求。
3、工程钻探
钻探施工采用两台XJ-100型工程钻机进行,钻孔口径?110~89mm,钻探中对第四系松散层一律采用无水冲击钻进,土芯采取率达90%以上。对岩石采用清水合金回转(或金刚石)钻进,单孔孔深19.10~30.00m,钻进严格控制回次进尺在1.0~1.50m,遇软弱夹层采用无水钻进,并准确判断钻进中异常情况,做到了岩芯采取率30-60%,对软弱夹层、裂隙、漏水部位的控制基本无遗漏,施工质量良好,所获资料真实可靠。
4、探井
本次勘察在斜坡区共布置浅井点11个,以查清推测不稳定斜坡体边界、厚度、滑带土的物理力学性状,利用浅井有效进行了滑带土及滑床原位采样。
5、岩土室内试验
主要进行了滑带土室内残余剪切试验,还对不稳定斜坡体滑床采集样品进行室内常规试验。试样采取现场蜡封贴签,土坑存放,分批送检。
6、质量检查监督
勘察工作质量执行三级检查制度,野外勘察过程中,野外原始资料首先由各作业组进行100%的自检和互检,再由项目组长抽检80%以上,力求使地质资料完善,最后上报院总工办进行院级野外检查验收,2012年9月22日,院总工办及院质检组在现场对野外工作质量及野外资料进行了检查。经检查认为,该项目工作量、质量均达到规范和设计要求。 五、地质灾害特征
(一)不稳定斜坡边界
该不稳定斜坡后缘以基岩出露界线为界。左右两侧以冲沟分水岭为界,前沿在斜坡地带剪出。 (二)不稳定斜坡形态
该不稳定斜坡处于斜坡地带,整体形态为“W”形,主滑方向10°。 (三)推测滑体
该不稳定斜坡滑体物质为粘土夹碎石。滑体厚度2~27m,前缘宽约560m,后缘宽约300m,长约400m,方量约240万m3。坡体天然容重γ坡体饱水状态容重γ
饱水
天然
=18.05kN/m3,
=18.8kN/m3。
(四)推测滑面及滑带土
由于该斜坡目前未发生滑动,推测滑面为典型的岩土接触面型,滑面沿滑动方向呈弧状。取岩土接触面土作为滑带土,滑带土天然残余剪强度:C=30kPa, φ=22°;饱水残余剪强度:C=25kPa, φ=19°。 (五)推测滑床
滑床主要由强风化和中风化泥岩。强风化岩体破碎,钻探取芯呈碎石状散体结构,浅井揭露岩体呈块状;中风化岩体相对完整,钻探取芯呈短柱状及碎块状。岩层产状280°∠15°,斜坡结构类型为逆向坡。 六、地质灾害的危险性、危害程度评价
此次勘察工作的野外调查、钻探及浅井资料证实,该不稳定斜坡推测为中型浅表层土质牵引式不稳定斜坡,不稳定斜坡剪出口标高1100m左右,后缘标高1330m左右。
4
该斜坡危险区及威胁着103户512人及甲摆小学师生14人的生命财产安全,在强降雨条件下发生滑动的可能性大,其危害程度大,危险性大。
七、形成机制 (一)基本条件
该斜坡推测滑体由第四系残坡积粘土夹碎石组成,其结构松散、孔隙度大,透水性强,力学强度低,为易滑岩组。滑床为泥盆系独山组砂岩,砂岩透水性差,在强降水条件下,上部土层中渗水在滑床上,一方面增加了土体的自重,另一方面降低了土体内摩擦角(Φ)及内聚力(C),加之地表水的下渗,有利于不稳定斜坡的发生。 (二)诱发因素
大气降水(降雨、降雪)的下渗以及长期的生活污水排放,对土体产生软化、浮托作用,并对不稳定岩土接触软弱界面产生润滑作用,大大降低了粘土层内聚力(c)和内摩擦角(ф),并产生了较大的静水压力和动水压力,是该不稳定斜坡形成的诱发因素。另一方面,老百姓生活水平不断提高,陆续修建了大量的民房,增加了坡体的荷载,破坏了原有的自然平衡状态。由以上分析可知,大气降水、建筑物加载均可诱发土体沿岩土接触面产生蠕滑变形。 八、稳定性评价
(一)目前稳定状态定性评价及发展趋势分析 1、目前稳定状态定性评价
经地面实地调查及勘察,该区域目前稳定阶段。 2、发展趋势分析
在强降水状态下和将来的建筑物不断加载的情况下,岩土接触面上推测滑带土的摩擦角(Φ)和内聚力(c)降低,该不稳定斜坡发生滑动的可能性较大。
(二)稳定性定量计算与评价 1、计算参数取值
(1)不稳定斜坡体容重
由所采取土样的常规物理力学试验指标计算可得,不稳定斜坡体天然容重γ天然=18.05kN/m3。不稳定斜坡体饱水容重做适当增加,取γ饱水=18.8kN/m3。
(2)滑带土抗剪指标 由6件滑带土样的天然状态抗剪切试验及饱水残余剪切试验计算可得,滑带土天然状态下抗剪强度指标C=30kPa,φ=22?,饱水残余抗剪强度指标C=25kPa,φ=19?,见表2。
表2 滑带土抗剪强度指标统计表 岩土 变异 指标 统计数 区间值 平均值 标准差 单元 系数 9 18.033 1.317 0.073 天然状态内摩擦角(?) 16.2~19.8 9 25.000 1.528 0.061 天然状态内聚力(kPa) 23~27.6 滑带土 9 15.989 1.827 0.114 饱水残余内摩擦角(?) 13.3~18 9 饱水残余内聚力(kPa) 18.4~21.7 20.044 1.109 0.055 统计修 正系数 0.954 0.962 0.928 0.965 2、不稳定斜坡稳定性计算 采用传递系数法计算三条剖面天然状态、滑面充水状态下的稳定系数(Fs), 传递系数法不稳定斜坡稳定性计算公式:
FsR?????T??iiiii?1...?n?1?Rn?n?1?Tni?1...,(I=1,2,3,…,n-1)??????? (1)
?i?cos??i??i?1??sin(?i??i?1)tg?i
式中 Ψi—第i计算条块剩余下滑力向第i+1块的传递系数。
Ni=(Gi+Gbi)cos?i +Pwisin(ai-?i)???? ???????????(1-1) Ti=(Gi+Gbi)sin?i +Pwicos(ai-?i)???????????????(1-2) Ri=Nitg?I+cili?? ??? ?? ?? ??? ?????? ??? (1-3) 式中:
Fs——不稳定斜坡稳定系数;
ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa); ?I——第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(?); li——第i计算条块滑动面长度(m);
5
?i ,ai——第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角(?); Gi——第i计算条块单位宽度岩土体自重(kN/m);
Gbi——第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重(kN/m); Pwi——第i计算条块单位宽度的动水压力(kN/m); Ni——第i计算条块滑体在滑动面上法线上的反力(kN/m); Ti——第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(kN/m); Ri——第i计算条块滑动面上的抗滑力(kN/m)。 计算成果见下表3
表3 稳定性系数计算表
计算剖面 1-1′剖面 2-2′剖面 3-3剖面 自然状态稳定性系数 Fs=1.18>1.15 Fs=1.36>1.15 Fs=1.34>1.15 状态评价 稳定状态 稳定状态 稳定状态 饱和状态稳定性系数 Fs=0.98<1.0 1.05<Fs=1.13<1.15 1.05<Fs=1.12<1.15 状态评价 不稳定 基本稳定 基本稳定 系数为1.15。
传递系数法推力计算公式:
Fi=K Ti +?iFi-1-Ni tan?I-ci l i????(2) Fi——第i块段滑体的剩余下滑推力 ?i=cos(?i-?i+1)-sin(?i-?i+1)?tg?i K——不稳定斜坡推力安全系数 Fi-1——第i-1块段滑体的剩余下滑推力 其它符号同式(1)。当Fi<0时,取Fi=0。
表4 剖面号 状 态 稳定系数 安全系数 1 2 下 滑 推 力 Fi (kN/m) 3 4 5 6 7 8 9 10 不稳定斜坡推力计算成果表 1—1? 天然 状态 1.18 1.15 1360.622 4603.271 7816.645 10174.45 10973.55 10369.88 9121.147 6587.609 0 0 滑面 充水 0.98 1.15 1783.275 5091.015 8761.782 11868.45 13659.63 13831.61 14621.54 13323.22 7702.852 2752.627 天然 状态 1.36 1.15 2375.242 4261.345 7045.586 10557.63 10673.56 8621.85 6606.806 0 2—2? 滑面 充水 1.13 1.15 2550.976 4412.68 7545.421 11552.66 12406.18 10973.37 9696.152 1247.066 天然 状态 1.34 1.15 0 1312.934 2162.848 2794.991 2515.825 629.9803 0 0 0 3—3? 滑面 充水 1.12 1.15 6.106965 2328.618 4578.93 7322.323 7933.064 7115.043 5426.696 3469.978 2112.178 3、不稳定斜坡稳定性评价
从以上表3可以看出:
在1——1′剖面控制范围内,自然状态下处于稳定状态,在饱水状态下处于不稳定状态;
在2——2′剖面控制范围内,自然状态下处于稳定状态,在饱水状态下处于基本稳定状态;
九、防治措施建议
在3——3′剖面控制范围内,自然状态下处于稳定状态,在饱水状态下处于基本稳定状态; 4、不稳定斜坡推力计算
(一)方案比选
根据龙里县地质灾害防治经费估算表(见表5),拟选定工程治理综合方案和搬迁方案,其方案比选如下:
6
对三条剖面采用传递系数法计算其天然状态、滑面充水状态下的不稳定斜坡推力,计算结果见表8-5。取天然状态下的安全系数为1.15,滑面饱水状态下安全
表5 贵州省龙里县地质灾害防治经费估算表 基价 建设附加防治项目 对象 单位 (万元) 费比例(%) 搬迁 居民 户 Km m m3 m3 m3 m2 点 2估算经费约656.91万元,搬迁方案初步估算经费最低需818.20万元,故确
单价(万元) 4.6~9.1 78 0.2 0.026 0.065 0.325 0.039 1.3~2.6 定对因不稳定斜坡已造成房屋严重开裂变形的建议另行选址搬迁(同时也降低了地面荷载),然后采取工程治理综合方案。 十、结论与建议
(一)通过本次不稳定斜坡勘察,查明了不稳定斜坡形成的地质环境条件,不稳定斜坡的分布范围、形态、规模及结构特征,不稳定斜坡的形成机制、引发因素,对不稳定斜坡的稳定性进行了验算和评价,提出了不稳定斜坡防治方案。工作程度符合现行勘察规范的规定,提交的勘察成果资料齐全。
(二)经本次勘察得出,该不稳定斜坡可能产生的滑动方式为中型浅表层土质牵引式不稳定斜坡,主滑方向10°,不稳定斜坡平面形态呈“w”字型。
(三)通过对不稳定斜坡1-1’、 2-2’、3-3’剖面的稳定性计算,饱水状态下稳定系数最小值为0.98,坡体处于不稳定状态。
(四)根据不稳定斜坡的具体特征,建议对该不稳定斜坡进行工程治理。
3.5~7.0 60 0.15 0.02 0.05 0.25 0.03 1~2/5年 30 30 30 30 30 30 30 30 生物工程 抗滑桩支挡 挡墙支挡 清除危岩 排水沟 坡面防护 监测 1、工程治理综合方案 在不稳定斜坡边界线外3-5m设置截水沟将雨季来临的地表水因势顺导排出坡体外,防止雨水对坡体的入渗作用;同时对坡体内的过水涵洞与排水明沟进行工程治理,防止涵洞和沟体漏水影响不稳定斜坡的稳定性。在主滑面上设置抗滑桩工程,对坡体易滑塌土体进行防护。在不稳定斜坡前缘修建抗滑连续式挡墙,防止不稳定斜坡体蠕滑变形。根据赫章县地质灾害防治经费估算表(见表5),工程治理综合方案费用估算见表6。
表6 工程综合治理方案估算表 工程手段 截排水沟 抗滑连续式抗滑桩 挡墙 挡墙 建设规模 1100m3 60根×35m 600m3 造价(万元) 357.5 420 15.6 合计造价(万元) 793.1 (五)设计参数
1、不稳定斜坡体天然容重γ重γ
饱水
天然
=18.05kN/m3,不稳定斜坡体饱水状态下,容
2、搬迁方案 对不稳定斜坡影响区内103户512人及甲摆小学师生14人进行整体搬迁需资金758至1516万元。
(二)选定方案
不稳定斜坡的治理原则,应根据不稳定斜坡的实际情况进行综合分析,考虑合理可行的方案,应遵循因地制宜、安全经济、技术可行、构建和谐社会的原则;本着“早期发现,以防为主,防治结合”的防治原则进行。
根据调查时走访,区内村民大多不愿整体搬迁,工程治理综合方案初步
7
=18.8kN/m3。
2、滑带土天然残余剪强度:c=30kPa, φ=22°;饱水残余剪强度:c=25kPa, φ=19°。
3、建议场地中风化砂岩承载力特征值为fa=3300kPa,中风化砂岩天然容重γ
天然
=27.1kN/m3,饱水容重作适当增加γ饱和=27.5kN/m3。
计算成果表
甲摆1-1′剖面稳定性及其滑坡推力计算表(天然状态)(安全系数K=1.15) 分块面积(天然)分块序号 (m2) S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
315 646 595 871 1138 863 2295 1418 1743 770 分块面积(饱水)(m2) S 天然重度(KN/m3) γ 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 18.05 饱水重度(KN/m3) γ 附加载荷(KN) G 计算重量(KN) G 5685.75 11660.3 10739.75 15721.55 20540.9 15577.15 41424.75 25594.9 31461.15 13898.5
滑面倾角(度) a 50 47 41 34 28 25 23 19 13 8 滑面长度(m) L 58.36 39 28 43 50 45 92 49 71.5 71 粘聚力Kpa C 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
摩擦系数 下滑力(KN) Gsina 4355.537 8527.803 7045.91 8791.379 9643.368 6583.188 16185.94 8332.884 7077.219 1934.297 安全下滑力(KN) K=1.15 4573.314 8954.194 7398.205 9230.948 10125.54 6912.347 16995.24 8749.528 7431.08 2031.012
法向分力(KN) Gcosa 3654.73 7952.306 8105.392 13033.76 18136.54 14117.69 38131.68 24200.45 30654.8 13763.24
抗滑力(KN) Gcosa*tga 1461.892 3180.922 3242.157 5213.502 7254.615 5647.077 15252.67 9680.181 12261.92 5505.296
粘结力(KN) C*L 1750.8 1170 840 1290 1500 1350 2760 1470 2145 2130 85106.04
总抗滑力(KN) 传递系数 传递系数中间过程 0 0.977695 0.952711 0.943798 0.952711 0.977695 0.985431 0.969661 0.952711 0.961332
传递下滑力(KN) Fn*ψ -50 3 6 7 6 3 2 4 6 5 0 4500.596 7446.999 9602.625 10454.61 10138.58 8988.262 6387.75 -560.281
剩余下滑力(KN) Fn 1360.622 4603.271 7816.645 10174.45 10973.55 10369.88 9121.147 6587.609 -588.091 -6164.56 ks= 1.179656 tgφ 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 Gcosa*tga+C*L 3212.692 4350.922 4082.157 6503.502 8754.615 6997.077 18012.67 11150.18 14406.92 7635.296 ψ 78477.53 0.71662 甲摆1-1′剖面稳定性及其滑坡推力计算表(饱水状态)(安全系数K=1.15) 分块面积(天然)分块序号 (m2) S 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 分块面积(饱水)(m2) S 315 646 595 871 1138 863 2295 1418 1743 770 天然重度(KN/m3) γ 饱水重度(KN/m3) γ 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 18.8 附加载荷(KN) G 计算重量(KN) G 5922 12144.8 11186 16374.8 21394.4 16224.4 43146 26658.4 32768.4 14476 滑面倾角(度) a 50 47 41 34 28 25 23 19 13 8 滑面长度(m) L 58.36 39 28 43 50 45 92 49 71.5 71 粘聚力Kpa C 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 摩擦系数 下滑力(KN) Gsina 4536.515 8882.144 7338.676 9156.672 10044.06 6856.728 16858.48 8679.126 7371.286 2014.67 安全下滑力(KN) K=1.15 4536.515 8882.144 7338.676 9156.672 10044.06 6856.728 16858.48 8679.126 7371.286 2014.67 法向分力(KN) Gcosa 3806.588 8282.734 8442.181 13575.32 18890.13 14704.3 39716.1 25206.01 31928.55 14335.12 抗滑力(KN) Gcosa*tga 1294.24 2816.129 2870.342 4615.61 6422.646 4999.462 13503.47 8570.044 10855.71 4873.941 粘结力(KN) C*L 1459 975 700 1075 1250 1125 2300 1225 1787.5 1775 74493.1 总抗滑力(KN) 传递系数 传递系数中间过程 0 0.980835 0.958982 0.951111 0.958982 0.980835 0.987525 0.973847 0.958982 0.966562 传递下滑力(KN) Fn*ψ -50 3 6 7 6 3 2 4 6 5 0 4993.447 8402.393 11288.21 13099.34 13566.53 14439.13 12974.77 7386.898 剩余下滑力(KN) Fn 1783.275 5091.015 8761.782 11868.45 13659.63 13831.61 14621.54 13323.22 7702.852 2752.627 ks= 0.98736 tgφ 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 0.34 Gcosa*tga+C*L 2753.24 3791.129 3570.342 5690.61 7672.646 6124.462 15803.47 9795.044 12643.21 6648.941 ψ 81738.36 0.750107