滑坡灾害防治工程方案设计思考

滑坡灾害防治工程方案设计思考

[摘要]以滇西北迪庆藏族自治州的刮奴米滑坡为例,在对该滑坡进行稳定性分析后,提出采用“坡脚重力挡土墙支挡措施+坡面排水沟截排水”的综合防治方案,分别对挡土墙、排水沟进行设计,并简述了工程监测方案。为该地区的类似滑坡灾害防治工作提供部分参考经验。

[关键词]滇西北;滑坡灾害;防治工程;挡土墙;排水沟

迪庆藏族自治州位于生态脆弱的滇西北高原峡谷区,该地区频发的滑坡灾害,已经严重威胁着当地基础设施建设、运营和居民的生命财产安全,对当地的生态环境也存在较大的危害。因此需采取科学的措施防治滑坡灾害。

1工程概况

滑坡区位于云南省西北部迪庆藏族自治州中路乡,滑坡现状稳定,但前缘有局部垮塌,前缘为翻山道路,前缘道路以下为居民聚居区。该滑坡为一中型深层古滑坡,平面呈圈椅状,高56m,宽145m,厚2.5~3.5m,平均厚3m,体积2.44×104m3,主滑方向221°,滑坡平均坡度约30°。其滑坡体主要为第四系滑坡积层碎石土,滑床为志留系中上统灰岩,滑带为滑坡积碎石土和灰岩的接触面。根据DZ/T0218-2006《滑坡防治工程勘查规范》,危害对象等级为三级,防治工程等级为Ⅲ级。

2滑坡稳定性分析

因区内滑坡物质主要是第四系滑坡积层碎石土,根据调查与勘查的结果,其场地土地工程力学参数:天然重度为19.8~21.5kN/m3,承载力为0.30MPa,内聚力C为5~3.5MPa,内摩擦角j为19~17°该滑坡是以灰岩强风化层和灰岩中风化层的接触面为滑坡的形式进行变形破坏的,故采用传递系数法计算滑坡稳定系数,分别对滑坡1-1′和2-2′剖面进行计算。根据《工程地质手册》和试验数据,滑坡积碎石土天然容重取19.8kN/m3,饱和容重取21.4kN/m3。并选择三种工况进行计算,分别为:a自重;b自重+暴雨;c自重+地震。稳定性计算公式有两个剖面的3种工况下稳定性计算结果如表1所示,又根据DZ/T 0218—2006《滑坡防治工程勘查规范》的滑坡稳定状态参数,如表2所示。则滑坡1-1′剖面在a自重工况下稳定性系数为1.0599,处于基本稳定状态;在b自重+暴雨工况下,稳定性系数为1.0074,处于欠稳定状态;在c自重+地震工况下,稳定性系数为0.8644,处于不稳定状态。2-2′剖面在a自重工况下,稳定性系数为1.0742,处于基本稳定状态;在b自重+暴雨工况下,稳定性系数为1.0318,处于欠稳定状态;在c自重+地震工况下,稳定性系数为0.8727,处于不稳定状态。综上,该滑坡在暴雨和地震力的作用下,处以不稳定状态。

3工程设计

根据该滑坡特点和稳定性分析结果,提出“前缘陡坎垮塌部分重力挡土墙支挡措施+坡面排水沟截排水” 的综合治理方案,工程措施主要包括以下内容。1)前缘陡坎垮塌部分重力挡土墙支挡工程:为保证前缘陡坎的稳定,于前缘陡坎处设C20混凝土重力挡土墙,支挡坡脚。挡墙长350m。2)坡面排水沟工程:根据滑坡体地形和汇水面积,居民区分布特征等进行滑坡体地表排水工程设计。于居民区、坡顶、挡墙脚设置排水沟,总长991m。

3.1坡脚重力式挡土墙支挡工程

斜坡坡脚处设仰斜式C20混凝土挡土墙,基础开挖深度为1.5m,墙顶宽1.5m,面坡坡比1∶0.25,背坡坡比1∶0.3,墙底倾斜坡率∶0.1∶1,设计挡墙总长343m,每10.0m布设沉降缝,缝宽3cm。沿墙走向水平间隔2m,离地面0.5m设置排水孔,孔径100mm,外斜坡率5%。墙后铺设20cm宽的碎石反滤层,反滤层底部铺设20×50cm的黏土隔水层。沉降缝结构如图1所示。本次滑坡推力计算仅对滑坡前缘垮塌部分进行计算,采用传递系数法,按c自重+地震工况下,选取下滑力较大的剖面作为本次设计的计算剖面,下滑力计算公式如下其余符号意义同前。经计算,滑坡前缘局部垮塌部分下滑力合力设计值Ek=105.32kN/m。设计主要考虑墙前土体的自身稳定及墙后回填反压后库伦土压力情况,考虑剩余下滑力170kN/m,满足设计要求。

3.2坡面排水沟工程

在村内及挡土墙脚共布设5条排水沟,设计排水沟总长991m。根据实际情况,对地表排水工程的地表汇水流量计算,可以用中国公路科学研究院提出的经验公式经过计算可以得出设计流量Qp=1.1m3/s,则赢采用的排水沟糙率为0.025,排水沟截面尺寸为0.4m×0.5m矩形截面,沟帮截面宽度为30cm,沟底厚度为25cm,其流量为1.51m3/s,大于设计流量Qp,满足设计要求,沟体均采用C20混凝土现浇,具体结构设计如图2所示。此外,排水沟开挖深度应大于沟底厚度与侧墙高度之和,填方夯实度应达一定标准,衬砌两侧进行回填和夯实处理。挡土墙和排水沟连接情况如图3所示。

3.3工程监测

1)监测内容和方法根据DZT0221-2006《崩塌、斜坡、泥石流监测规范》,本次监测点重要性等级为Ⅲ级,预报等级为预报级。主要包括地面变形和滑体深部位移两部分监测内容。地面变形位移监测中的水平位移监测采用两方向的前方交会法,垂直位移监测采用水准测量法,滑体深部位移监测采用测斜仪进行孔斜测量。2)监测要求和周期根据JGJ/T8-1997《建筑变形测量规程》的要求,分别斜坡体顶部及中部各布置3个地面变形位移监测点,便于观测斜坡水平方向和垂直方向的变形。正常情况下,监测周期为半个月到一个月。如遇雨天和肉眼可见的变形加剧时等特殊情况,提高监测频率,监测周期应从数小时到每天不等。3)监测结果及处理根据地面变形位移监测每次观测的数据,绘制并水平和垂直位移矢量图等叠加得到的综合分析图。根据滑体深部位移监测每次观测的数据,绘制包含倾斜历时曲线图等在内的图件。此外,还应绘制上述两种监测内容的位移历时曲线图并及时上报。

4结论

以滇西北迪庆藏族自治州的刮奴米滑坡为研究对象,在查明滑坡工程概况和地质环境条件的基础上,将滑坡的两个剖面在3种不同工况下的稳定性系数进行计算,根据该滑坡的特点,采用“坡脚重力挡土墙支挡措施+坡面排水沟截排水”的综合防治方案,并从数个方面简述了该滑坡防治工程监测方案。

作者:肖文豪 陈正学 朱杰勇 单位:昆明理工大学国土资源工程学院 建材昆明地质工程勘察院