【doc】云南昭通市盐津变电所滑坡成因及治理措施

1、云南昭通市盐津变电所滑坡成因及治理措施第18卷第4期2007年12月中国地质灾害与防治thechineseumalofgeologicalhazardandcontrolvo1.18no.4dec.2007云南昭通市盐津变电所滑坡成因及治理措施赵春宏,刘振波,朱宾勤,崔大勇(云南省电力设计院,云南昆明650011)摘要:2005年7月,正在施工中的220kv盐津变电所北面斜坡发生滑坡,直接危及到变电所的安全.针对该滑坡的特点,采用抗滑桩结合排水沟措施进行整治,累计增加工程费用约1500万元.文章在阐述该滑坡体岩土工程条件的基础上,分析了其形成条件(坡体结构,下伏泥岩工程地质特性,降雨条件,工程

2、荷载因素)及成因演化机制.认为该滑坡经历了蠕变,剪切,滑动破坏3个阶段,且蠕变阶段塑性变形特征明显,具有较宽的塑性变形区域.最后对该滑坡提出了抗滑桩结合排水沟的治理方案.经验证,该治理措施是安全有效的.关键词:盐津变电所滑坡;成因分析;治理工程措施;云南省昭通市文章编号:1003-8035(2007)04-o40-05中图分类号:p642.2文献标识码:a1滑坡概况220kv盐津变电所位于云南省昭通地区盐津县,公路距离盐津县城约1lkm.该工程属昭通北部输变电工程的枢纽变电所,与220kv大关变电所,220kv镇雄变电所共同构成昭通北部输变电220kv环网工程.该变电所工程于2003年1012

3、月进行可行性研究,2004年11月破土动工,2005年3月完成场地平整,挖填方量总和约计15.2万m3.2005年5月,由于砌筑毛石挡土墙的石料供应不上,暴露长达3个月之久的西南侧挖方边坡拐角处,发生上部覆盖层顺下伏基岩面滑动挤出,部分土体坍塌,斜坡后缘产生宽23cm,深0.51.0m之环形裂缝.2005年7月182013,降雨量达187.4mm.7月19日,变电所北侧填方区斜坡开始发生向北临空面方向滑移,7月20日滑移加剧,导致所内毛石挡土墙拉裂,裂缝位移最大达20em,同时位于斜坡后缘的110kv构架基础下沉量达29em.2005年812月对两处滑坡采用抗滑桩进行处理,2005年12月28

4、13,220kv盐津变电所建成投运.盐津变电所滑坡,尤其是北侧填方区的滑坡直接威胁着220kv盐津变电所及110kv出线终端塔的安全,引起了云南省电网公司的高度关注.据现场调查,北侧填方区滑坡面积约为150x100m2,厚度约8lom,体积约1215万iil3.属中层巨型滑坡.针对变电所的抗滑,在场地外沿毛石挡土墙布置23根2.5mx1.8m方形截面的抗滑桩,41根直径为lm,底部扩大为1.1m的圆形截面抗滑桩.抗滑桩锚固端长度设计为7m,桩长约1418m.针对110kv出线终端塔的抗滑,布置了8根2.2mx1.m的抗滑桩.此两项工程累计增加工程费用约1500万元.目前抗滑工程已经施工完毕,滑

5、坡体处于稳定状态,变电所投入正常运行.2滑坡体岩土工程条件2.1区域地质构造盐津县地处云贵高原北部边缘,区域地质构造上属于扬子准地台滇东台褶带,北为四川中坳陷区文川东南褶皱束及川中隆起,南为滇黔褶皱区文娄山坳陷褶皱束及雷波隆起.盐津县位于新华夏系四川盆地南部边界及西南边界,为古蔺山字型构造体系的西翼反射弧部分.区域内为强烈侵蚀切割的中高山峡谷地貌,境内地形具有切割剧烈,山势陡峻的特点,属于云南地质灾害发生高频率地区.2.2场地地形地貌220kv盐津变电所场地地形地貌属于高山峡谷区的斜坡地带.该斜坡坡向大致为n5.e,坡体南北向长约200250m,东西向宽约80150m,地形高差为3540m,地

6、形总体坡度为15.20.,该坡体总体地形显示为坡度陡,高差大的特征.收稿日期:2007.02.o1;修回日期:2007.05.23作者简介:赵春宏(1965一),男,云南晋宁人,高级工程师,注册土木工程师(岩土),监理工程师,长期从事工程地质与岩土工程治理研究.第4期赵春宏,等:云南昭通市盐津变电所滑坡成因及治理措施412.3场地岩土层发育情况场地内岩土层主要由第四系(q)土层及下伏三叠系(t)的一套泥质岩组合组成.场地内上覆的第四系(q)覆盖层,按其成因类型可划分为坡洪积型粉质粘土.该层粉质粘土,土质不均匀,大部分地段混有10%15%强风化泥岩,泥质粉砂岩角砾,碎石,粒径以1030ram为主

7、,局部大者6080ram,形状以次圆一次棱角状为主,部分为圆状,岩质软弱,手捏易碎.该土层颜色主要为褐黄一灰黄色,以稍湿,硬塑一坚硬状态为主,部分地段为可塑状态.该土层厚度大多数地段为58m,局部地段较厚,超过10m.场地内下伏基岩为三叠系(t)的一套泥质岩组合,岩性主要为紫红色泥岩,粉砂质泥岩,泥质粉砂岩,粉砂岩,细砂岩,其产出状态为倾向nw345.ne5.,2025.一般情况下,泥岩覆盖于细砂岩之上.从上到下,根据岩石风化程度,可划分为全强风化泥岩,中等风化泥岩,微风化泥岩.其中全一强风化泥岩为紫红色,岩石结构构造可辨,岩质软弱,以土状为主,局部为碎石状,遇水软化成泥,强度迅速降低.表1滑

8、坡体主要岩土层工程特性表table1engineeringpropertiesofmainlayersofthelandslide2.4地下水条件场地内发育的第四系坡洪积型粉质粘土层,富水性能较差,局部地段由于粉质粘土混少量碎石,块石所构成的架空空隙而含水;场地内无统一的地下水位,地下水位埋深0.3010.70m,水位变幅大;基本可判定场地内地下水类型主要为上层滞水,其补给来源主要为大气降水,地下水位变幅受大气降水影响大;同时具有分布极不均匀的特点.2.5地震活动历史上盐津地区地震强度较低,主要受屏山,大关,高县及马边地震带影响,据记载,从公元前26年至公元1971年的1997年间,盐津只在1

9、935年12月发生过一次烈度为6度的地震.境内主要断裂有杉木断裂,牛寨断裂,塘坝断裂,瓦窑嘴断裂.这些断裂均属于非全新活动断裂.根据中国地震动参数区划图(gb183062001),所址工程场地的地震动峰值加速度为0.10g,地震动反应谱特征周期为0.40s.地震动峰值加速度相对应的地震基本烈度为度.3滑坡形成条件分析3.1坡体结构坡体结构就是斜坡或边坡所在岩土体,结构面和结构体以不同形式的相互结合(谷德振,王思敬,1979),简称为坡体结构,也可称为边坡岩体结构.研究坡体结构,主要应考虑结构面和结构体的组合特42中国地质灾害与防治zhongguodizhizaihaiyufangzhixueb

10、ao2007年伏基岩的接触面是软弱结构面,此界面平直,光滑,摩擦阻力小,是极可能的滑面,容易发生松散堆积层沿顺层基岩顶面向下滑动.因此,顺坡向,中等倾角的地质结构,岩土层分界面为全风化一强风化泥岩组成的软弱结构面是盐津变滑坡形成的内在条件.3.2下伏泥岩工程特性盐津变电所下伏泥岩形成时代为三叠系(t),归属为云南红层,岩石矿物组成中以粘土矿物为主,为泥质结构.一般而言,岩石中的粘土矿物含量对岩石的物理力学性质及工程地质条件影响很大.粘土矿物含量越高,岩石强度越低,亲水性越强,抗风化能力越弱.如滇西红层泥岩具有风吹即散,一年变土的风化特点.反之,粘土矿物含量越低,岩石则越坚硬,强度越高,抗风化能

11、力越强.根据对该变电所钻孔岩芯的野外观察,13晒雨淋后,泥岩岩芯常分离成薄片状及碎屑状,反应时间短,成土时间快,风化形成的土体具有土质均匀细腻的特点.室内试验结果表明,该处下伏泥岩具膨胀性,其自由膨胀率为47.9%一52.1%.参照国标膨胀土规范划分,属于弱膨胀潜势膨胀土.从上述现象可确定盐津变泥岩具有亲水性强,抗水性弱,透水性弱的水理性质及崩解性强,抗风化能力弱特点.3.3工程荷载因素220kv盐津变电所原始地形坡度约15.一2o.,采用二级平台布置方案,场地平整时,挖填方量总和约计15.2万iil3.最大挖方高度为11.8m,最大填方厚度为12.1m;其中总填方量约7.6万iil3,填土总

12、荷重大约为l4万t.场地平整一方面改变了坡体的原始地形和应力分布状态;另一方面巨大的填土荷载加在斜坡体后缘,增大了坡体的下滑力,导致原有坡体下部的支撑力不足,从而导致斜坡变形失稳.因此,斜坡后缘的填土加载是滑坡形成的外部动力条件.3.4降雨降雨是滑坡发生过程中最活跃,最积极的诱发因素,往往成为斜坡失稳的决定性因素.大量统计资料表明,多雨年份滑坡发生频率和规模高于正常年份,多雨季节是滑坡集中发生的时期.盐津地区雨量充沛,历史年均降雨量为1172,0mm.连阴雨为主,间或有大雨,连阴雨具有持续时间长,降雨量大的特点.盐津变电所自2004年11月动工以来,降雨天数占施工天数的65%以上,而2005年

13、7月182013的3d72h之内,连续2d暴雨,1d大雨,最大13降雨量达87.4mm,72h累计降雨量达187.4mm.3d降雨量约占历史年均降雨量的16%之多.集中性的强降雨,具有雨量大,下渗速度快的特点.大量雨水的渗入,不仅导致上覆堆积层与下伏泥岩之间的软弱结构面水理软化,且使致软弱结构面上的孔隙水压力上升,有效应力降低.同时,雨水的人渗直接导致斜坡岩土体饱和度增加,吸力锐减并引起抗剪强度大幅下降.持续的暴雨还可引起地下水位上升,或在弱透水层或隔水层以上出现瞬态地下水流.因此,当持续降雨的历时和强度超过一定限度时,则可造成斜坡失稳.从上而言,降雨是盐津电所变滑坡发生的最主要的诱发因素.4

14、滑坡成因演化机制分析该滑坡类型属第四系松散堆积层滑坡,最可能的滑面就是上覆堆积层与下伏泥岩之间的软弱结构面,滑动方式为推挤式.填土的加荷作用加大了的坡体的下滑力,在持续暴雨条件下,由于上覆堆积层松散,透水性较强,而下伏泥岩粘土矿物含量高,遇水明显软化或泥化为相对隔水层或弱透水层,雨水垂直人渗,软弱结构面发生水理软化,坡体含水饱和,抗剪强度指标下降,与下伏泥岩之间的抗剪性大幅降低,从而产生滑坡.该工程在2004年12月底,场地填方量接近完成时,施工单位发现毛石挡土墙产生明显变形,一直进行毛石挡土墙的位移监测,监测数据表明坡体向北位移一直未停止,并具有雨天增大,晴天减缓的特点,累计最大下滑位移量约

15、293mm.反映该滑坡变形破坏的过程具有明显的塑变期,在滑坡运动前已具有明显的蠕变位移区.进入滑动阶段后,降雨沿土体裂隙渗入滑动带,充水承压形成泥浆润滑带,滑坡推力剧增而导致滑坡发生.该滑坡变形破坏过程大体可划分为3个阶段.4.1蠕变阶段伴随剪应力集中产生蠕变挤压的过程可称为塑性变形过程.蠕变初期肉眼不易发现,但是,其后缘边坡表面开始出现裂缝.4.2剪切阶段随着斜坡岩土体蠕变位移的增加及剪切带应力集中,逐步将岩土体剪切破坏形成连贯的剪切面过程.即剪切破坏,剪应力释放.4.3滑动阶段当剪切面全部贯穿后,完整的滑坡第4期赵春宏,等:云南昭通市盐津变电所滑坡成因及治理措施43体形成,滑体沿滑面滑动.

16、该滑坡变形破坏过程符合工程软岩滑坡的特点,3个阶段都比较明显.特别是蠕变阶段塑性变形特征明显,具有较宽的塑性变形区域,滑坡发生前兆迹象明显,滑动速率缓慢.5滑坡治理5.1治理工程措施滑坡体的整治措施一般包括排水,减载,支挡及改善滑带土的力学性质等.该滑坡体的坡面总体坡度基本一致,滑坡体厚度与覆盖层厚度基本一致,但由于该滑坡体为第四系覆盖层的松散堆积体滑坡,因此不宜采用预应力锚索(锚杆),反压阻滑以及灌浆处理滑带土等措施对滑坡进行加固处理.根据盐津变电所滑坡的形成机制,滑坡体岩土工程地质条件,治理方案以支挡措施为主(选用抗滑桩,并结合地表排水沟进行整治.根据建筑地基基础设计规范,本工程设计为甲级

17、建筑物,其滑坡推力安全系数取1.25.采用规范规定的不平衡推力传递系数法用典型剖面进行滑坡推力计算,作为整治工程设计依据.埋设抗滑桩.根据下滑力的大小,施工抗滑桩,抗滑桩进入滑动面以下的长度与滑动面以上的滑体厚度相当.抗滑桩的设计不考虑桩前被动土压力,按悬臂式抗滑桩进行验算.在场地外沿毛石挡土墙布置23根单排2.5m1.8m方形截面的抗滑桩,长边平行于滑动方向,41根直径为1m,底部扩大为1.1m的双排圆形截面抗滑桩.抗滑桩间距为4m,锚固端长度设计为7m,桩长约1418m.桩顶采用埋深1.5m,截面为1.71.om的水平拉梁进行连接,桩顶与梁顶平齐.抗滑桩施工采取间隔跳跃方式开挖施工.为防止

18、地表水的入渗,依据坡体的走向,在坡顶修筑截水沟,利用天然冲沟或汇水低洼地带修筑排水沟,将降雨以及地面径流引离滑坡体.5.2治理效果抗滑桩施工结束后,开始发挥出强大的阻滑效果盐津变电所北侧填方区斜坡的滑动停止.滑坡排水工程将大部分降水引离滑坡体.该排水系统不仅有效排出地表径流,同时还将埋设在挡土墙内的排水孔直接接入排水沟,有效地排出地下水,利于坡体稳定.6结论与讨论6.1结论6.1.1盐津变滑坡属于斜坡后缘填方加载推挤式工程滑坡,总体滑动方向为ne5.;具有滑动变形速度缓慢,受大气降雨影响大的特点.6.1.2盐津变滑坡的滑面为第四系覆盖层下伏的全一强风化泥岩层.6.1.3盐津变滑坡的形成机制为:

19、顺坡向,中等倾角的地质结构及组成坡体的泥岩是滑坡形成的地质条件;工程填方加载是滑坡形成的外部动力,暴雨是导致该滑坡形成的直接诱发因素.6.1.4盐津变滑坡变形破坏经历了蠕变,剪切,滑动破坏3个阶段,蠕变阶段塑性变形特征明显,具有较宽的塑性变形区域.6.1.5采用抗滑桩结合排水措施进行治理该滑坡是安全有效的.6.2讨论斜坡体的变形与失稳从根本上说是斜坡自身求得稳定状态的自然调整过程,而协助它趋于稳定的作用因素包括有自然因素和人类工程活动因素.盐津变电所北侧斜坡的变形失稳主要原因是填土加载超荷及降雨通过第四系覆盖土层垂直入渗,对全一强风化泥岩进行软化和泥化作用形成滑带土,使得坡体后部下滑力加大,前

20、缘抗滑力不足以支撑时,便发生了滑坡.总体来说,通过野外调研考察,该滑坡的边界条件明了,滑坡成因机制清晰,由此提出的治理方案安全有效及可行的.抗滑桩施工结束后,滑动变形立即停止.220kv盐津变电所经受住了在2006年7月18日,20h110mm大暴雨的严峻考验,也经受住了7月22日,盐津里氏5.1级地震的考验.此次地震震级为盐津历史最大震级,其震中位置豆沙镇直线距离变电所约18km,地震直接导致20人死亡,102人伤,大量民房倒塌,内江一昆明铁路两河口段,豆沙段严重扭曲错开,昆明一水富公路严重塌方,部分乡通讯中断,直接经济损失近3亿元.而220kv盐津变电所北侧填方斜坡体未发生任何病害.从20

21、06年盐津地区的降雨强度及地震灾情分析,说明该变电所滑坡的治理工程措施不仅安全可靠,且达到了预期目的.中国地质灾害与防治zhongguodizhizaihaiyufangzhixuebao2007年参考文献:1常士骠.工程地质手册(第3版)m.北京:中国建筑工业出版社,l992.585587.2gb183062001,中国地震动参数区划图s.3谷德振,王思敬.工程地质力学的基本问题a.谷德振文集c.北京:地震出版社,1994.240252.4范立民,何进军,等.秦巴山区滑坡发育规律研究j.中567国地质灾害与防治,2004,15(1):4448.陈喜昌.长江三峡工程库岸类型与稳定性m.成都:四

22、川科学技术出版社,1993.2437.居恢扬,顾仁杰.我国南方红层滑坡的初步研究a.滑坡文集(4)c.北京:中国铁道出版社,1984.2231.答冶华.关于膨胀岩的膨胀性评价问题j.路基工程,1998,(5):59.geneticanalysisandtreatmentmeasuresoflandslideatyanjin220kvelectricitytransformersubstationinzhaotongcity,yunnanprovincezhaochunhong,liuzhenbo,zhubinqin,cuidayong(yunnanelectricpowerdesigninst

23、itute,kunming650011,china)abstract:thenorthslopeofyanjin220kvelectricitytransformersubstationslidedduringconstructioninjuly,2005,whichwoulddirectlyendangerthesafetyofthesubstation.thecorrespondingdisposalmeasureofantislidepileanddrainagewereadopted,thatresultedintheengineeringoutlayof15millionyuanin

24、creased.the?paperbasedonthegeoteehniealconditionoflandslide,theformingconditionareanalyzedincludingtheslopestructure,engineeringpropertiesofunderplayedmudstone,rainfallcondition,engineeringloadfactor.inthesanletime,theformationmechanismsoflandslidearepresented.anditcomestotheconclusionthattheprocess

25、oflandslidesufferedthreephaseincludingcreepdeformation,shearing,slidingmotionandfmlureofsliding;thedeformationcharacterofcreepdeformationphaseiswellmarkedandhasawideplasticdeformationform.atlastthetreatmentmeasuresofantislidepileanddrainagewerepresentedandhadbeenprovedtobesafeandeffective.keywords:y

26、anjinelectricitytransformersubstationlandslide;geneticanalysis;treatmentmeasures;zhaotongcity,yuananprovince(上接第49页)systemofjobresponsibilityfordepartmentsofgeologichazardspreventionandcontro1.andrestrain脚nmadegeologichazards;raisedfundsandsetupspecialspendingtotreatgeologichazardsandensurepemonalandpropertysafetyandsocialstability;carriedoutrisksassessmentongeologichazardsandbroadcheckforachievementsex