南昌臥龍山滑坡成因分析

南昌臥龍山滑坡成因分析

1分層膠結充填巖相特征臥龍山滑動斜坡位于江西省洪角洲，是南昌市前湖電排水渠（樁號0.550.865）的底部東側。該區(qū)在渠道開挖過程中出現了3次滑坡(按先后順序分3個區(qū))。3次滑坡體沿N30°E方向延伸長約315m,寬(滑動方向)50～60m,面積為315×55m2。最厚達11.8m,體積10.5萬m3。滑坡體規(guī)模大,對渠道工程有較大危害。直接影響排水渠的正常運行(見圖1)。臥龍山處于贛江西岸沖積平原與丘陵接壤帶,地勢東低西高。東側為沖積平原,地面高程一般為17～19m,地形較平緩。西側為丘陵地帶,高程一般為50～60m,屬Ⅲ級基座階地。臥龍山山坡走向大致為N28°E,坡角一般為30°～40°,局部達50°。當水渠開挖后,坡高人為增大4～5m,坡高達30～40m。Ⅲ級階地基座巖性為下第三系(E)紫紅色、棕紅色泥質粉砂巖。巖層產狀一般為N12°～20°W/NE∠6°～8°,局部產狀為N2°E/SE∠4°。受構造影響,南側巖層產狀一般為N8°E/NW∠5°。上部覆蓋層為第四系中更新統沖積層(alQ2),巖性主要為紫紅色及棕黃色含礫粉質粘土,出露高程為40～50m,該層厚為2.2～3.6m?；聟^(qū)的結構面(如圖2):①F1斷層總體產狀為N35°E/SE∠50°～53°,斷層其走向與山坡走向方向基本一致,傾向坡外,但傾角大于山坡坡角。出露高程為31～37m左右;②節(jié)理裂隙第一組產狀為N72°～82°W/NE∠80°～81°,較發(fā)育,一般為4～6條/m,局部達6～7條/m,為張性;③節(jié)理裂隙第二組產狀為N30°W/SW∠70°～78°,頻率為1～2條/m,局部發(fā)育;④節(jié)理裂隙第三組產狀為N30°E/SE∠85°,呈微張～張開,張開0.8～1.2cm,少部分為閉合狀,為剪性,局部發(fā)育;⑤軟弱夾層產狀一般為N12°～20°W/NE∠6°～8°,局部產狀為N2°E/SE∠4°,同巖層產狀,其走向與山坡走向夾角較小,傾向坡外。2滑動成因機和滑動表面的特性2.1結構面組合情況滑坡是在特定的地質環(huán)境中發(fā)生的,其起始的必要條件與滑坡工程地質、水文地質條件密切相關。一定的機理受控于一定的巖土組合類型、結構類型、斜坡形態(tài)以及結構面組合與臨空面的關系。臥龍山山體巖土組合類型為中厚層泥質粉砂巖,局部夾薄層狀泥質粉砂巖,層間常見有泥質軟弱夾層,結構類型屬于層狀結構。斜坡形態(tài)為單面斜坡形態(tài),中高坡,構成滑坡的主要臨空面。現就山體邊坡中的結構面組合情況及與臨空面的關系進行分析(如圖2所示)。①F1斷層,雖然其傾向與山坡坡向基本一致,但斷層傾角大于山坡坡角。該斷層如單獨出現,對邊坡穩(wěn)定沒有很大的影響;②、③節(jié)理裂隙的走向與山坡走向交角較大,對邊坡穩(wěn)定影響甚微;④節(jié)理裂隙的走向與山坡走向交角較小,該組節(jié)理基本同F1斷層,對邊坡穩(wěn)定沒有很大的影響;⑤軟弱夾層傾向與山坡坡向基本一致,但傾角小于山坡坡角,且小于軟弱夾層內摩擦角,單獨存在對邊坡穩(wěn)定影響亦較小。總之,上述結構面單獨存在均不會導致邊坡發(fā)生失穩(wěn)現象。但是,上述結構面均出露于該區(qū)山坡,根據圖2分析,①、⑤結構面組合交線OM(OM為斷層與軟弱夾層組合交線)傾向N39°E,傾伏角為8°左右,與山坡走向近平行,因此,山坡不會沿交線滑動,而是組成了同向雙面結構,如沒有側向結構面的組合或側向臨空面,產生滑坡的可能性亦很小。當①、②、③、⑤等4組結構面組合時,因為①F1斷層結構面為拉裂面,⑤軟弱夾層為滑移面,②、③組結構面構成了它們的側向切割面,上述4組結構面將組合成不穩(wěn)定結構巖體。因此,該山坡存在滑坡的隱患。在施工前之所以未產生滑坡,是由于該山坡在施工前接近極限平衡穩(wěn)定狀態(tài)。一旦受到外界不利因素的影響,該種極限平衡穩(wěn)定狀態(tài)被打破,滑坡便發(fā)生。2.2號滑坡區(qū)臥龍山滑坡的產生分析見圖1。Ⅰ號滑坡區(qū):滑坡區(qū)坡腳部位已經開挖出排水渠,同時開挖出一條臨時施工公路,開挖邊坡較陡,人為地切割了山坡的自然邊坡,致使不穩(wěn)定結構體的臨空面發(fā)生變化,同時又受到施工機械的振動,打破原有的相對穩(wěn)定狀態(tài),最終導致了Ⅰ號區(qū)山體邊坡產生滑坡現象。Ⅱ號滑坡區(qū):位于Ⅰ號滑坡區(qū)北側,由于Ⅰ號滑坡區(qū)滑動后已牽引Ⅱ號滑坡區(qū)巖體,使山體邊坡沿F1斷層或平行斷層產生較多張性拉裂面。雖然該區(qū)自然邊坡相對較緩,但由于該區(qū)在Ⅰ號滑坡區(qū)滑動后存在三面臨空現象,無側向摩擦力的作用,且該區(qū)巖層傾角亦比Ⅰ號滑坡區(qū)巖層傾角大2°左右。同時,在大氣降水的作用下,地表水沿著張性拉裂面滲入F1斷層及軟弱夾層之中,導致軟弱夾層中泥質物的軟化,使其抗剪強度降低,同樣受到施工機械的振動,促使了Ⅱ號滑坡區(qū)的滑坡。Ⅲ號滑坡區(qū):位于Ⅰ號滑區(qū)南側,在Ⅰ號滑坡區(qū)滑動后存在二面臨空現象,由于該區(qū)在31～32m高程存在一個自然平臺,地表水不易排出,在大氣降水后,地表水沿著土體孔隙、巖體裂隙及平行F1斷層的張性拉裂面滲入F1斷層及軟弱夾層之中,導致斷層及軟弱夾層中泥質物的軟化,使其抗剪強度降低,促使了Ⅲ號滑坡區(qū)的滑動。2.3下下狀變形面分析根據3次滑坡的形態(tài)要素,具有以下特點:滑體表面起伏不平,裂縫縱橫交錯,以橫拉張裂隙為多,張開大者達1.2m;滑體下滑達5～6m,滑坡后壁明顯見有沿滑動方向的擦痕,主滑方向大致為S52°E;滑坡舌大致從邊坡高程為26m左右的位置滑出,覆蓋至20m高程附近,Ⅰ號、Ⅱ號滑坡區(qū)同時見下部巖體也有小位移滑動跡象,Ⅲ號滑坡區(qū)有所不同,下部巖體未見滑動跡象。因此,Ⅰ號、Ⅱ號滑坡區(qū)存在二層滑坡現象。根據該工程特點,清除第一層滑坡體,然后對第二層滑坡體、后緣邊坡進行穩(wěn)定性分析及評價,并采取治理措施。由于第二層滑坡體的位移較小,滑坡形態(tài)要素反應不明顯,同時又在進行上部第一層滑坡體的清除工作,對判定第二層滑坡的滑動面位置帶來諸多不便,為此,根據鉆孔資料及水文地質試驗進行分析確定。據鉆孔資料,該區(qū)共揭露9條縱向延伸較長,且性狀較差～性狀差的軟弱夾層,其分布情況及特征,見附表。根據附表可知,C1軟弱夾層最有可能成為滑動面,據現場地質平面測繪資料,坡腳前緣確有滑動痕跡。因此,F1斷層構成拉裂面,C1軟弱夾層構成滑動面。2.4地質建議值的確定根據上述分析確定,Ⅰ、Ⅱ號區(qū)滑動面為F1斷層與C1軟弱夾層組合的滑動面,斷層泥厚度一般為2.0～3.5cm,一般呈軟可塑狀態(tài),滑膩,斷層面沿傾向較為平滑,沿水平向呈現舒緩波狀。泥質夾層厚度一般為0.5～1.5cm,多呈軟可塑狀態(tài),層面平整光滑、滑膩。根據現場斷層面及軟弱夾層的出露情況觀測,滑動面中的充填物(泥質物)厚度大于結構面的起伏差,因此,軟弱夾層及斷層應采用充填物的抗剪強度作為標準值,由于現場未能取到原狀樣,因此,根據斷層及軟弱夾層中的泥質物的物理力學特性,經工程類比,參考《水利水電工程地質勘察規(guī)范》(GB50287-99)中表D.0.5結構面軟弱夾層和斷層的抗剪斷強度進行折減并進行反算等方法綜合分析確定地質建議值?；瑒用娴膄=0.20～0.22,c=0kPa;未滑動泥質夾層的f=0.22,c=2～5kPa。側向結構面一般為張性結構面,在穩(wěn)定計算過程中未考慮其抗剪斷強度。含礫粉質粘土的濕密度ρ=1.90g/cm3;泥質粉砂巖的濕密度ρ=2.45g/cm3。3巖質邊坡穩(wěn)定性計算方法第一層滑坡松散體雖已清除,但Ⅱ、Ⅲ號滑坡區(qū)局部未從F1斷層拉裂面處滑動,而是從斷層前部的張性拉裂面拉開沿著軟弱夾層產生滑動,經穩(wěn)定分析,該處仍存在再次滑坡的可能。由于第一層滑坡松散體清除后,F1斷層面構成山體邊坡,其所構成的邊坡傾角較陡、坡高較大(坡高為11m左右),同時又由于邊坡巖體受斷層的影響,巖體較破碎,風化強烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,軟弱夾層也較發(fā)育,因此,該邊坡的穩(wěn)定性亦較差,存在再次發(fā)生小范圍的崩塌或滑坡現象的可能。由于該區(qū)存在二層滑坡,現在對第二層滑坡進行定量分析如下:F1斷層為拉裂面,C1軟弱夾層為滑動面,張性節(jié)理為側向切割面,張性節(jié)理在計算中抗剪斷強度f值及c值均取零。根據《中小型水利水電工程地質》巖質邊坡穩(wěn)定計算公式,計算時沿滑動方向取一單寬剖面,按平面問題處理。利用工程地質縱剖面按下列公式進行計算:滑動巖體重量G=1/2ρhLcosβ(1)沿滑動面上的滑動分力τ=Gsinβ(2)滑動面上的法向分力N=Gcosβ(3)沿滑動面抗滑阻力T=Ntgφ+cL(4)則穩(wěn)定系數為K=(Gcosβtgφ+cL)/Gsinβ(5)式中:G—單寬分離巖體重力(t);h—滑動面以上分離體的豎向高度(m);L—滑動面長度(m);β—滑動面傾角(°);ρ—巖體的濕密度(t/m3);φ、c—滑動面的內摩擦角(°)和凝聚力(kPa)。根據上述公式未考慮凝聚力時,計算結果穩(wěn)定系數K=1.4～2.0。由于穩(wěn)定系數K值大于1.0,因此,在現狀情況下,未清除的第二層滑坡巖體一般不會沿C1軟弱夾層產生滑動。4斷層組成的邊坡根據上述分析,Ⅱ、Ⅲ號滑坡區(qū)仍存在沿F1斷層未清除的部分,該部分存在拉張裂縫,故未清除部分仍存在不穩(wěn)定隱患,因此,建議清除至F1斷層,同時對由F1斷層組成的邊坡進行削坡處理。開挖邊坡建議值: