d s l i d e ，t h em e a s u r e so fd r a i na n dl e a k ，t h es t r e n g t ho ft h el a n d s t a b i l i t y 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得佥艘工业太堂或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何 贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 一铭所期：哆年么可日 l 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解盒皑工业太堂 有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留井向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查 阅和借阅- 本人授权金8 e 工业太娄 可以将学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 学位论文作者签名弓锄宇 黝繇剁 签字日期：年g 月p 签字日茹年月卯日 学位论文作者毕业后去向 工作单位 通讯地址 电话 邮编 致谢 本论文是几年来研究生课程学习的实践，工作实践中的总结，在合肥工业大学 土木工程学院和研究生部老师的悉心指导下，通过在校学习和工程实践，无论在岩 土工程理论水平还是工作实际能力都有很大提高。 本论文在资料的收集、整理过程中，省驷马山工程管理处给予了大力支持，在 此，向所有给予帮助的人表示感谢! 特别向我的导师王建国教授、龚维智教高致以 崇高的敬意和诚挚的谢意! 论文中肯定有不足之处，恳请各位老师批评，并赐予宝贵意见。 作者：徐业平 2 0 0 3 年6 月5 日 第一章绪论 第一节研究背景 滑坡是自然界中常见的灾害之一，它象地震、火山、泥石流等自然灾害一 样，给人民的生命财产和经济建设事业带来极大的危害。随着交通、水利、建 筑、矿山建设大量开挖山体和堆填土石方，以及由于工程地质条件调查不清或 施工方法不当，往往会引起不同规模滑坡的发生，国内是这样，国外也不例外。 据有关资料记载，我国是一个滑坡多发的国家。所以，研究和认识滑坡对工 程建筑领域来讲非常重要。 安徽省驷马山引江水道切岭段i 一7 4 ”滑坡通过采取削坡减载、设置表面截 排水沟及竖井结合措施，运行十多年来现已基本稳定。本文重点对驷马山切岭 段卜7 4 4 滑坡的滑坡成因，排渗效果及稳定性进行了较全面的分析研究。 第二节国内外发展概况 滑坡成因分析及其防治措施是一项十分复杂的研究课题。国内外工程建筑 领域人员都十分关注这项研究工作，在这方面做出了大量的工作。现将国内及 国外部分国家在这方面的研究情况进行分述。 2 1 日本的滑坡防治 日本国土8 5 是由经常发生滑坡的软弱岩层所形成的山区【“。比较常见的是 第三纪岩层中形成的区域性滑坡。滑坡的形成与由雨水补给的地下水具有密切 的关系，全国大部分地区的年降雨量为1 0 0 0 - - 2 0 0 0 m m 。在日本曾经记录到昼夜 最大降雨量1 1 0 0 m m ，降雨强度为1 小时1 5 3 m m 。河流平水期的流量不大，在 暴雨和融雪时期，流量突然增大，而且流速很高。这时水流具有较大的侵蚀力， 海岸则受太平洋巨浪的冲刷，这些都是滑坡形成的因素。最有利于滑坡发育的 是第三纪砂岩、泥岩和凝灰岩，以及古生代和中生代的疏松沉积层分布地区、 断层带、火山和温泉地区，其中滑坡发育于第三纪岩层的有新、长野、鸟取、 秋田、佐贺和长崎地区：滑坡发育于古生代和中生代岩层的有筑港和富山湾地 区，在日本到处都有断层、南北向和东西向的两大断层贯穿国内的主要地区， 滑坡即沿着该断层发育。 地震引起滑坡的实例很多，最早记录到的是9 8 9 年发生的地震滑坡，使很 多人伤亡和房屋破坏。1 8 4 7 年著名的关东大地震，移动的滑坡土体堵塞了犀河 上游并形成7 0 k m 长的湖泊，有好几千人被淹死。 人的活动是滑坡产生的原因之一。斜坡下部受切和修筑人工边坡，最易引 起滑坡的产生。在 = = ；l 本不大的3 7 l o n 2 的面积内，居住着约1 亿人口，在短 h c f i j 内修筑了许多铁路和公路，尤以高速公路和铁路建设，要求布置平缓的坡 道和平滑的曲线，因而要修筑深路瓠和高路堤。山于大量的开挖，使斜坡失去 稳定性。 同本在3 0 年代便利用隧洞作为地下排水的措施，以后到5 0 年代利用水平 和垂直钻孔排水。此外，目前采取的防治措施有土体重量平衡，修筑河流导流 设施，打桩，利用钢筋混凝土修筑大截面抗滑桩和土体加固等。 2 2 法国的滑坡防治措施 法国境内地形复杂。各种不同的地层加上一年约7 0 0 m m 的平均降雨量，引 起各种类型的土体位移。在法国，无论是天然或人工填土上的滑坡现象，几乎 都与不良的水文地质条件有关，因此排水是防治滑坡的主要方法之一。排水措 施必须与具体的水文地质条件相适应。离贝藏松不远的士4 6 4 号公路，布置在 变质的泥灰岩和夹有上侏罗系石灰岩块的疏松土层中，雨水集积在该土层，然 后进入下伏沉积层形成上部含水层。1 9 7 0 年公路发生体积为8 1 0 5 k m 3 的滑坡， 4 0 0 m 长的路段受到损坏。后来在这一路段铺设横向倾斜的排水沟系统，沟深 4 m ，彼此间距为2 0 m ，排水取得了良好效果，直到目前路堤处于良好状态。 目前，国外为了防治滑坡，广泛采用钻孔灌筑桩，桩埋入基岩的深度不少 于3 - 5 m ，彼此用承台联接，它单独起销钉作用，把疏松的覆盖层和风化裂隙岩 层固定在整体的基岩上。联合起来则形成舫滑坡支挡结构。钻孔灌筑桩的直径 可为5 3 0 1 0 0 0 m m 。直径5 3 0 m m 的桩通常按两排采用。若滑坡体厚度为1 2 m ， 每根桩每延米承受的土压力为6 5 t 。而两根桩联接的刚架为1 3 t 。直径1 0 0 0 m m 的钻孔灌筑桩，按同样厚度的滑体，其承受的土压力每延米为3 2 t 。 总结法国专家在交通线上防治滑坡的经验，可以看出他们有效地利用科学 技术在这方面的最新成就，采用了各种不同形式的防滑坡措施。 2 3 国内的滑坡防治措施 多年来我国铁路部门、水电部f 了、矿山部门等在整治滑坡中积累了不少经 验，其中有些经验是人民的生命和财产换来的【3 【“。 对症下药，综合治理。不同类型的滑坡，有着不同的成因和不同的破坏方 式，只有对其规模、类型、形成原因、发展趋势、地质特征等调查研究清楚， 才能够提出合理的处理方案。譬如大型滑坡在剧烈滑动之前，滑坡头部往往出 现松弛崩塌现象，如果误认为是崩塌，采用削缓边坡的处理措施，则反而会加 剧滑坡的急速发展睁j 。 彻底根治，以防后患。在整治滑坡的过程中，还有一条经验就是长度根治， 以防后患。对于直接威胁工程安全的滑坡，应该尽量争取一次彻底根治，避免 反复施工处理，或是工程建成后再对滑坡进行处理。因为这种反复施工处理。 会增加滑坡处理的费用，拖延处理时间，其次，滑坡在彻底整治之前某些不利 因素的影响，还会导致滑坡变形的不断增长，有可能产生大的滑动，造成后患， 使前功尽弃。即使不产生大的破坏，也会使滑坡的稳定性降低，从而增加滑坡 整治的费用。 i l l # j - 在治理滑坡的施工过程中，还必须注意科学的f 确施工方法。卸荷减 载的处理方案，必须是从上到下的卸荷，不能为了施工的速度和方便，而从下 往上的簏工，后一施工方法很可能导致滑坡滑动。在处理过程中有时需要爆破 松动岩体，这时一定要注意把震动力的影响减低到最小。决不能为了图快而进 行大药量的爆破，西则，很可能给工程带来严重的后果。 第三节工程概况 3 1 基本情况 安徽省驷马山引江工程是以灌溉为主，结合分洪、排涝和航运为一体的大 型水利工程。灌区分布在皖东江淮分水岭两侧的长江下游左岸支流滁河k 、中 游及淮河支流池河上游地区，流域面积3 3 3 万h m 2 ，跨安徽省来安、南谯、琅 琊、全椒、和县、含山、居巢、肥东、定远等9 个县区和江苏省江浦县，人口 2 5 0 多万。耕地5 0 0 余万亩。灌区范围内有滓浦铁路、合蚌公路及3 1 2 国道等 重要交通设施。 驷马山引江工程，设计灌溉面积2 4 f 3 万h m 2 ，防洪排涝面积3 5 万h r a 2 ， 分5 级提水，总扬程4 6 5 m ，规划设计装机4 2 台套，装机容量7 8 5 万k w ，引 江流量2 3 0 m 3 s ，分洪流量5 2 5m 3 s ( 根据1 9 9 5 年滁河流域防洪规划，驷马山 引江水道分洪流量提高到7 5 0m 3 i s ) 。灌区骨干工程包括驷马山分洪道、乌江、 襄河口、汊河集和滁河一、二、三级站等枢纽工程，以及输水主干渠1 7 1 k m 。 目前，共安装机组1 2 台套，装机容量2 7 6 万k w ，引江流量1 2 6m 3 s 。 驷马山弓l 江水道是联系长江与滁河的人工开挖渠道，是骝马山引江工程的 总干渠。分洪时，分担渲泄滁河洪水；灌溉时，通过乌江抽水站把江水送入滁 河。分洪道上起滁河右岸和县金银浆，向东南大体沿苏皖两省交界线，经驷马 山切岭、石桥镇、乌江镇，在乌江口( 驻马河口) 汇入长江，全长2 7 4 k m 。 驷马山引江水道切岭段是人工开挖驷马山而形成，全长6 0 k m ，地面高程 2 2 3 7 m ( 吴凇高程，下同) ，最大切岭深3 4 m ，是驷马山引江工程的咽喉要道。 切岭渠道高国坡自1 9 7 1 年投入运行后，1 9 7 4 年发生第一处滑坡，至今已发生 1 0 处，近几年来，切岭段边坡滑动比较频繁，几乎每年都有，滑坡也从低切岭 向高切岭发展，严重威胁着驷马山工程的安全运行。切岭段渠道边坡发生滑坡 后，管理单位对各个滑坡点均进行了初步治理，目前来看，各滑坡段基本处于 稳定状态，但个别滑坡已复发，仍沿原滑动面产生新的滑动，因此有必要对已 治理的滑坡段进行分析，评价治理的效果。 3 2 驷马山引江水道简述 驷马山引江水道1 9 6 9 年1 2 月动工，1 ：挖，1 9 7 1 年1 2 月竣工，渠道底高程 0 - 5 m ，底宽1 4 2 7 m ，边坡1 ：3 1 ：3 5 ，设计灌溉流量为2 3 0m 3 s ，相应灌溉水 位1 0 3 5 - 9 2 m ( 乌江站金银浆) ，分洪流量5 2 5m 3 s ，棚应水位9 6 0 - 1 2 8 0 m ( 驻 马河口金银浆) 。本次治理切岭段( 桩号1 4 + 9 0 0 2 1 + 0 0 0 ) 渠底高程约4 o m ， 底宽1 4 2 4 m ，边坡1 ：3 。1 ：3 5 ，从渠底沿边坡向上每5 6 m 高设一级平台，平台 宽3 ，o m ；灌溉水位为1 0 2 8 9 9 2 m ，分洪水位为1 0 7 5 - 1 1 6 8 m 。 1 9 7 1 年6 月，滁河发生洪水，沿河圩堤防汛十分紧张，而分洪道深切岭段 还有约2 o k m 没有开挖到设计高程。为了保证沿河圩堤的防洪安全，使人民生 命财产不受损失，6 月1 3 同炸丌分洪道在金银浆处的施工围堰，分泄滁河洪水 入长江，分洪流量3 6 0m 3 s ，1 个小时后，滁河洪水位下降1 m 多，解除了滁河 洪水的威胁，驷马山分洪道首次发挥了显著的分洪效益。汛后，分洪道深切岭 段继续施工，1 9 7 1 年1 2 月全部完成。 驷马山引江工程投入运行后，分洪道基本上年年分泄滁河洪水，至1 9 9 9 年 共分洪2 1 6 3 1 0 8 m 3 ，实际分洪流量多次超过设计标准。1 9 7 7 年最大分洪流量 6 5 0m 3 s ，1 9 8 4 年6 2 0m 3 s ，1 9 8 7 年6 6 1m 3 s ；特别是1 9 9 1 年大水，最大分洪 流量达到8 1 8m 3 s ，超过设计分洪流量5 5 8 ，共分泄滁河洪水4 5 7 1 0 8 m 3 ， 占滁河襄河口闸以上洪量的7 0 ，使滁河上中游两岸3 _ 3 万h m 2 圩区没有成灾。 1 9 7 5 年，支流来安河、清流河发生大洪水，滁河汊河集闸以上洪水还倒流经襄 河口闸由驷马山分洪道排入长江，减轻了中下游洪水压力，确保了津浦铁路的 行车安全。 驷马山引江水道还作为引江工程的灌溉输水渠道，至1 9 9 9 年共向滁河输水 2 5 6 2 1 0 8 m 3 。在1 9 9 4 、1 9 9 5 年灌区连续两年大旱时，工程抽引江水5 0 4 1 0 8 m 3 ，灌区水到之处，粮食获得了大丰收。而在灌区未受益的地方，粮食减产 达6 - - 8 成。据有关资料分析，仅1 9 9 4 、1 9 9 5 两年大旱，减少粮食损失达7 1 1 0 8 蚝，工程效益非常显著。 驷马山引江水道开挖后，实现了滁河上中游与长江沟通，滁河1 8 7 k a n 河道 成为六级水道，可常年通航l o o t 级船只，促进了沿滁河地区工农业的发展和城 乡经济的繁荣。 总之，驷马山引江工程投入运行后，不仅能及时分泄滁河洪水，而且保证 了灌区内灌溉用水，确保了滓清铁路和主要交通千道的畅通，并为滁河沿线城 镇工业生产、居民生活用水提供了可靠的水源，同时实现了滁河渠化航运，并 与长江沟通，综合效益十分显著。 3 3 历次滑坡及治理情况【6 】 驷马山引江水道切岭段自1 9 7 4 年发生第一处滑坡后，上级主管部门对驷马 山分洪道切岭滑坡治理非常重视，驷马山引江工程管理处随即开展滑坡治理及 研究工作。1 9 7 5 年丌始测滑坡区排水沟裂缝变化：1 9 7 8 年起先后在滑坡区埋设 测压管、设置水平位移点，进行严密的观测和坡面巡查，对已发生的滑坡段， 采取削坡减载、深层排水降低地下水位、修建坡面排水沟及浅层排渗暗沟、设 置挡土、防浪墙等措施进行治理。使得各滑坡段基本处于稳定状态，避免了边 坡进一步滑塌。观测积累的大量测压管水位数据，为切岭段边坡治理工作准备 了丰富的第一手资料。 历次滑坡段的位置、症状及治理情况简述如下： 1 ) i 7 4 4 滑坡段：1 9 7 4 年冬，为疏浚整治老滁河，将分洪道渠水排空， 水位骤降至4 o m 高程，在切岭段小宋家附近( 桩号1 9 + 9 0 0 - 2 0 + 1 0 0 ) 、右岸边 坡2 0 2 2 m 高程处，有一条顺河向大裂缝，长约1 2 0 m ，裂缝宽3 1 5 c m ，边坡 的运行状况十分危急。1 9 7 6 年对渠坡进行了削坡减载处理，在高程1 6 4 1 m 以 下，原坡比为l ：3 ，削为l ：5 ，1 6 4 1 m 高程以上，边坡仍为1 ：3 。同年6 月，在 坡面上新建纵横浆砌石排水沟。1o 月份又发现排水沟浆砌石水泥砂浆抹面处多 处拉开，说明滑坡体在缓慢地向下滑移。1 9 8 2 年在滑体上试验并完成了3 口竖 井及水平排渗孔，形成了竖井联合水平排渗孔的深层排渗系统，并埋设钡4 压管 观测地下水位的变化，至今，滑体基本稳定。 2 ) i i 8 7 ”滑坡：1 9 8 7 年8 月，在切岭潮湾段左岸，桩号1 6 + 1 0 0 处，2 5 m 高程坡面排水沟( 顺河向) 下边，发生坡体下沉，呈弧状，沉陷长度达3 0 多m ， 最大沉陷量达o 5 0 6 m ；同时在坡肩和坡面上，产生两道顺河向裂缝，缝长 3 0 5 0 m 、缝宽3 5 c m ，坡脚防浪墙在8 5 m 高程处被剪断，上部墙体错位5 1 0 c m ， 长约5 0 m 。经过削坡减载，设置表面排水措施后，得到稳定。工程投资2 5 ，7 0 万元，该滑坡位置不在本次治理工程范围内。 3 ) i i i 一8 8 4 滑坡：1 9 8 8 年冬，在分洪道左岸1 9 + 3 0 0 桩号处，坡面1 6 m 高程 的浆砌石排水沟上侧墙体被推歪2 0 c m 以上，坡面隆起5 0 c m 。现状边坡实测值 为1 ：2 7 ，坡顶上有一道常年积水的排水沟，其渗水对坡体稳定影响较大，采取 将土排水沟改造为浆砌块石结构、坡面设置浅层排水暗沟、挡土墙支撑处理， 经过多年的观测，无异常变化。工程投资9 5 0 万元。 4 ) 。8 9 “滑坡：1 9 8 9 年9 月发生，在i 7 4 ”滑坡正对岸。在左岸桩号 1 9 + 8 7 0 - - - 2 0 + 0 8 0 处坡面上出现了较大范围滑裂现象，主滑区和多米。坡面上出 现两道明显裂缝，1 5 m 高程左右有一条顺河向裂缝，长度1 7 m 左右，缝宽3 7 c m ； 2 6 m 高程坡面上有一条顺河向裂缝，长3 4 m 。在治理初期，1 9 9 0 年2 月，2 6 m 高程裂缝迅速发展到7 0 多米长，裂缝穿过两条顺坡浆砌石排水沟，导致排水沟 产生开裂错位5 6 c m ，另外坡面其它部位还有一些长短不一的裂缝。为了查清 坡面滑动情况，在主滑区布置了多处探坑和探槽，发现坡体土层裂隙发育，最 大裂隙宽4 5 c m ，裂隙向坡体内发育的深度最深达9 o m 。滑坡治理采取4 9 口 竖井结合水平孔排水为主体的方案，治理长度1 5 0 m 。经过几年的观测，无异常 现象发生，工程投资4 2 3 万元。 5 ) v 一9 0 ”滑坡：1 9 9 0 年8 月发生，位于i 一7 4 4 滑坡段下游，右岸桩号1 9 + 7 3 0 处。在1 5 2 7 m 高程坡面上，出现大小九道裂缝，最氏5 0 多米，短的也有1 0 多米，缝宽2 3 c m ，1 6 m 高程浆砌石排水沟被推裂一段。探坑检查，c 裂缝深度 为4 0 1 1 0 c m 。该段采用封堵裂缝、修复排水沟后未作进一步处理，目前正在监 视中。 6 ) 一9 6 4 滑坡：1 9 9 9 年6 月发生，位于i i i 8 8 4 滑坡段下游，左岸桩号 1 9 + 2 2 0 1 9 + 2 5 0 处。在1 5 8 m 高程处玻面上，产生一条长2 0 多米的裂缝，裂缝 最宽达7 c m ，1 5 8 m 高程平台以下滑体错位下沉约2 0 c m 。采取浅层排渗暗沟、 表面排水沟修复等措施治理。目前，暂无变化，工程投资2 7 万元。 7 ) v l l 一9 6 “滑坡：1 9 9 6 年7 月发生，位于分洪道左岸1 9 + 6 5 0 - - - 1 9 + 7 2 0 桩号 处，滑坡段长7 0 多米。2 3 o m 高程的坡面裂缝宽2 0 c m ，错位下沉达5 0 c m ，下 部1 4 5 m 高程的滑体己基本滑出滑床，形成5 0 - 一6 0 c m 高的陡坎，滑坡范围内的 四道纵横浆砌石排水沟全部毁坏，底被拉裂，裂缝最宽处达2 0 c m 。该段采取浅 层排渗暗沟、9 口竖井结合水平排水孔以及修复排水沟等治理措施。1 9 9 8 年又 进行了加固处理，增设9 口排水竖井，工程投资累计4 2 9 1 万元。2 0 0 0 年5 月， 2 3 o m 高程坡面再次发生较为严重的裂缝，坡面缝长约l o o m ，呈抛物线状，裂 缝宽l o o m ，探坑2 5 m 处缝宽仍有6 c m ，1 5 ，o m 高程处新砌筑的水平向排水沟 变成弧形，坡脚处排水沟多处出现错动裂缝，滑舌凸出坡面约1 0 c m ，迹象表明， 该滑坡仍未稳定。应急处理采用深井治理方案，共布置深井2 6 口，于2 0 0 0 年 1 0 月完工。 8 ) - 9 8 ”滑坡：1 9 9 8 年4 月发现，位于分洪道右岸桩号1 8 + 9 0 0 1 9 + 0 1 0 处，在2 5 5 m 高程坡面产生裂缝宽9 c m ，2 2 o m 高程裂缝处已错位下沉l o o c m ， 9 o m 高程处的滑体下部风化岩裂隙明显，局部滑体已凸出坡面，形成高4 0 5 0 c m 的陡坎。在滑坡区范围内，2 2 o m 和1 5 ，8 m 高程处顺水流方向( 纵向) 浆砌石 排水沟被扭曲拉裂，局部塌陷；横向排水沟多处拉断。1 5 8 - 2 3 3 m 高程之问的 “愚公移山”的“移”字被多处拉裂、塌陷，“公”字陷落。该滑坡段主要采取 裂缝土体挖出回填、浅层排渗暗沟、修复纵横向排水沟、坡脚护砌支挡、2 1 o m 高程设8 口排水竖井结合水平i l 排水等措施治理。工程投资2 6 0 方元，目前尚 无变化。 9 ) 一9 8 ”滑坡：1 9 9 8 年9 月发现，位于分洪道右岸桩号1 9 + 1 0 0 1 9 + 2 0 0 之间，在1 6 o m 平台以下坡面出现多道裂缝，最大的一道长约4 8 m ，最大缝宽 2 c m 。该滑坡段位于切岭最大切深处，坡顶高程3 2 0 - 3 3 。o m 。坡脚没有护砌， 受水流冲刷影响，崩塌严重，形成1 5 2 o m 的陡坎。现场探坑检查，可见明显 裂缝深1 3 m 。采取暗沟排水、坡面排水沟改造和修复、坡脚增设防浪墙等措施 处理后，目前无变化。工程投资1 6 8 0 万元。 1 0 ) x 一9 9 9 滑坡段：1 9 9 9 年6 月发现，位于分洪道右岸1 9 + 3 5 0 桩号处， 该段坡面出现多道裂缝，坡面裂隙发育。采取排水盲沟、增设坡面及坡顶排水 沟等措施治理，工程投资4 0 0 万元，目前无变化。 3 4 边坡现状及存在问题 为配合本次初步设计，2 0 0 0 年7 8 月和2 0 0 1 年8 月对本次治理段切岭边 坡现状进行了调查，主要调查内容有以下几方面：边坡表面渗水、裂缝发育状 况；边坡植被现状；坡脚防浪墙的现状长度、损坏长度( 墙体开裂、倾斜) 、未 做长度，以及防浪墙的墙顶高程；现状排水沟的损坏长度( 砌石破坏、基土淘 空) 、倾斜坍塌长度等。主要调查成果见表1 、表2 。从表中可以看出： 1 ) 排水沟 左右岸已建排水沟基底淘空破坏1 7 0 9 2 m ，表面浆砌块石砂浆老化破坏 4 8 1 9 7 m 2 ，倾斜9 8 5 m ，倒塌4 1 9 m 。 2 ) 防浪墙 现状防浪墙长1 0 2 8 2 m ，顶高程约9 8 m ，其中基础淘空破坏长2 5 1 7 m ，墙 体开裂长6 5 8 l m ，倒塌2 4 m 。左右岸坡脚未做防浪墙长度1 6 3 8 m 。 3 ) 护坡 现状防浪墙以下坡面护坡长5 6 4 m ，护坡块石塌陷7 3 1 m ，防浪墙以上未做 块石护坡。 4 ) 坡面植被 现状渠道两岸边坡表面由荆条、松树林或草皮保护，护面荆条生长茂盛； 松树林坡面生长稀疏，水土流失严重；受放牧影响，草皮损坏严重。其中雨淋 沟7 7 4 6 m 2 ，牛洼坑7 8 4m 2 。坡面渗水面积达1 2 5 4 5m 2 。 5 ) 坡面裂缝 调查表明，桩号1 9 + 2 0 0 - 2 0 + 2 0 0 之间，两岸坡面裂缝较多，其中比较明显 的有：左岸1 9 + 6 0 0 1 9 + 7 0 0 段，一条裂缝长1 5 m ，宽0 0 7 m ，弧形，两头向 下；左岸1 9 + 7 0 0 1 9 + 8 0 0 段有一条长5 m ，宽o 0 2 m ，形状自上向下；左 岸2 0 + 0 0 0 - 2 0 + 1 0 0 段，出现多条不规则顺水流向裂缝，宽o 0 2 m - o 0 4 m ；右 岸1 9 + 6 0 0 1 9 + 7 0 0 段有两条长约2 0 m ，宽o 0 2 m - q 3 0 3 m 裂缝，呈弧形，两端向 下，首尾错开，基本平行，坡面有蠕变现象。 6 ) 其它 右岸桩号1 8 + 3 5 0 处有一较大雨冲沟，宽约2 o m ，深o 3 m ，贯穿坡面至纵 排水沟，长约3 0 m 。桩号2 0 + 3 5 5 处有一宽约3 o m ，深约o 8 m ( 最深处1 s m ) 雨冲沟，贯穿整个坡面至防浪墙，长约4 0 m 。 调查资料显示，驷马山分洪道切岭段边坡存在问题较多，己建边坡治理工 程损坏严重，急需维修加固，以保证驷马山工程的正常运行。 7 馨螫鲻鲻鲜鲜 鲻螺鲻鲻鄹蜊 霸霸霸s墨枯 墨霸霸枯霸霸 磐 妲 悼阻悼m悼悼博 烬博博悼博 唇搔蜃屠属露 蜃属露属唇譬 e 磐h _h - 融h h _h _*h - 串*牛h - 蹙 t 忙忙 鼍 稆妊蜒辩忙姆辩扭忙 - 回 埕 h蝌 - 恻恻恻恻恻 】田| 】恻 恻删 栅 钆k钆钆k钆l虬 l* 鞋娶娶辎g氍氍聪g 罄鹚起籀鹅鹅粥璐鑫辕 挝鼎爨癣螟爨蜒霹霹 *描* 枯挫挫盎枯鞋鞲蜷鞋 叫 u叫 叫叫 uj j 螫疆嚣磐婴甥 登 蜚磐 蹙型璀型赠臻赠裂型 划 怔 嚣 馘 脚田】i 拯 l 援控逝盘埕盎蠢盘援 靼 啦 型 艮l 昌控 j 掣雕 娶 啦 黑 】驾建 鲻 蝌 *爨震 霸 $ * 忙 怛 忙擐檄 螂 叫叫 磐理 型型 拯援 鲜 蠡裂3 霸 ， 塑 瞩蜂 裂 埕 蟛越 g鲁 一一 起 逭 ，童x 爆 暮耋 * 辑 啬 捌 鼎唰 ! i 搿驿 8 咀嗣崔5一 霹 * 州甜名 8 枯 = 嘟 | 螺 一 番 盖3 g 一 目蟮一 8昌 凿墓鼍 寸n 霹 蔼鬟3 幂 蜓 兰3 磊 。 g 去 了 七 8 d 。 量 8 o。 g 8g 。 。 一 仝 壹 仝1 昌 荤晕 鬟 空 暑 2 晕 暑莩景 晕 占 兰 毒 圭 毒 卫 竺 兰 兰2 丧 譬= 22 苫3 巷 占占占占苫 8 3 女 童毫 占 宝8 午牮 是导宾导 壹 罕 芸 望 壶 毒 要=圭 占志 掣 土 2 一 ：2 _ 一 一一 心 ：2 一 = 2 一 ：2 爿 占 昌 ! 僻黼器雅h斟磐辩孵08+l下86+=v辞磐器世刈测警目一mj回器 霹 蒜 捌 鲻 4 巨 皇鼍哆鼍 毒 1 1 辑 o。 g 。 持 忙 t l 喧挺枢 帽根 犀 辫塑 强 蝰 蠲 戳 裂 口 叫 拯 犀 磐 裂 蝌 臻镂 彰舡h * s 疆 划 辨 赠镂 避 盎控坯 峨 蕊援 鳇 一 目 - 目言 长 n n 糕憾 糍f出 鲜鲜 伽辅 再 霸霸 融怔 番 捌 1 1 垛 幛 n剁n 忙 雇饺 杯 妇鲜憾橱糕 霸鳝 蝌 轷 譬霸s$ *犀器唇 怔h _*h - h _ 鲻忙谁榧忙妞 强 蠡鬟3 霸 ， 鞲蜂 磐 型 拯 半世 g妲 ， 3 x 姻 芝錾 * 世 话 翊 巅卿 爸菱| 童 蜒 * 蔼鬟3 霉 蒜 兰3 蓉羹s 霹 篙 菇裂3 辑 蜒 嵩3 。 宕 o。 8 8 。 g 。o 8 。 品 暑 暑8 l 鲁 仝 毒 = ：b 占占 a 星宝 _ 言 t 占 苫 要= 一 要 7 占 苫0 g 一 冠是 g 仝 2 高导寮82 g 薯 苫 一 圭 一 = 一 小 ：21 袁矗矗去土土 望 ：2：2 蚶 占占占苫占占占 毫 星g2 昙 景基82 g 器暑喜 矗击 芏 去志去 h 一一 ! 一 2 一 2 一一一 2 僻糊器氍h蹦簿铎察ooo+=006+=v磐器世怕测*工5示j胛群 第四节本文研究内容 本文重点对切岭段i ，7 4 “滑坡的成因、排渗效果及稳定性进行了较全面的分 析研究。i 7 4 4 滑坡是驷马山切岭段最发生的滑坡，滑坡发现后，工程管理部门 立即进行了综合处理措施，并坚持进行现场观测。1 9 7 9 年、1 9 8 2 年分别设置了 1 2 孔、1 0 孔共2 2 孔测压井。1 9 8 2 年在滑坡体上作深层的竖井结合水平排渗孔 排渗处理措施，打水平排渗孔8 孔，竖井3 口，平面布置见图1 。工程管理部门 自1 9 7 9 年以来积累了大量的现场观测资料，本文对i 一7 4 。滑的工程勘探资料、 现场观测资料进行分析、计算，认为采用竖井结合水平孔的深层排水措施，拦 截地下水补给源，降低地下水位，土体强度提高，滑坡体稳定状况得到明显改 善。 竖井o i 7 托q - f f li ，。 1 0 1 0 1 8 # f 测压管 i ：n j 滑坡裂缝 图1 滑坡段排渗系统平面布置图 1 0 gojlii叫l 4 il“=_l，_lll，il 第二章滑坡段工程地质水文地质条件 第一节工程地质 根据工程地质勘探。1 ，滑坡段地层有第三纪上新统( ) 、第四纪上更新统 ( q 3 ) 、第四纪全新统( q ) 等三套地层。由老而新分述如下： ( 1 ) 硬粘土( n 。) ：白色、灰白色，表层为黄绿色。坚极坚。含大量不 规则钙质结核，甚至成层分布。与上复层成断层接触，接触面附近已片理化， 有顺倾向擦痕。接触面波状不平，多有厚度为数厘米到3 0 余厘米的软泥。 ( 2 ) 下蜀粘土( q 。) ：黄色、综黄色，为超压密裂隙粘土。坚极坚。厚 层，无层理，裂隙面多有白色油腻状次生粘土充填。 ( 3 ) 重中粉质壤土互层( 如) ：。分布于q ，土层上部，黄褐及狄黄色。强度 中硬。稍湿湿。 滑坡段切岭深度约2 0 m ，地质剖面见图2 。切岭坡顶堆有l o 余米高人工堆 土，堆土松散，与老土接触面没有清基。有一层耕植土或沟塘淤泥，厚度不等。 n 2 图2 滑坡段地质剖面图 第二节水文地质 滑坡段堆土原地面高程为1 8 0 7 2 2 o m 。原地面上有两口水塘并存在0 2 l - 5 m 厚的淤泥或淤泥质轻壤土，堆土疏松且含水量大，堆土与原地面的接触面 上形成潜水含量丰富的地下蓄水池。在堆土及q 。上部的中粉质壤土层中分布的 潜水，无压且具自由表面，受大气降水及高高程处的沟、塘、水田等地表水补 给。 下蜀粘土( q ；) 及中重粉质壤土互层( q 。) 由于裂缝、裂隙的存在，渗水和 降雨汇集在其中，同时由于粘性土排水条件差，裂缝、裂隙中的裂隙脉状水水 头逐渐抬高，形成较大的渗透压力。坡体中裂隙发育，特别是近似垂直方向的 张拉裂缝的存在，使得地下水下渗至n ：的顶面，硬粘土( n ：) 排水条件更差， 地下水顺裂隙面和接触面运动，使得接触面附近可能成为地下水渗透的通道。 在地下水及风化营力的作用下，粘土结构原有的联结遭受破坏，使得土体的抗 剪强度降低，特别是在n 2 层与q 。层的接触面附近层顶面上有数厘米到3 0 a m 厚的软弱层，湿度很高，土体的抗剪强度更低，极不利于坡体的稳定。 第三节水文气象及地下水运动规律 引江水道渠底高程为3 5 米左右，渠水位一般控制在8 o 9 o m ，最低为 7 o 】i l 。当地2 月底9 月份降雨较多而在5 8 月份降雨强度较大。 从坡体地下水位的变化情况看，在3 1 0 月份坡体地下水位较高，一般情 况在2 3 月份地下水位就开始上升而在1 0 月底1 1 月份地下水位呈下降的趋 势。 作者对1 9 8 2 年以来实施竖井结合水平孔排渗措施后的坡体地下水位变化规 律进行了分析”1 ，结合坡体地下水位变化情况和当地气象条件，通过对急降雨过 程和缓降雨过程的比较，得出了以下结论：当坡体地下水位较低时，降雨能引 起地下水位较大的上升；反之亦然。缓降雨过程中下渗的雨水较多；急降雨过 程中大部分的雨水顺坡面流向截排水沟流走，较小的部分下渗至坡体中转变为 潜水，但急降雨过程能引起地下水位上升在短时间内较高。在高地下水位情况 下降雨下渗产生的地下水补给地下蓄水池较多；在低地下水位情况下而无降雨 补给潜水时，地下蓄水池又反过来补给坡体地下水。在引江水道开挖前原先的 水田和沟塘未能清基而形成地下蓄水池，起着实际的地下调节水库作用，这也 是滑坡段地下水特别丰富的原因之一0 1 。 坡体内地下水位的分布和地下水的流态十分复杂，一方面渠水位比坡体地 下水位低，地下水渗流从坡体流向引江水道，并主要沿着裂隙面、结构面及下 部接触面上流动，由于渗流的存在而产生渗透力，不利于坡体的稳定，在稳定 分析中必须计及渗透力的影响；另一方面在坡体内设置了竖井结合水平孔的深 层排水系统可以排除地下水，降低了地下水位，使坡体表面原有的出渗点高程 明显降低，目前坡体表面没有逸水现象，排水措施使得地下水的流向流态十分 复杂。地下水的补给主要是通过大气降雨，降雨既补给坡体给地下潜水，又补 给地下水库，同时地下水库起着调宵作用，不断地补给坡体而使得坡体地下水 总是保持在一定的水位上。 第三章土体的物理力学性质及滑坡原因分析 由于切岭段地形、工程地质、水文地质条件的复杂性及其硬粘土边坡的稳 定性和破坏规律的特殊性，致使形成滑坡的原因十分复杂，现结合土体的物理 力学性质对滑坡的原因分析如下： 第一节土体特性的影响 切岭滑坡段主要分布有黄色及灰白色硬粘土，硬粘土的物质成份主要特点 是：粘粒、粉粒含量多：以s , o 。、a l 。q 3 、f e z q 。为主要化学成份；以蒙脱土、伊里 石为主要粘土矿物成份。使得土体具有一定的亲水性、吸附性、胀缩性、风化 性、裂隙性和强度衰减性。土体的物理性质指标、化学成份及矿物组成。”见表3 、 表4 。 表3土体的物理性质指标表 含水量湿容重干容重液限塑限塑性 土粒组 o 0 5 土类 2 0 0 5 p o 时，土样被压缩。在这一固结聪 力下剪甥，黻粒与鬏靛阕产生耨豹霞移，互耪靠避，熬抗剪强震翻涟羞垂巍 箍力的加大褥明显增大，如图中cb 斜直线。 由此可见，膨胀土的超阐结性对于工程所产生的影响是显著的。为了正确判定 地基、边坡竣围岩的天然固结状态，嗣进能够比较准确地估算谯新的外荷作用 下，膨簇主嬷基懿滚洚爨，瑷及势轿穗基、逮缓袋鬻砉粒强度黪绥等，在王程 实践中，一般是通过测定膨胀土的先期固结压力r 和超固结比c ，来进行研究 的，这一研究很有实际懑义。 关予熬天然霹结状态，般聚愆室蠹试验测定士熬先翅溺结压力( r ) 与土的彝重压力( ) 的 篷来谶行羯鄹，p o p q = 0 ，称为超固结毙 或先期固锚比。 当p 。 p o 对，c ， l 为超固结土； 当p o p o 霹，c ，l 秀菱搴霾绥主； 当p 。 7 o1 053 5 o5 7 o7 06o5 o743 02 4 1o7 06 o0 03l93 5 、本文结果与电横拟试验结果的比较 电模拟试验 5 取主滑面作为试验断面，坡体内最高地下水位为2 0 7 0 米， 渠水位7 0 米。土体渗透系数k 取6 7 1 0c m s ，渗透控制点为自渠坡角至渗 水边线水平距离，也即l # 、7 4 高程附近。 从排渗量角度，根据理论计算的结果，竖井结水平排渗孔的排渗量为 0 = 4 2 0 3c m 3 s 反算坡体综合渗透系数为3 0 i 0 一6 0 i 0 1c m s 左右。从地 下水位的变化情况看，将14 6 4 、7 4 1 2 4 断面与电拟试验的井间断面的地下水位 线点绘在同一张图上，1 。6 。、7 ”1 2 4 断面的实际地下水位线除局部大多高于井 间断面处电拟试验的地下水位线，也就是说竖井结合水平排渗孑l 的排渗效果并 未能达到电拟试验的结果。 图5 地下水位下降等值线圈 同时还要指出电拟试验采用的井间距离为2 0 m ，而实际井间距离为1 2 1 6 m 。 造成这种结果的主要原因是坡体实际条件远较电拟试验的试验条件复杂，土体 不均质、复杂的地形条件，特别是裂隙和地下水补给来源很难在电拟试验中模 拟1 。 第六章驷i 一7 4 滑坡段稳定性分析 第一节滑坡段稳定性状况 驷i 一7 4 滑坡段，1 9 7 6 年削坡减载处理后滑动体仍在缓慢滑移，1 9 8 2 年和 1 9 8 8 年采取了竖井结合水平排渗孔的深层排水措施，目前坡体未发现变形和裂 缝发展。据1 9 8 8 年滑坡稳定调查静探资料“1 ，滑坡段竖井及水平孔附近土体的 强度已有提高，p 。小值一般在1 5 2 5 k g f c m 2 以上，原先存在的软弱面在静探资 料中反应不明显，说明在软弱面上土体强度提高较多，同时个别点的静探资料 p 。小值只有5 6k g f c m 2 ，说明竖井结合水平排渗孔排渗引起的土体强度改善是 有一定范围的”“。 第二节滑坡段稳定计算分析 据滑坡段的勘探资料，驷i 一7 4 4 滑坡存在软弱层，即q 。与n 。接触面上土体 强度较低，滑动体滑壁较陡，与水平角6 5 。，通过上部q 。、q 。土层，滑动面为折 线。采用不平衡推力传递法计算，在稳定计算中计及地下水渗流作用的影响“1 。 土体强度指标通过试验结合反算的方法确定，反算时假定在深层排渗处理前滑 动体处临界状态，通过反算发现，环剪仪的残余强度值与实际情况相符。计算 简图见图6 。滑坡推力的计算公式为3 ： f 。= k ( w i s i n o i + q 。c o s 0 i ) 一( c i l i + w i c o s 0 i - - u i - q i s i n o f i ) + f i 一1 i i i i 1 而v 。= c o s ( 0 i 一。一0 i ) 一f is i n ( 0 。一0 i ) 式中：f 。第i 块土体的新剩余下滑力； f 。第i 块土体的上面一块( i i ) 滑体的剩余下滑力； k 安全系数； w 广第i 块土体的重量，其中地下水位以下，坡外水位以上的土体， 当计算滑动力时采用饱和容量