《环境地质学论文》--山体滑坡成因及治理

环境地质学论文 ——山体滑坡成因及治理

院 系: 博文管理学院 专业班级: 07岩土5班 学 号: 80708316 姓 名: 何天喜 指导老师: 冯莉

山体滑坡成因及治理

一、概 述

2005年3月23日，铜陵市人民医院在建设空调机房时，发现1994年滑坡治理北侧制剂中心挡土墙伸缩缝处又出现了严重变形引起的裂缝，滑坡体呈扇形状，且呈上小下大塔式外貌，圈椅状。此段护坡座落在第四纪地貌形态笔架山东侧的斜坡上，坡度200-300。后缘高程98m，宽0.5m滑移引起的陡坎，呈钟形；中部形成面积约20m的弓形滑坡川谷，中前部可见鼓丘，将1994年施工的排水沟推移并掩埋；前缘由一系列1-3级台阶（坎高1.8m-4.0m）组成，两翼边界出现不甚明显的平行弧形细小裂隙。整个滑坡体上的植物呈“醉汉林”，与坡体松林呈明显分界线，垂直生长树木较少，表明滑坡形成时间不长。滑坡体为坡（洪）积层，滑坡体剖面面积平均301m/延米，总面积约7600m，滑体总体积约48000m，属小型浅层堆积层土质滑坡。

二、滑坡成因分析 2.1地貌形态分析

滑坡区位于笔架山东侧一凹形斜坡，地面标高56.0mm-120m，相对高差64m，坡度20-30°,上陡下缓。横亘坡脚的临空面有一挡土墙高4.5m-5.5m ,具备临空条件，高差较大，使山体失稳。

2.2水文分析

多年平均降水量1375.9mm，年降水时间118d-160d，平均135d。多形成地表径流排泄，该期间为地质灾害多发期，占灾害总数的8成以上，特别是滑坡、岩溶塌陷灾害。 大量降雨对滑坡体的影响分3个方面：

①短期降雨，雨水经地表渗入滑坡体内，滑坡体总重力增加，使得下滑力增大；

②滑坡体负地形因排水不畅，相当于坡面加载下滑力增大； ③长时间降雨，雨水直接由滑坡体边界裂隙流入滑床，加上渗入滑体的雨水，使得滑带土⑤－1红粘土粘聚力和内摩擦角值降低，随着滑面的逐步形成，最终发展为整体滑动。

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这种周期性加速的影响超过临空面重力式挡土墙的抗力时，墙体变形，直至倾覆或位移。大气降水，尤其是暴雨是斜坡失稳的主要触发因素。

2.3岩性分析

从地层岩性角度上看，存在2个因素。

①滑坡体物质由堆积物大块碎石夹土或碎石土与其原地表残坡积物经过长时间的自重压密混合组成，具上硬下软刚度相差较大的地层结构，残坡积风化程度高，特别是灰岩残积红粘土力学强度低。这种特征的岩土结构，在外界因素的触发下，堆积物易沿下伏灰岩残积红粘土接触带失稳下滑。

②滑坡滑床为灰岩残积红粘土，渗透系数小，为良好的隔水层，利于地下水在滑体与下伏灰岩残积红粘土接触带（滑带）富集，软化接触带，使得接触带土层的粘聚力和摩擦力减小，力学强度降低，滑体土易沿此层滑动。

2.4人为因素分析

工程建设切坡引起坡脚滑坡抗力显著减小，是引起滑坡的主要因素之一。

在滑坡体上私建民房，堆放工业垃圾，使得滑坡体附加荷载增大，同时人为破坏植被，开垦坡土种植农作物，使得地表水和生活用水容易渗入滑坡体内，也是引起滑坡的因素之一。

2.5排水系统分析

整个长180m临空面挡土墙排水孔年久失修，现无一排水孔排水，使得滑坡体水位升高，滑床土体长期处于浸水状态，增加了土体重量，加速了滑坡体的蠕动变形，滑床体增厚。同时滑体外缘无截水沟和滑体内排水沟损坏导致大气降水排泄不畅,亦加速了滑坡的蠕动变形。

三、滑坡稳定性分析

计算剖面方向与滑坡主滑方向一致，滑面简化为折线形，稳定性计算采用传递系数法，不考虑挡土墙的阻滑作用和地震作用，其计算公式为：

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K＝［∑(Ri∏φj)+Rn］/［∑(Ti∏φj)+Tn］（i=1,n-1；j=i,n-1） φj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

Ri=（Wi((1-γu)cosθi -sinθi)- γwhiwwLi）tgφi+CiLi Ti=Wi(sinθi +cosθi)+ γwhiwwLitgβicos(θi-βi) 式中：K——稳定系数；

Ri ——作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；

Ti ——作用于第i块段滑面上的滑动分力（kN/m），出现与滑动面方向相反的滑动分力时取负值； θi——第i块段滑面与水平面的夹角(°)； βi ——第i条块地下水流向；

Rn——作用于第n块段的抗滑力（kN/m）；

Tn ——作用于第n块段滑面上的滑动分力（kN/m）；

φi ——第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i） Wi——第i条块的重量（kN/m）； hiw——滑体在浸润面以下的厚度（m）；

γu ——空隙水压力比（取滑坡水下面积与滑坡总面积之比的一半）。

计算选取主勘探剖面及副勘探剖面为计算剖面（见工程地质剖面图），按自重＋20-50年一遇暴雨工况二条件进行计算，该工况下滑体土饱和,水位与坡面一致。

稳定系数计算时，采用人工赋值正演计算，假设安全系数，使得滑坡推力最后条块剩余滑坡推力为零。实际区间在（-1kN,1kN）时，停止计算，此时的安全系数即为该剖面的稳定系数。

滑坡推力计算时，根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范（试行）》（2002国土资源部行业标准），自重＋暴雨＋地下水工况校核安全系数取值范围1.02-1.15规定要求，工况安全系数取值1.10。利用《理正抗滑桩分析软件》进行计算。

根据计算结果，K183.7-K228滑坡推力900kN/m，K228-K298.4滑坡推力取值600kN。

四、治理措施

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根据滑坡稳定性分析及计算，在水力作用下，滑坡的运动特点是中前部剧烈，属于蠕滑-拉裂式破坏方式，鉴于此，治理工程的重点是斜坡的前缘，只要前缘稳定了，不发生蠕滑-拉裂-破坏，后面的坡体就会稳定下来。其具体治理措施：①沿滑坡体外侧5.0m处设置截水沟，滑坡体中部设分级排水沟；②对印刷厂——水塔滑动面处设置水平排水孔，长度20m-25m，以伸入陡坎后2.0m为宜，间距3m-4.0m；③对印刷厂——战备医院处的支护进行复核计算，立即对高压氧——水塔进行治理和截排水沟的施工，采用抗滑桩+（预应力）锚索（杆）支挡或钢筋混凝土结构支护；④拆除坡上临时建筑，对坡面进行综合治理；⑤对滑坡进行立体的地表和深部位移变形、裂缝位错系统观测

五、滑坡治理工程设计 5.1截排水沟

沿滑坡边界外5.0m设置人字型截水沟，滑坡体中前部设置排水沟，截水沟、排水沟总长约400m；沿原挡土墙设置间隔2.5m-4.0m的2排水平排水孔，梅花形布置（部分因支挡桩影响矩形布置），孔端伸入前缘裂隙发育处；未支护处（K204~K298）采用抗滑桩加预应力锚索，抗滑桩为方桩，1250mm×1800mm，桩心间距在滑坡推力K204-K228处3.0m，K228-K298处4.0m，嵌入基岩不小于3.0m；预应力锚索采用5φ15.2mm高强度低松驰钢绞线，嵌入基岩不小于6.0 m。

5.1.1流量计算

根据铜陵市气象资料及《室外排水设计规范》，50年一遇暴雨强度为34mm/h，计算得设计暴雨强度为q=94.4L/s·hm。 Q=qΨF

其中：Q为雨水设计流量（L/s）；Ψ为径流系数，0.9；F为汇水面积，约11520m。代入计算式得设计流量Q＝0.271m/s。

5.1.2结构设计

①截排水沟断面形状为梯形，采用C15预制板，布设1层钢筋网片，沟底板φ6@150双向，尺寸570×420×5；沟帮板φ4@150双向,尺寸570×420×5。

②陡坎处设置600×500×600跌水井，跌水段和陡坡段进出口设导

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流翼墙，与上下游沟渠壁连接。

③i＞5％坡段沟底及地层变化处设置伸缩缝，间距10m～15m。伸缩缝沟底夯填厚30mm长500mm粘土反滤层，缝宽20mm,采用木板浸沥青防渗。预制板连接采用现浇细石C20混凝土，宽30mm，钢筋设弯钩连接。

5.1.3水平排水孔设计

①水平排水孔K100-K148.59间距5.0m，K148.59-K183.70间距4.5m，沿桩间布设，K183.70-K228间距3m,K228-K256.99间距4m。孔深25m，共40只。

②采用水平钻孔倾角50-100开设，成孔后孔内清渣，然后放入制作好的花管，K100-K204仰角10°,K204-K257仰角5°。

③排水管用厚6mm的钙塑管制作，间距100设φ10花眼，呈梅花形布设，下部1/4不设，外裹200g/m 土工布。 ④安设时应轻压慢插，间隔2.0m用钢丝绑扎。

5.1.4抗滑桩＋预应力锚索设计

结构设计上，采用抗滑桩与预应力锚索变形相协调进行计算。根据计算结果，抗滑锚桩设计为：

采用人工挖孔灌注桩，方桩，1250mm×1800mm，桩芯、护壁混凝土均C30，长边平行滑坡方向。K183.7-K228.00段桩心间距3.0m，K228.00-K298.40段桩的中心间距4.0m，共26根。

锚索钢绞线抗拉安全系数1.7，注浆体锚孔孔壁界面抗拔安全系数2.5，注浆体与钢绞线抗拔安全系数2.5，锚索设计值800kN。预应力锚索沿每根抗滑桩布设，位于抗滑桩顶下0.5m。钻孔直径130mm，长约22.0m，倾角25°。

采用改进的拉力型锚索，钢绞线为高强度（1860MPa）、低松弛预应力钢绞线（7丝φ15.2mm），锚具OVM系列，规格15-5，钢垫板尺寸220×220×30。

自由段长度约10m，锚入基岩≮6.0m。隔离架间隔2m布设。

六、治理效果

采用上述措施治理后，滑体保持稳定，至今未发现任何异常。

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流翼墙，与上下游沟渠壁连接。

③i＞5％坡段沟底及地层变化处设置伸缩缝，间距10m～15m。伸缩缝沟底夯填厚30mm长500mm粘土反滤层，缝宽20mm,采用木板浸沥青防渗。预制板连接采用现浇细石C20混凝土，宽30mm，钢筋设弯钩连接。

5.1.3水平排水孔设计

①水平排水孔K100-K148.59间距5.0m，K148.59-K183.70间距4.5m，沿桩间布设，K183.70-K228间距3m,K228-K256.99间距4m。孔深25m，共40只。

②采用水平钻孔倾角50-100开设，成孔后孔内清渣，然后放入制作好的花管，K100-K204仰角10°,K204-K257仰角5°。

③排水管用厚6mm的钙塑管制作，间距100设φ10花眼，呈梅花形布设，下部1/4不设，外裹200g/m 土工布。 ④安设时应轻压慢插，间隔2.0m用钢丝绑扎。

5.1.4抗滑桩＋预应力锚索设计

结构设计上，采用抗滑桩与预应力锚索变形相协调进行计算。根据计算结果，抗滑锚桩设计为：

采用人工挖孔灌注桩，方桩，1250mm×1800mm，桩芯、护壁混凝土均C30，长边平行滑坡方向。K183.7-K228.00段桩心间距3.0m，K228.00-K298.40段桩的中心间距4.0m，共26根。

锚索钢绞线抗拉安全系数1.7，注浆体锚孔孔壁界面抗拔安全系数2.5，注浆体与钢绞线抗拔安全系数2.5，锚索设计值800kN。预应力锚索沿每根抗滑桩布设，位于抗滑桩顶下0.5m。钻孔直径130mm，长约22.0m，倾角25°。

采用改进的拉力型锚索，钢绞线为高强度（1860MPa）、低松弛预应力钢绞线（7丝φ15.2mm），锚具OVM系列，规格15-5，钢垫板尺寸220×220×30。

自由段长度约10m，锚入基岩≮6.0m。隔离架间隔2m布设。

六、治理效果

采用上述措施治理后，滑体保持稳定，至今未发现任何异常。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ryrp.html