广元市利州区石坎上滑坡应急排危治理方案.docx
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广元市利州区石坎上滑坡应急排危治理方案
广元市利州区石坎上滑坡应急排危治理方案
附图：
顺序号
图号
图名
比例尺
1
1-1
广元市利州区回笼办事处石坎上滑坡工程地质平面图
1:
1000
2
1-2
广元市利州区回笼办事处石坎上滑坡应急排危方案设计
平面布置图
1:
1000
3
2-1
治理工程1-1＇剖面布置图
1:
200
4
2-2
抗滑桩横剖面图
1:
100
5
3-1
抗滑桩桩结构图
6
3-2
抗滑桩护壁、锁口结构图
0前言
0.1任务由来
根据调查，石坎上滑坡位于广元市利州区回龙办事处学工村3组，地质灾害类型为滑坡。
该滑坡发育于居民点后，变形明显，滑坡总方量约7224m3，对坡脚居民的生命财产安全和生活造成较大影响。
为此，受广元市国土资源局利州区分局的委托，我公司（四川九0九建设工程有限公司）承担了石坎上滑坡的调查及应急排危方案设计工作。
0.2主要目的与任务
0.2.1主要目的
遵循地质灾害防治的基本原则，通过现场实地调查，查明灾害体的性质、规模、分布范围及特征，稳定性及危害性，并针对灾害体的具体特征提出处理措施建议。
0.2.2主要任务
（1）确定灾害体范围及具体特征，确定防治范围、目标及标准；
（2）查清灾害体的灾情损失及险情情况，评价其稳定性并预测稳定性发展变化趋势，论证项目的必要性与紧迫性；
（3）编写应急排危方案设计。
1治理工程的必要性和紧迫性
1.1灾情及险性评价
1.1.1灾情评价
石坎上滑坡位于广元市利州区回龙办事处学工村3组，滑坡体前后缘相对高差约为30m，斜长约43m，斜坡坡体后陡前缓，坡面为台阶状，坎高约2-4m不等，为人工种植旱地。
坡面岩性为粉质粘土夹碎块石，后部为碎石土。
根据调查，坡体在2010年7月23日受暴雨影响产生滑动变形，后缘向下错5m左右。
滑壁基岩出露，为灰黄色砂岩，后缘坡面明显变形，前缘坡面未见明显变形，仅前缘陡坎位置有少部分的溜滑，后缘见裂缝，延伸长度约10-15m，宽度约15-25cm，可见深度约30cm左右。
但目前未造成经济损失和人员伤亡。
1.1.2险情评价
目前区内灾害体危害尚未消除，在雨水的影响下，滑坡可能会继续濡滑变形，直接威胁坡脚聚居区5户22人的生命财产安全，受威胁的财产经济损失在30万元左右。
1.2项目的必要性与紧迫性
据调查，聚居区后斜坡坡脚发育1处滑坡，估计滑坡体总方量约7224m3；在暴雨影响下，滑坡的稳定性将受到影响，有可能再次发生蠕滑变形，威胁下部居民5户22人的生命财产安全。
为确保人民生命及财产的安全，对滑坡实施工程处理是必要的、紧迫的。
2自然地理及地质环境条件
2.1自然地理
2.1.1交通位置
工作区位于广元市利州区回龙办事处学工村3组（图2－1），地理坐标为东经：
105°46′12.3″，北纬：
32°27′42.8″。
有村道可以进入该点，交通较为便利。
工作区
图2-1工作区交通位置图
2.1.2气象水文
工作区属四川盆地亚热带湿润气候带,多年平均气温16.0℃，多年平均降雨量为972.6mm，每年降雨主要集中在5～9月，其间降雨总量占全年降雨总量的75%。
多年月平均降雨量最高为7月为236.8mm，最低为1月为3.8mm，最大一日降水为185.9mm（图2-2）。
图2-2工作区多年月平均降雨量柱状图
场区附近无地表河流，斜坡坡面无水流，仅有降雨形成的暂时性水流。
2.2地质环境条件
2.2.1地形地貌
工作区内地貌类型为构造侵蚀的低山地貌，地形属斜坡地形，工作区海拔高程560m左右。
滑坡区内为斜坡地形，地形后陡前缓，斜坡后部坡度大于35°，且后部部分位置已可见出露基岩，为顺坡向；中前部地形坡度小于20°,局部呈台阶状，种植耕地，阶高约2-4m，阶面坡度均小于10°。
陡坎上部斜坡位置为旱地，斜坡总体高差约30m左右，顺坡长约43m左右，滑坡前缘为居民区。
坡面岩性为粉质粘土夹碎块石土，碎块石含量约15%-25%，碎块石粒径约3-20cm，大的达50cm左右（照片2-1）。
照片2-1场区地貌
2.2.2地层岩性
工作区内出露的地层为侏罗系下统白田坝组（J1b）和第四系残坡积层（Q4el+dl）：
1、侏罗系中统沙溪庙组（J1b）
主要分布第四系覆盖层下部，岩性为页岩、粉砂岩、石英砂岩，产状155°∠20°。
2、第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）
主要分布在斜坡表层与坡脚位置，为残坡积层，岩性为粉质粘土夹碎块石土和碎块石土，结构松散，块径一般3～20cm，大的达50cm左右，该层厚度一般2～5m。
2.2.3地质构造与地震
1、地质构造
工作区位于利州区北部地区，为西北部龙门山构造带。
区内地质构造复杂，断裂发育（图2-3）。
（1）林庵寺－茶坝大断裂
北起朝天区东溪河乡林庵寺经三堆至青川县茶坝，属活性大断裂（为此次“5.12”特大地震发震断裂映秀—北川断裂延伸），呈北东东向，倾角一般在60度以上，地貌呈明显断层、陡岩，使南崖山遭到破坏，并在水磨、西北、蒲家、羊模一带，切割了早期断裂，为变质岩与未变岩的分界线。
（2）平武青川复向斜
其构造特征为一个向南西西扬起、北东东倾伏的复式大向斜。
该复向斜由一系列相互平行的、“之”字形线状排列的不对称倒转背、向斜所组成。
这些倒转背、向斜的轴面倾向北西，或北北西，倾角一般在60°-75°之间，轴向与整个区域构造走向一致，仅在西部略有偏向南西的现象。
组成该复向斜的次级褶皱，主要有两个倒转背斜和两个倒转向斜，自北而南是：
罈罐窑倒转向斜，滑天坡倒转背斜，毛塔子倒转向斜，茶坝倒转背斜。
图2-3构造纲要图
2、地震
根据国家标准《建筑抗震设计规范）》（GB50011—2010），场地地震基本烈度调整为Ⅶ度，地震动峰值加速度为0.1g。
2008年“5.12”汶川8级地震时，该区属波及区，地面无明显的地面下沉开裂变形，但房屋建筑受损严重。
2.2.4水文地质条件
根据区域水文地质资料，区内地下水类型主要为基岩裂隙水，其次为第四系松散堆积层孔隙水：
1、基岩裂隙水
主要赋存于侏罗系砂岩地层的裂隙中，主要接受大气降水入渗的补给，富水程度一般。
2、松散层孔隙水
主要赋存于斜坡表面的第四系松散堆积物中，土体中地下水富水程度低，其补给源主要来自大气降水，由于受松散第四系以及地形坡度的影响，区内该地下水较贫乏。
3灾害体特征及稳定性分析
3.1灾害体基本特征
3.1.1滑坡边界、规模、形态特征
滑坡位于广元市利州区回龙办事处学工村3组，于2010年7月在暴雨作用下发生滑动。
平面形态呈舌状，纵向剖面形态为折线型。
滑体表面后陡前缓，后缘坡度大于30°，前缘为陡坎状，坡度均小于10°。
后缘滑动形成高约5m的滑壁，可见基岩出露，有一组明显的裂隙可见，裂隙产状为217°∠66°，裂面平直，粗糙。
后缘滑壁位置局部可见厚约1-2cm的泥质夹层；滑坡左右两侧均以拉裂缝变形位置为界，右后侧可见滑坡滑动时形成的2-2.5m高的陡坎。
滑坡剪出口位于民房陡坎坎脚位置。
滑坡以1-1′剖面位置为主轴整体下滑，滑动方向为145°。
变形区斜长约43m，滑坡变形区平均宽度约42m，滑体平均厚度以4m计，滑坡体积约7224m3,为小型土质滑坡（照片3-1）。
照片3-1石坎上滑坡平面形态
3.1.2物质组成与结构特征
滑体物质为粉质粘土含碎块石，滑体厚度约4m左右，稍湿，可塑，结构松散，碎块石含量15-25%，呈棱角状-次棱角状，块度一般3-20cm，大者50cm。
滑带位于层内错动面，为粉质粘土含碎石，碎石含量15-25%，稍湿，可塑，碎石呈棱角状-次棱角状，块度一般3-10cm，大者20cm。
下伏基岩为侏罗系下统白田坝组（J1b）页岩、粉砂岩、石英砂岩，裂隙较发育，岩层产状155°∠20°。
3.1.3滑坡变形破坏特征
根据本次的调查及访问情况分析，该滑坡发生于2010年7月的暴雨季节，主要为蠕动变形。
滑坡后缘下错，形成5m高的滑壁，部分位置可见基岩出露，且基岩裂隙较发育：
①143°∠40°，裂面厚为1-2cm，为泥质夹层；②217°∠66°，裂面平直、粗糙。
坡面形成裂缝的宽度约为15-25cm，延伸长度10-15m，裂缝可见深度为30cm左右（照片3-2），滑坡前缘陡坎位置濡滑推挤变形，已经出现鼓胀现象，部分位置出现滑塌（照片3-3）。
滑坡滑动后至今未见进一步滑动。
照片3-2滑坡坡面裂缝照片3-3滑坡前缘挤压鼓胀变形
3.2形成机制及影响因素分析
3.2.1形成机制分析
该滑坡的变形是因为斜坡地形坡度较陡，临空条件较好，且为顺向坡。
滑体的组成物质为粉质粘土夹碎块石土，结构松散，其本身的物理力学性质较差，在暴雨作用下，大量的地表水沿孔隙渗入土体，增加了滑体的自重，同时也降低了滑带土的物理力学指标，使土体的稳定性降低，从而导致斜坡发生卸荷滑动变形，其变形模式为推移式。
3.2.2影响因素
影响区内滑坡形成的因素主要是自然因素，包括地形地貌、地层岩性、地质构造、降雨、地震和人为因素等。
其中地形地貌、地层岩性和地质构造是内因，对滑坡的形成和发展起控制作用，降雨和地震是外因，对危岩的形成和发展起促进作用。
（1）地形地貌
滑坡相对高差约30m左右，斜坡剖面上呈折线形，地形为后陡前缓，后部坡度大于30°，中前部地貌形态为台阶状，阶高约2-4m，前缘总体坡度小于10°，由于斜坡前缘民房修建对边坡进行开挖，形成直立陡坎，坎高约4m左右，临空条件较好，为滑坡的形成提供良好的地形地貌条件。
（2）地层岩性
滑体和滑面组成物质为第四系松散堆积的粉质粘土含碎石层，碎石含量15-25%，稍湿，可塑，土体物理力学性质较差，同时遇水工程地质性质易下降，使滑体阻抗力下降，从而影响滑坡稳定性，因此表层分布的松散土体为滑坡形成提供了物质基础。
（3）大气降雨
滑坡发生于2010年6-7月广元地区普降暴雨，由于滑坡之上无地表排水设施，大量的水体入渗，一方面使土体容重变大，增加了土体自重，另一方面使土体抗剪强度降低，从而滑体发生滑动，因此大气降水是滑坡滑动的最主要诱发因素。
（4）地质构造
滑坡区内地质构造较简单，附近地区无断裂通过，但在该位置岩层倾向为顺坡向，对滑坡滑动有利。
（5）人类工程活动
滑坡前部人工开挖修建民房，形成的高陡的边坡，由于坡度较陡，为滑坡形成提供良好临空条件，是滑坡发生滑动的主要诱发因素之一。
3.3稳定性分析
3.3.1计算模型与工况
根据该滑坡的破坏模型，采用综合野外与室内分析的滑面即软弱面来计算，滑面呈折线形，故稳定计算采用折线型滑动面计算模型。
滑坡稳定性计算模型见图3-1。
图3-1传递系数法（折线型滑动面）计算模型及条块受力图
本次选定如下几种工况计算评价滑坡稳定性。
表3-1稳定性计算工况及荷载组合表
计算工况编号
荷载组合内容
工况1
自重
工况2
自重+暴雨或连续降雨
注：
由于土体中地下水贫乏，因此不考虑孔隙水压力。
3.2.2计算剖面
本次计算的目的，是为滑坡稳定性评价及防治提供依据，根据滑坡的水文地质、工程地质、滑体的结构特征判断，选择位于滑坡主滑方向1-1′剖面进行计算，剖面的条块单元划分情况详见图3-2。
图3-21-1′剖面条分图
3.2.3计算方法与参数的选取
（1）计算方法
传递系数法计算公式如下：
其中：
式中
——第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数（j=i），即
式中：
Wi
——第i条块的重量（kN/m）；
Ci
——第i条块内聚力（kPa）；
φi
——第i条块内摩擦角（°）；
Li
——第i条块滑面长度（m）；
αi
——第i条块滑面倾角（°）；
A
——地震加速度（重力加速度g）；
Fs
——稳定系数。
（2）参数选取
1）滑面位置的确定
根据调查结果分析，该滑坡的滑面位于基覆界面。
2）滑面抗剪强度的确定
地面测绘调查过程中难以采取滑面物质样品，不易取得其抗剪强度的指标。
本次工作采用工程地质类比法确定。
本次评价采用经验类比抗剪强度值结合滑体目前稳定状态反演综合取值（表3-2）。
表3-2 滑带土体物理力学参数表
岩土名称
经验类比值
抗剪强度
天然状态
饱和状态
内聚力C（kPa）
内摩擦角φ（°）
内聚力C（kPa）
内摩擦角φ（°）
粉质粘土含碎石
11.3
8.7
10.5
7.8
3）滑体重度
重度采用经验类比值作为计算指标（表3-3）。
表3-3滑体土重度取值表
土体名称及状态
碎块石土
天然（kN/m3）
饱和（kN/m3）
参数选取
21.3
23.0
（3）斜坡稳定性计算与结果评述
1）稳定性评价标准
根据《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006），对滑坡稳定性评价标准见下表3-4。
表3-4滑坡稳定性评价标准
计算方法
不稳定
欠稳定
基本稳定
稳定
传递系数法
＜1.0
1.0～1.05
1.05～1.15
＞1.15
2）稳定性计算与结果评述
根据以上方法对滑坡1-1′剖面进行稳定性评价，利用传递系数法，按其处于不同工况，对稳定性进行计算，计算结果表明1-1′剖面整体在天然工况下处于稳定状态，在暴雨工况下处于基本稳定状态（表3-5）。
表3-5稳定些计算结果
剖面及编号
工况
稳定系数
稳定状态
备注
1-1′剖面
自重
1.15
基本稳定
自重+暴雨
1.01
欠稳定
3.4推力计算
为了取得整治滑坡的依据，除了对滑坡的各种性质需有足够的认识之外，还必须对拟设置工程的部位给出一个比较接近实际的定量数据，这就必须进行滑坡推力计算。
本次滑坡推力计算采用的是规范规定的剩余下滑力传递法。
将滑动方向和速度大体一致的滑体视为一个计算单元，在顺滑动主轴方向的地质纵断面上按滑面的产状、岩土性质及地面转折点划分为若干地质条块，由后向前计算各条块分界面上的剩余下滑力，即是该部位的滑坡推力，最后一块的剩余下滑力就是整个滑坡的下滑力（图3-3）。
图3-3滑坡推力计算的模型
滑坡推力计算按传递系数法由下式计算：
式中：
——分别为第
块、第
块滑体的剩余下滑力设计值（kN），当
、
为负值时取0；
——滑坡推力安全系数；
——第
条块剩余下滑推力向第
条块的传递系数；
——第
条块滑体在滑动面切线上的反力（kN/m）；
——第
条块滑动面上的抗滑力（kN/m）；
滑坡推力计算中设计安全系数
，考虑该滑坡的重要性及滑坡发生后的危害程度，参考相关规范，选取如下（表3-6）：
表3-6滑坡稳定分析安全系数取值一览表
工况
工况1
工况2
安全系数
1.10
1.05
对于滑坡推力的计算采用和稳定性计算相同的计算原理，采用折线滑动法，根据滑坡坡面形态和滑床对滑坡进行条分，然后按上述公式计算滑坡各条块的剩余下滑力，分析各条块的下稳定等系数和下滑推力，可以方便的计算在不同的安全系数下滑坡体各条块的推力。
3）推力计算结果
对于滑坡的推力计算，采用两种工况进行滑坡推力计算，可方便设计选用较为经济合理的治理断面，计算结果见表3-7。
表3-7推力计算结果表
剖面
工况
稳定性评价
推力（KN/m）
1-1′剖面
自重
基本稳定
0
自重+暴雨或连续降雨
欠稳定
56
3.5土质边坡主动土压力计算
由于滑坡为土质边坡，拟采用抗滑桩。
主动土压力合力标准值计算公式如下：
；
式中：
Eak—主动土压力合力标准值（KN/m）；
γ—墙后填土重度（KN/m3）；取值20
H—支挡结构高度（m）；取值和2m
Ka—主动土压力系数；
C—土的粘聚力（KPa）；取值0
—土体内摩擦角（°）。
取值35
根据以上公式计算主动土压力标准值为41.916KN/m。
综合比较主动土压力和下滑推力知，主动土压力小于下滑推力。
因而选择下滑推力作为治理工程设计依据。
3.6稳定性及危害性
3.6.1发展变化趋势
根据调查情况和前述的定性、定量综合分析，石坎上滑坡天然状态下处于基本稳定状态，在暴雨作用下处于欠稳定状态。
3.6.2危害性预测
石坎上滑坡于2010年7月暴雨期间发生，滑坡后缘形成高约5m左右的滑壁，右后侧形成2.5m左右的陡坎，左右两侧形成拉裂缝，前缘发生垮塌及轻微鼓胀变形，滑坡天然状态下处于基本稳定状态，在暴雨作用下处于欠稳定状态，根据调查分析该滑坡主要为蠕滑变形，直接危害滑坡前部5户22人生命财产安全，可能造成直接经济损失为30万元，其危害规模属小型。
4防治方案设计
4.1防治原则
工程防治的总体原则是：
⑴工程治理设计与施工应与当地的社会、经济和环境发展相适应，同时应与环境保护、土地利用相结合。
⑵工程治理设计与施工应进行技术经济论证，采用先进方法技术，使工程达到安全、经济、美观和适用。
⑶在正常荷载条件下，工程治理应控制变形体的变形不超过允许范围，不产生新的变形、保证农户的安全。
⑷在特殊荷载条件下，工程治理设计与施工应能保证地质体的整体稳定，不产生危及人的生命财产安全的重大地质灾害。
4.2防治工程等级
根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006），确定该边坡的防治等级为三级，防治年限为20年。
4.3设计依据
1）《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）；
2）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330－2002）；
3）《建筑抗震设计规范》（GB50011－2010）。
4）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
5）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；
6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）。
4.4设计参数
1、降雨强度
本次设计采用最大小时降雨量作为设计参数取值。
2、地震
本场地属抗震设防烈度7度区，设计基本地震加速度值为0.0g，按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）规定，本次设计不考虑地震力影响。
3、荷载
自重：
岩土体的自重。
坡面超载：
坡面无建筑及其它荷载。
4、剖面选取
采用的计算剖面是1-1′工程地质剖面。
5、水的考虑
区内地下水贫乏，边坡体中没有统一地下水位，因而不考虑地下水作用。
6、计算工况
工况一：
自重+暴雨
7、计算参数
计算参数见3.2.3。
4.5治理工程分项设计
依据滑坡实际地质情况和保护对象，在屋后坡脚位置修建抗滑桩，采用C30钢筋混凝土现浇，支护长度为55m，共设置11根桩型为矩形、单桩长7.0m的抗滑桩，桩宽1.0m，桩高1.2m，嵌入基岩3.0m，桩间距5.0m。
表4-1抗滑桩设计结构表
桩长（m）
嵌入深度（m）
桩宽（m）
桩高（m）
桩间距（m）
桩数（个）
7.0
3.0
1.0
1.2
5.0
11
抗滑动桩结构计算：
计算项目：
抗滑桩
原始条件:
墙身尺寸:
桩总长:
7.000（m）
嵌入深度:
3.000（m）
截面形状:
方桩
桩宽:
1.000（m）
桩高:
1.200（m）
桩间距:
5.000（m）
嵌入段土层数:
1
桩底支承条件:
铰接
计算方法:
K法
土层序号土层厚（m）重度（kN/m3）内摩擦角（度）土摩阻力（kPa）K（MN/m3）被动土压力调整系数
14.00018.00015.00120.005.0001.000
桩前滑动土层厚:
0.000（m）
锚杆（索）参数:
锚杆道数:
0
锚杆号锚杆类型竖向间距水平刚度入射角锚固体水平预加筋浆强度
（m）（MN/m）（度）直径（mm）力（kN）fb（kPa）
物理参数:
桩混凝土强度等级:
C30
桩纵筋合力点到外皮距离:
50（mm）
桩纵筋级别:
HRB335
桩箍筋级别:
HPB235
桩箍筋间距:
200（mm）
挡土墙类型:
一般挡土墙
墙后填土内摩擦角:
30.000（度）
墙背与墙后填土摩擦角:
15.000（度）
墙后填土容重:
20.000（kN/m3）
横坡角以上填土的土摩阻力（kPa）:
120.00
横坡角以下填土的土摩阻力（kPa）:
120.00
坡线与滑坡推力:
坡面线段数:
14
折线序号水平投影长（m）竖向投影长（m）
19.8501.740
25.9600.730
30.0001.500
42.0000.000
50.0000.800
63.9600.560
73.4602.000
85.0000.000
91.4101.410
106.0000.000
110.0001.500
1210.8805.070
1314.4209.010
145.0801.840
地面横坡角度:
20.000（度）
墙顶标高:
0.000（m）
参数名称参数值
推力分布类型矩形
桩后剩余下滑力水平分力160.000（kN/m）
桩后剩余抗滑力水平分力0.000（kN/m）
钢筋混凝土配筋计算依据:
《混凝土结构设计规范GB50010--2002》
注意：
内力计算时，滑坡推力、库仑土压力分项（安全）系数=1.000
=====================================================================
第1种情况:
滑坡推力作用情况
[桩身所受推力计算]
假定荷载矩形分布:
桩后:
上部=200.000（kN/m）下部=200.000（kN/m）
桩前:
上部=0.000（kN/m）下部=0.000（kN/m）
桩前分布长度=4.000（m）
（一）桩身内力计算
计算方法:
K法
背侧——为挡土侧；面侧——为非挡土侧。
背侧最大弯矩=1856.953（kN-m）距离桩顶4.714（m）
面侧最大弯矩=0.000（kN-m）距离桩顶0.000（m）
最大剪力=1191.648（kN）距离桩顶6.857（m）
最大位移=315（mm）
点号距顶距离弯矩剪力位移土反力
（m）（kN-m）（kN）（mm）（kPa）
10.0000.0000.000-315.340.000
20.1432.041-28.571-308.830.000
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