1、云南省师宗县第一中学运动场滑坡成因分析及防治研究 摘要 :师宗县第一中学运动场北侧发生一纵向长 45m,前缘宽 45m 的滑坡 ,对该学校的正常教学造成影响 ,同时威胁滑坡周围居民的生命财产安全。分析发现松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因 ,强降雨是滑坡发生的外因及诱发因素 ,人工填土及降水对滑坡起控制作用。该滑坡为一典型的人工填土浅层堆移式中型滑坡 ,形成机理为滑移 -拉裂破坏模式。通过对该滑坡的定性及定量评价 ,进行了防治方案比选 ,确定了 2-2 防治方案。 下载 关键词 :滑坡 ;形成机理 ;变形过程 ;稳定性评价 ;防治方案 中图分类号 :P642.22 文献标识码 :A 文章
2、编号 :1006-8937(2009)18-0137-04 1 引 言 师宗县第一中学位于师宗县城北侧 ,是师宗县的重点中学之一 ,该校于2006 年在其后山开挖山体并建成标准运动场 ,2007 年 6 月进入雨季后 ,该运动场北部斜坡已发生开裂变形 ,经多次简易处理 ,变形仍在加剧 ,6月 30 日师宗城区降大雨 ,7 月 12 日变形边坡发生滑坡 ,运动场西北部被毁 ,不能正常使用 ,原已建坡脚毛石挡墙下滑 ,滑坡前缘推倒民房 6间 (瓦房 ),压死生猪 4头 ,石块及滑坡土体淹没砖混结构民用楼房 1层外墙 ,并堵塞河道 ,部 分农作物被破坏。该滑坡已严重影响中学运动场的安全使用 ,对学校
3、的教学环境造成影响 ,同时对滑坡周边居民生命财产造成损失和威胁。因此对滑坡的形成机理进行分析及防治方案研究具有十分必要性及紧迫性。 2 滑坡区地质环境条件 2.1 气象水文 师宗一中位于师宗县城北侧 ,属亚热带高原季风气候区 ,6 10月份为雨季 ,降水量约占全年的 85%,多年平均降雨量 1 242.0 mm,较为充沛 ,最大一日降水量 147.4 mm,年蒸发量 1 810.7 mm,平均相对湿度 83.5%。 2.2 地形地貌 师宗一中地位于师宗盆地西北缘与山区接合部位 ,为缓坡低中山地貌 ,师宗一中即座落于一山顶之上。滑坡为该山体北侧 ,为一微凸单面直线坡 ,前缘为挽澜路居民住宅区 ,
4、坡后缘为师宗一中运动场 ,坡长 60 m,坡度 30, 相对高差 20 m。 2.3 岩土体类型及物理力学特征 根据工程地质测绘及钻探揭示 ,区内分布有第四系松散人工素填土 (Qml),第四系残积粘性土 (Qel),第四系湖积粘土 (Ql),下伏基岩为个旧组第二段泥岩 (T2gb)。各层岩土体物理力学指标详见表 1。 2.4 地质构造与地震 工程区位于师宗 弥勒断裂带南东侧之褶皱带。据师宗县地震办观测资料 ,师宗县自 1965 1986 年间没有发生过较大的地震 ,仅在 1986 年 5月 5 日发生在竹基、龙甸、抵鲁一带的 ML3.9 级地震 ,县城有感。据建筑抗震设计规范 (GB50011
5、2001), 勘察场地抗震设防烈度为 7 度 ,设计基本地震加速度值 0.10 g,设计分组为第三组。 2.5 水文地质条件 场地地下水主要为第四系松散层孔隙水及下伏基岩风化裂隙水两种 ,松散层孔隙水主要赋存于第四系人工填土及风化残积粘性土层中 ,接受大气降水直 接入渗补给 ,部分向下渗补给基岩裂隙水 ,部分顺层沿斜坡下径流 ,在地形低凹部位溢出。基岩风化裂隙水主要赋存于 T2gb泥岩构造风化裂隙中 ,主要接受大气降水及上覆松散孔隙水补给。场地地下水含量微弱 中等。 3 滑坡基本特征 3.1 滑坡范围 3.1.1 滑坡边界 滑坡后缘位于运动场西北角跑道位置。滑坡形成后 ,为防止其进一步向后缘扩
6、展 ,校方清除了部分土体 ,现仍可见滑壁呈弧形延伸 ,宽度 32 m,陡壁高 2 m,壁面光滑 ,坡角 64 。 西侧界在 ZK12号孔附近由于滑体剪切错动形成 一陡坎 ,顺坡向延伸 ,至围墙处滑坡堆积隆起与周围地形形成明显差异 ;东侧界沿 ZK10 号孔 ZK14 号孔附近原挡墙断位移处 ,可见明显剪切裂缝。 滑体前缘位于民房后侧呈明显隆起 ,宽度 45m。 滑坡体纵向长 45m,横向宽 :后缘部位 32m,前缘部位 45m。 3.1.2 滑动面 产生滑坡的地层为第四系人工素填土 ,该土层结构松散 ,为新近堆积 ,未经过压实 ,大气降水极易渗入土中 ,增加了土体的重量 ,加之原民用水井被淹埋
7、后地下水就沿填土的底板界面渗透 ,至使土体的抗剪强度降低 ,在重力作用下沿原始 坡面产生剪切滑移形成滑坡 ,因而填土的底板即为滑动面。据钻孔揭露 ,填土层的底板埋深 5.0 6.5 m,取平均值 5.7 m 为滑动面埋深 ,亦即滑坡体的厚度。 3.2 变形破坏迹象 变形裂缝 :有三种类型 ,第一类 :分布于滑壁下 ,为拉张变形裂缝。裂缝宽度 5 10 cm,可见深度 20 cm,断续延伸 ;第二类分布于两侧界 ,为剪切变形裂缝 ,这类裂缝在地表无明显的开裂 ,仅形成剪切滑移错动现象 ;第三类分布于滑坡体中部 ,为均匀滑动形成 ,这类裂缝垂直于主滑方向平等分布 ,发育 3 4条 ,宽度 15 2
8、0 cm 可见深度 7 10 m,延伸长度 5 8 m。 挡墙位移 :原挡墙大致位于 88 剖面处 ,被推移出 7.5 10 m 破坏为四段 ,挡墙推移土体形成高约 4 m 的土丘。淹埋挡墙前面的河沟 ,并造成居民住户的 6间瓦房被推倒 ,破坏四层楼房一层之砖墙。 地下水溢出 :据调查访问 ,民井被淹埋后 ,就没有地下水出露 ,滑坡发生后地下水就于挡墙断裂处溢出。 3.3 滑坡的规模及类型 滑坡周界按上述表征与勘察资料圈定 ,滑坡体的平面尺寸为 :横向宽度最大 45 m,最小 32 m,平均 38.5 m,纵向长度 45 m,面积 1732.5km2,滑体平均厚度 5.7m,滑坡体体积 987
9、5 m3,滑坡的主滑方向 337 。 滑坡类型为中型人工素填土推移式滑坡。 4 滑坡成因机理分析 滑坡是由内因及外因两方面相互影响所构成 ,松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因 ,强降雨是滑坡发生的外因及诱发因素。人工填土及降水对滑坡起控制作用。 该滑坡发生于一坡度为 30 的边坡之上 ,坡体表层为新近堆积的人工填土 ,厚度为 5.0 6.5 m,该土层大孔隙比 ,高压缩系性是形成滑坡的关键因素 ,斜坡原民用井的堵塞及 6 月 30日 的强降水是滑坡产生的主要诱因。 该滑坡的形成过程是师宗一中在修建运动场时将开挖弃土堆放于运动场北侧斜坡一小冲沟之内 ,形成一坡度为 30 的斜坡 ,未采取碾
10、压等密实手段 ,仅在坡脚设置一挡土墙。 6月 30 日强降雨后 ,大量降雨入渗到土中增加了土体的重量 ,同时原始地貌也导致下渗降水在冲沟内汇集 ,增加了填土的含水量 ;由于降雨的影响 ,原民用井涌水量的增加也导致填土含水量的增加 ,进一步软化土体 ,同时也为滑面贯通创造了条件。进入雨季后 ,边坡已经产生变形迹象 ,6 月 30日强降雨影响及浅层地下水的富聚 ,导致边坡的变形加剧发生 滑坡 ,为典型的人工素填土浅层堆移式滑坡。下滑过程是一个重力势能降低的过程。 5 滑坡的危害 5.1 直接危害 此次滑坡冲毁民房 6 间 ,压死生猪 4 头 ,滑体石块及土体毁坏钢混结构的楼房 1层砖墙并堵塞河道
11、,河水流到挽澜路淹没民房及市政设施。学校运动场西北角 40m 长的跑道被毁坏 ,坡脚 40 m 挡墙被剪断成 4段 ,已彻底废弃 ,共计直接经济损失 200 万元。 5.2 间接危害 目前在滑坡体坡脚 30m 的范围内仍有 4 户居民居住 ,由于滑坡形成后 ,给居民的心里造成极大的恐慌。滑坡体堵塞河道后 ,河水流到挽澜路一带淹没市政道路等设施及民房 ,给这一带居民的生活、出行造成极大不便 ,如不加以治理 ,到来年雨季涨河水的时候 ,将会给这一带造成洪涝灾害。滑坡造成学校运动场基本上不能使用 ,严重的影响了学校的正常教学工作。另外由于受损受害住户经常找学校解决 ,因而也给学校带来很大的压力 ,严
12、重干扰了学校的教学秩序 ,社会影响较大。 6滑坡稳定性评价及发展趋势分析 6.1 滑坡稳定性分析 根据滑坡体的滑面形态 ,选择与滑坡主滑方向一致的 1-1 、 2-2 、 3-3工程地质剖面图作为计算断面 ,按 用岩土工程勘察规范 (GB500212001)规定的折线滑面型滑坡稳定性计算公式 (总应力法 )进行计算 ,计算滑坡稳定性系数和剩余下滑力。计算公式如下 : K= Ei=KtWisinai+iEi -1-(Wicosaitgi+CiLi) 计算结果表明 ,天然状态下滑坡仍处于极限平衡状态 ,稳定系数 K=0.921.02,剩余下滑力 E=113.76 388.45kN/m,与滑坡体的现
13、状及滑移体的变形特征比较吻合。若到雨季 ,滑坡体处于饱和状态时 ,稳定性系数 K=0.901.00,剩余 下滑力 E=210.62 235.67kN/m,稳定性系数降低 ,降雨可能诱发滑坡 ,与实际相吻合。 6.2 滑坡发展趋势分析 经过此次剧滑后 ,该滑坡体已处于暂时稳定状态 ,但滑坡体后缘外及东侧仍有大量填土 ,且地形陡峻 ,尤其东侧面挡墙已开裂破坏 ,斜坡上树木倾斜坏死 ,表明斜坡受到了牵引变形 ,形成了潜在滑移体 ,因此 ,如果清理滑坡物质或雨季降雨入渗 ,极易诱发滑坡体变形扩展 ,潜在滑移体形成滑坡。 7 滑坡防治工程的可行性行研究 7.1 防治目标及工程布置原则 7.1.1 防治目
14、标 保证滑坡体的稳定 ,防止滑坡进一步扩展 ,保障居民的生命财产安全。 消除河沟堵塞物质 ,预防挽澜路一带形成洪涝灾害。 恢复运动场的功能使用。 7.1.2 工程布置及原则 要充分考虑滑坡的可能发展趋势 ,工程的布置原则即要按永久性防治标准进行设计 ,又要兼顾运动场今后的建设发展规划 ,一步到位。 在选择工程手段时 ,应考虑工期 ,当地施工条件等情况。 治理方案应是技术上安全、可靠、经济上合理。 7.2 方案选择 根据获得的勘勘察资料 ,从地形地貌特点、岩土特性、工程稳定性要求、可靠性及经济合理性、施工的可行性等几个方面进行方案比选 ,滑坡稳定性计算结果见表 2。 第 1方案 :滑坡体后缘支挡
15、。 在滑坡体后缘 (7-7 勘察断面 )位置设置一排抗滑桩 ,桩顶作桩间挡板或毛石挡墙 ,桩后回填恢复运动场跑道。 该方案能稳定潜在滑移体的发展 ,但对产生滑动的滑动体不起作用 ,由于滑动的滑坡体滑动面已贯穿 ,因而 ,如遇暴雨或工程活动 (如清理滑体前缘的水沟 ,极易诱发滑坡复活 ,形成灾害 ,并同时影响抗滑桩上部支挡工程 ,所以 ,该方案不可行 (未作工程布置图 )。 第 2方案 :滑坡体中部 抗滑支挡。 在滑坡体中部 (8-8 断面 )位置设置一排抗滑桩 ,桩顶同样作支挡 ,桩后回填恢复运动场跑道。 该方案克服了第一方案的缺点 ,能防止滑坡体及潜在滑移体变形扩展 ,根据上部支挡结构的不同
16、 ,该方案又可分为以下两个子方案 : 第 2-1 方案 :抗滑桩加承台加重力式挡墙。 在 88 断面位置布置一排抗滑桩 ,共 13根 ,Z1 Z10桩心距为 5m,Z1013 桩心距为 6 m,桩顶位于地表 (控制高程 H=986.00 m),上做一钢筋混凝土承台 ,承台宽 2.5 m 厚 1.0 m、长 45.0 m。承台上作 M10 浆砌石挡墙 ,仰斜式 ,底宽 2.5 m,顶宽 1.5 m,高 3.0 m,长 45.0 m,墙后作回填到坡顶恢复运动场跑道范围 ,回填坡比为 1:1.75,分两积 ,碎落台宽 3 5 m,全坡面 M7.5 浆砌石封闭 ,设排水沟 ,并将滑坡前缘泉点用盲沟引出
17、至下部水沟 ,清除滑体前缘水沟 ,并作全断面毛石砼衬砌。 该方案设计抗滑桩 C25 钢筋混凝土 (包括桩壁支护、桩身、承台 )104 7.45 m3,人工挖土 (包括挖桩、清沟等 )122 8.97 m3,浆砌石和毛石砼支砌 (包括重力式挡墙、水沟衬砌、坡面浆砌片石防护 )663.08m3,墙后回填土 3 422m3,工程造价 1 003 549 元。 第 2-2 方案 :抗滑桩板墙。 抗滑桩平面布置同第一方案 ,不同之处在于上部支挡结构采用桩后挡土板代替重力式挡墙 ,抗滑桩高出地面 2 4m。桩长 11 19 m,共 13根 ,桩顶控制高程 H=989.4 m,挡板后放两级坡回填至坡顶恢复运
18、动场跑道。坡面作浆砌片石封闭防护 ,清除滑体前缘水沟位置 ,并作全断面衬砌 ,将滑坡前缘泉点用盲沟引出至下部水沟。 根据滑坡治理工程的安全性、经济合理性、施工可行性三个方面对以上方案进行比 选对照 ,见表 3。 综合比较 ,选择第 2-2 方案进行滑坡治理。 8 结 论 师宗一中运动场滑坡 ,在性质上属于素填土推移式滑坡 ,滑坡体平面面积 1 732.5m2,滑坡体平均厚度 5.7 m,滑坡体积 9 875m3,规模为中型。 滑坡的成因。松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因 ,强降雨是滑坡发生的诱发因素。人工填土及降水对滑坡起控制作用。 目前 ,天然状态下滑坡仍处于极限平衡状态 ,稳定系数
19、 K=0.92 1.02,剩余下滑力 E=113.76388.45kN/m。若到雨季 ,滑坡体处于饱和 状态时 ,稳定性系数 K=0.90 1.00,剩余下滑力 E=210.62 235.67 kN/m,稳定性系数降低 ,降雨可能诱发滑坡 ,并可能滑坡范围进一步扩展。 下滑过程是一个重力势能降低的过程。 根据滑坡治理工程的安全性、经济合理性及施工可行性对三个防治方案比选 ,建议在滑坡中部采用桩板墙为主 ,结合其它工程措施进行综合治理 (即2-2防治方案 )。 参考文献 : 李世海 ,李晓 ,魏作安 .滑坡灾害防治的新技术路线及分析 J.中国地质灾害与防治学报 ,2009,4(12). 罗先启 ,李海岭 ,葛修润 ,等 .降雨条件下滑坡灾害及滑坡排 水效果研究 J.岩土力学 ,2000,21(3):231-234. 徐邦栋 .滑坡分析与防治 M.北京 .中国铁道出版社 ,2001. 祝建 ,雷英 ,赵杰 .西藏樟木口岸特大型古滑坡形成机理分 析 J.水地质工程地质 ,2008,35(1):49-51.
