锅盖山东侧滑坡稳定性分析与治理

毛 勇 速田勇 杨正东

1 概述

锅盖山位于昆明市郊北边,周边单位为解决职工住房问题,拟在此山进行经济适用房开发。锅盖山东侧滑坡体所在区域行政区划属昆明市五华区下马村所辖,仅后缘滑床基岩裸露地段属业主单位管辖。

由于前缘地形较陡、滑体厚度较大及当地村民在前缘坡脚取土,新形成的小型滑坡及变形裂缝主要集中在古滑体的前缘地段。

住宅区在规划图纸中对此处进行了规避,但仍有小区道路通过此处,某栋建筑一角位于此区域边缘。

2 地质概况

滑坡区域地处昆明古滇池湖积盆地北缘与低山丘陵的过渡地带,地貌上属浅切割剥蚀低山丘陵地貌类型。

经勘察钻探揭露、地质调查及原有资料表明,地层由上至下情况如下:

1)第四系人工堆积(Qml)人工填土①:褐红、褐黄、褐色,由黏性土混碎石及角砾20%～30%组成,不均匀,结构松散。层厚1.30 m～2.10 m,仅分布于滑坡后缘地段,为施工堆填形成。第四系植物层(Qdp)①1:主要由黏性土组成,结构松散。层厚一般为0.50 m～0.60 m,整个场地均有分布。

2)第四系滑坡堆积(Qdel)。含砾粉质黏土②:褐红～褐黄夹灰、灰白色,局部褐色,硬塑状态,稍湿。无摇振反应,无光泽,韧性低,干强度中等。含角砾及碎石20%～30%,局部仅含少量角砾。埋藏深度为0.00 m～2.10 m,层厚 3.60 m～15.20 m,整个场地均有分布。角砾③:灰白～灰黄色,局部褐色,成分主要为白云岩及砂质页岩,棱角形,粒径一般为 1 cm～3 cm,大者 5 cm,结构稍密,稍湿。充填黏性土10%～20%,局部含少量碎石。埋藏深度0.50 m～15.80 m,层厚1.50 m～5.70 m,整个场地均有分布,呈透镜体状间夹于含砾粉质黏土②层中。

3)震旦系灯影组(Zdbl)。砂质页岩④:灰黄～灰绿色,局部地段呈紫红色,砂泥质结构,薄层状,中等风化。岩芯呈短柱状及碎块状,节理裂隙较发育。埋藏深度5.00 m～5.20 m,揭露厚度3.00 m,仅见于个别钻孔。白云岩⑤:灰～灰白色,泥晶结构,薄～中厚层状,中等风化。岩芯呈柱状及碎块状,节理裂隙较发育。埋藏深度0.00 m～19.70 m,揭露厚度 4.80 m～12.20 m,整个场地均揭露到该层。

3 滑坡基本特征及稳定性分析评价

3.1 滑坡形态特征

锅盖山东侧滑坡发育于锅盖山东侧斜坡地段,呈南东向近椭圆状发育,滑体长度225 m,宽125 m,厚度最大约18 m,整体主滑方向为南东126°。滑坡后缘呈圈椅状,大部分基岩埋藏较浅,局部滑床基岩裸露,岩层产状78°～94°∠25°～30°;滑坡前缘呈鼓丘状,坡脚段因人工切方而基岩出露,岩层产状 95°～105°∠32°～47°,为顺坡向岩层。滑坡体中部至前缘段地表土体切割凌乱,拉张裂缝及陡坎遍布,表现出多次变形特征。

3.2 变形破坏分析及稳定评价

1)地形地貌:斜坡总体北西高南东低,其两侧为小型山脊,坡度较大,形成一凹槽地形,后缘亦为坡度较陡的基岩斜坡,这类三面环山的地形有利于降雨及地下水向凹槽区汇集。坡残积物及强风化岩石碎屑由山顶向下运移而堆积在中下部斜坡上,形成了较厚的松散堆积体。2)地层因素。斜坡基座岩石为中等风化白云岩,其上部的松散堆积物厚度较大,含有较多的风化岩碎石、块石,结构松散,透水性强,有利于地下水的入渗。地下水入渗至中等风化白云岩遇阻,并富集于松散堆积层中,导致坡体自重增加,浸泡岩土界面。3)降雨因素:下伏基岩白云岩、砂质页岩为相对隔水层,暴雨期或持续降雨期地表水下渗,至松散土类与基岩接触面时,由于透水性的差异,在岩土接触带长期赋存运移及渗流,软化了岩土体而形成泥化软弱(面)带,降低岩土界面的抗剪强度,为堆积体滑移失稳创造了有利条件。4)人为因素:由于坡脚地段长期的取土采石,不仅造成前缘切方卸荷,降低斜坡前缘自身的阻滑能力,而且破坏地表植被,加速地下水的渗流作用,缩短土体干湿交替周期,从而导致前缘地段持续的变形破坏。

根据勘察结果,锅盖山东侧古滑坡在其发展演变过程中曾经产生多次滑动变形,现状下整体处于暂时稳定～极限平衡状态,中部及前缘尚未停止蠕动变形,前缘滑体松散堆积物厚度较大,且因人工取土切方存在较高的临空面,在集中降雨、人类工程活动及地震等不利条影响下,将会导致局部地段的失稳而产生新的滑坡,甚至引发古滑坡的复活,造成整体的滑动。

4 治理设计

根据总图规划,滑坡后缘边界进入红线以内最远20 m,宽102 m。此处红线以内共有四条场内道路通过,标高从2020年～1995年,高差达25 m,填土最深处达14 m。紧贴红线为场区1995.0标高的道路,路上放坡绿化又形成三层道路(见图1)。

4.1 稳定性验算

根据勘察提供的岩土力学参数和剖面滑带,我们对滑坡进行了工程状态稳定性计算分析。分为3个工况:

工况一:考虑此滑坡的整体稳定性计算。工况二:考虑路下(红线内)填土(整体)稳定性。工况三:考虑路下(红线内)填土自身稳定性。根据勘察及现场大剪试验、室内实验,计算3种工况的稳定性问题,结果如表1所示。

表1 稳定性计算结果

4.2 计算结果分析

工况一为填土界面+滑坡界面形成滑坡的模式,其下滑力与抗滑力为11 842 kN与12 543 kN。根据勘察报告及对现场的踏勘情况知道,该滑坡为牵引式滑坡,在这种滑坡模式中为下部滑块带动上部滑块移动。所以此处在目前极限平衡的工程状态下采用工况一的计算是不够准确的。若按此种计算模式其治理工程量非常巨大,投资不合理。同时在场外治理边滑坡的跨区域行政交涉问题较为复杂。

工况二为考虑红线以内滑坡体后缘+填土形成的可能的潜在滑坡问题,是填土情况不好的情况下的一种极端考虑。此时的下滑力与抗滑力分别为5 504 kN及5 347 kN,充分考虑到了填土及滑坡后缘的整体稳定性问题。这种工况的设计思路是将填土与坡体交界面、滑体后缘共同形成一个潜在滑面。在治理时放弃了整个大的滑坡问题,将场内边坡切割出来。

工况三为考虑在红线处进行治理的边坡问题,将整个填土分块考虑,计算其分块的稳定性问题。这种思路是进一步对稳定性进行分析,不仅分析了局部的稳定问题,而且对整个填方形成的边坡进行切割治理,以减小整体治理的压力。

4.3 治理思路

1)考虑红线以内的边坡问题,在通过治理结构的施工后,再进行的填土及道路建设的推力不会传递至滑坡体上,同时滑坡本身也不会对坡体产生不利影响。治理的方法需能够截断红线上下坡体的联系。同时考虑到此处道路的动荷载问题,采用抗滑桩比较合适。2)红线内部分滑体滑动后应予以清除,其滑动面形成的破碎岩土体对稳定性影响较大,清除后对坡地进行整平,填筑场内较好的土夹石或铺设土工膜,使之成为边坡问题,可以减小治理的规模和费用。3)考虑工况二的下滑力规模,其治理所需结构太大,投资不合理。同时未考虑填方较陡的边坡上部是否会产生不稳定边坡问题。结合工况三计算考虑,将坡体分成几块进行分段处理更为合理经济。

5 结语

岩土工程治理过程中需首先对地质情况进行认识和分析,并对地质灾害的破坏模式予以定义,通过由整体至局部的分析,认识灾害的问题所在,取其要害进行对症治理设计。在设计过程中需充分考虑灾害可能发生的各种情况,避免出现一刀切,形成顾此失彼的局面。由此种方法进行的治理设计无疑是思维缜密,符合实际的,也是岩土工程设计治理的方法。

[1] 龚宪伟,吴 岩.云南省第二监狱职工经济适用住宅区边坡及挡墙岩土工程详细勘察报告书[R].2008.

[2] 龚宪伟,吴 岩.云南省第二监狱锅盖山东侧滑坡岩土工程详细勘察报告书[R].2009.

[3] 铁道部科学研究院西北研究所.滑坡的分析与防治[M].北京:中国铁道出版社,1987.