2004年四川省宣汉县天台乡滑坡分析.docx

四川省宣汉县天台乡滑坡研究（2004）1. 滑坡基本特征1.1滑体特征天台乡滑坡属特大型基岩顺层滑坡。滑坡由前向后、由中间向两侧逐级分块滑动，形成典型的“槽脊相间”地形。1.2滑带特征滑体沿泥岩强风化与中风化接触带产生滑动，形成明显的滑带。滑带土为棕红色粘土或粉质粘土，湿度大，角砾含量高，具有磨圆、擦痕现象。1.3滑床特征滑床由基岩构成，为侏罗系中统遂宁组(J2sn)的暗紫红色砂质泥岩和浅灰色泥质砂岩。滑床面后陡前缓，前部顺层滑动，坡度5-7度，后部切层，坡度渐变为20-40度,主滑方向95度。空间上，滑体的厚度变化较大，总体为后部厚，前部薄，滑坡后部的滑体厚度多在35-45m，滑坡前部的滑体厚度一般为20m左右;在横向上，滑体厚度的变化趋势是中部厚，北部次之，南侧薄;滑坡滑动的距离和解体程度都是前部远大于后部，中部大于两侧部位。综上所述，滑坡有如下特征: (1)滑面倾角很缓，只有7-10度； (2)厚度不大，两侧10-20m，中部20-30m； (3)分块特征很明显； (4)变形和破裂过程较长(2004年9月5日15点一23点)，但下滑时间很短； (5)滑后原始地形坡度变化不大； (6)运动方式特殊，虽然总体方向具有一致性，但各块的速度、方向差异性较为明显； (7)具有“后推前”推移式特征。2. 滑坡区域水文地质特征2.1地形地貌山体是由侏罗系中统遂宁组砂岩和蓬莱镇组泥岩构成，因此两种岩性的差异导致砂岩地段形成陡壁，泥岩地段形成缓坡，从而构成台阶状斜坡地形。2.2地层岩性基岩为侏罗系中统遂宁组J2sn，岩性以棕红色、紫红色砂质泥岩、泥质粉砂岩为主夹数层紫灰色、紫红色细粒石英砂岩。砂岩主要分布在下部，可见小型斜交层理和细缓波痕，砂质泥岩主要分布在上部，含零星灰质团块和虫迹，水平层理发育，云母片沿层面富集。底部为棕红色、紫灰色细粒长石石英砂岩，常具斜层理，底面有时较平整，有时坑洼不平，并含下伏层之泥砾，厚度在5m以上。2.3地质构造天台乡滑坡的区域构造部位在扬子地台西北缘，川东凹褶带与大巴山褶皱带的交界处，滑坡所属级构造部位为五宝场背斜东翼和平楼山向斜之间。受构造作用的影响，滑坡区泥岩层的构造节理和风化裂隙发育，裂隙较为平直，间距一般2-3m，岩石多切割成块体，斜坡的完整性较差。砂岩层裂隙总体上不发育，地貌上常常构成陡崖，斜坡的稳定性较好，而在河谷岸坡卸荷带，砂岩层裂隙相对发育，间距一般2-3m，岩石多切割成巨大的块体，裂隙面较为平直，局部块体松动呈危岩状。2.4水文地质特征滑坡后，根据钻孔揭露，滑坡区存在上下两层含水系统。一是以滑床为界，滑坡松散堆积层中赋存孔隙潜水;二是滑床砂岩中赋存基岩裂隙水。由于滑坡解体，由泥岩及块碎石夹粉质粘土组成的上部坡积层强烈滑移破坏形成大量的裂缝，成为相对富水的含水层，赋存潜水;由于滑带土均为粘性土，饱水而不透水，使得滑带土构成其隔水下界，而下部砂岩裂隙成为相对不富水层。受滑坡后地形、坡度、裂缝发育、以及渗透差异性的影响，滑坡后部地下水梯度较大，流速较快，水位埋深大，而前部地下水梯度较小，流速较慢，水位埋深小，出现积水湿地，前缘剪出口一带是地下水的排泄带。3.滑坡变形破坏特征及形成机制3.1滑坡变性特征滑坡中前部为强烈位移区。滑移位移达80-140m,中部滑色段位移最大。与主滑方向一致的纵沟多被挤压变形，局部积水；与主滑方向垂直的横沟保持原样仅仅沟壁局部坍塌。中部位移区滑移并不充分，水平滑距20-50m,垂直滑距5-25m,与强烈区方向基本一致。后缘拉裂区受主滑所致，变形微小。3.2滑坡形成机制3.2.1滑坡成因分析内部因素：1）地质条件：上部为坡积层及强风化泥岩(构成滑体的主要岩土体)，下部以中风化砂岩为主(构成滑床的主要岩体)。滑床基岩(砂岩、泥岩)顺坡向倾向东南110度，前部倾角8-10度，后部倾角10- 15度。岩层呈向前河倾斜的“平板”状，构成易滑的地质块体，易产生顺层滑坡。 2）滑坡区地形为三面临空的台状斜坡地，台面坡度15-30度。前缘为河谷岸坡，坡度55-70度，滑坡体剪出口位置高于原河床约45-64米，滑坡体前方无阻滑段，临空条件良好。坡面发育4条深切大冲沟，滑坡前局部沟底可见基岩(砂岩、泥岩)出露，沟水对地下水可以直接补给。坡面分布大量梯田、大小26个水塘。在大暴雨条件下，地表天然排水系统排泄能力不畅时，极易产生大面积的积水成为地下水的补给源。外部因素：虽然天台乡滑坡在其内因和地形上具有了产生滑坡的可能，但按照传统的极限平衡理论，在近水平的基岩坡体中发生如此大规模的滑坡是不可能的。暴雨是诱发该滑坡的主要外部因素。前期降雨使坡体充分饱水，特大暴雨产生的径流使冲沟产生多处垮塌、沟边树木倒塌堵塞沟道，致使沟水漫流，滑坡区农田、水塘大面积积水下渗，致使坡体风化裂隙发育的泥岩层逐渐饱和，由于泥岩渗透性差，坡体中的水不能及时排出，软化了其力学性质，加大了坡体重度，与此同时地下水渗入裂隙后，在裂隙中形成了较高的静水压力和在滑面产生了较高的扬压力，当前部临空的条件下，静水压力和扬压力二者联动使得各滑块体先后启动，从而产生了以后退式为主的多级平推式滑坡模式。3.2.2滑坡过程分析 降雨对滑坡体的作用是一个动态的过程，随着降雨强度的变化和降雨历时的增长，滑坡体的变形特征也在不断地发展变化。因此，根据降雨入渗特点及其对滑坡的影响情况，可分为如下三个阶段: (1)降雨入渗，坡体浅表部坡残积层逐渐饱水阶段:由于排水不畅，降雨的初期阶段，滑坡区内地表水主要通过坡体浅表部的坡残积层逐渐下渗并使其逐渐饱水。 (2)雨水渗入泥岩构造裂隙阶段:坡体浅表部坡残积层饱水后，由于持续降雨，促使下渗的地下水通过泥岩层中的构造裂隙向坡体内部流动，由于完整的泥岩岩块透水性较差，渗入泥岩中的地下水主要通过裂隙通道下渗，并逐渐使裂隙充水，并使裂隙周围岩体强度因软化而降低。 (3)滑坡分块滑动阶段:泥岩层中裂隙充满水后，被裂隙切割的岩块受力图如图3-4所示，A, B, C分别代表由裂隙I, II, III切割的次级滑块。裂隙充水后不仅会对前一滑块(裂隙I对滑块A)产生静水压力，同时也会对其后一滑块(裂隙I对滑块B)产生与之大小相等，方向相反的静水压力)。由于滑体厚度基本相同，且滑面近于水平，滑块B, C边界所受的静水压力基本可相互抵消(即YH,- YH )(见图3-5)，故图3-4中并未把裂隙II和III内的静水压力画出来，但它们是存在的。最后真正只有滑块A后侧边界会受到近水平的静水压力(见图3-4)。由于滑块A本身具有良好的临空条件，因此其在后侧裂隙静水压力和底部扬压力的共同作用下，滑块A首先被平推出去。滑块A启动后，其后侧裂隙中的水头迅速降低，空隙水压力迅速消散，滑块滑动一段距离后(通过现场留下的地物标志实测，天台乡滑坡前部滑块运动距离140-150m)自行制动。因此，天台乡滑坡前部滑块前缘部分冲入前河堵塞河道，其中后部仍留在坡体之上。4.滑坡治理方案根据天台乡滑坡的成因机制、稳定现状及发展趋势，制定了“坡面平整+排水工程+支挡工程”的治理方案。4.1坡面平整工程对滑坡区的山脊和突出的山包进行适当的削方回填拉陷槽、凹塘以及大裂缝，其目的是保证排水系统通畅，有效降低地表水入渗量。4.2排水工程4.2.1地表排水工程对滑坡原有的4条冲沟进行疏通，将其改建为大断面的浆砌石排水沟，并布置16条支沟与之有效结合构成地表排水系统。同时还要注意以下问题：1） 滑坡发生后，滑体松散、沉降量大。一方面要求要对排水沟结构优化、增强沟底柔性，可在沟底铺设250mm厚的钢筋混凝土板；另一方面可对沟底进行换填或夯实处理。2） 排水沟易于汇集地表水，因此需在其侧壁每隔2m设置孔径20cm斜率5%的泄水孔，泄水孔外侧设反滤层。值得注意的是，泄水孔不易过高，否则不利于汇水，也不宜过低，过低沟内水易倒灌。3） 局部滑块以沟谷为临空面滑动，此地段需采用钢筋混凝土沟壁代替浆砌石沟壁。4） 部分沟段纵坡率可能较大，需要进行消能和加糙处理。消能可在沟底设置跌水并加设消能井；加糙可选用棋盘式的加糙方式。5） 排水沟的出水段易放置在基岩上，若放置于松散的土层之上，易掏蚀沟底。4.2.2地下排水工程滑坡发生后地下水水头高约占滑体高度的1/3，滑体前部出现积水和湿地，因此需设计地下排水工程。 根据地下水水位等值线图，在滑带一下的砂岩层布置南侧和北侧两条地下水排水廊道，排水廊道硐顶布置竖向排水井群。南侧设置成T形，北侧设置成直线形，排水廊道总长1500m，高1.8m、宽1.5m的矩形截面。排水廊道采用毛洞，仅在局部作一定支护。竖向排水井群孔间距15m,设计直径220mm,中置108mm排水花管，在孔壁与花管之间投砂砾石透水层。同时排水廊道布置也要遵循以下几个原则：1） 由于地下水由后缘向前缘流动，因此排水廊道应布置在滑坡体中后部。2） 排水廊道的作用是拦截并排出地下水，降低地下水水位，因此排水廊道应尽尽量与地下水流动方向垂直。3） 排水廊道最好布置于地下水水位线由密集变为稀疏的地方（即水力梯度由大变小的地方），便于汇水。4.3支挡结构工程4.3.1抗滑桩工程根据稳定性和推力计算结果，在滑体前缘中部以及滑坡体北侧各布置一排抗滑桩。根据基岩埋深不同，共设计4种抗滑桩，截面尺寸均为2m（宽）x3m（高）。1型抗滑桩长30m,受荷段长21m,桩间距6m,共24根; 2型抗滑桩长30m,受荷段长20m,桩间距8m,共8根; 3型抗滑桩长34m,受荷段长24m,桩间距8m,共4根; 4型抗滑桩长25m,受荷段长17m,桩间距8m,共32根,总计66根桩。4.3.2桩板墙工程南侧滑坡