都江堰拉法基水泥有限公司石灰石礦山二坪滑坡穩定性評價及治理初步設計
都江堰拉法基水泥有限公司,年產高品質水泥140萬噸。2008年5月12日,四川省汶川縣發生了8.0級特大地震,其石灰石礦山距離地震震中映秀鎮直線距離僅16公里,地震直接誘發了礦山上山公路沿線幾十處滑坡、崩塌、路面開裂、沉陷以及大量的滾石次生災害,給都江堰拉法基水泥有限公司造成重大的經濟損失。
二坪滑坡為其中較大滑坡之一,礦山公路從坡體的前緣通過,其外側為1、2線礦石皮帶運輸系統,坡下為白沙河,邊坡高陡,地震前曾在道路內邊坡設有抗滑墻和單排抗滑樁??够瑯陡?m;抗滑墻高2m?;乱坏┦Х€,不僅要摧毀該段礦山上山道路和1、2線礦石皮帶運輸系統,危及過往車輛行人安全,還可能堵塞山下河道,對環境產生危害。為此急需對該滑坡進行防治。
一、滑坡體概況
工作區屬溫暖、濕潤和多雨的亞熱帶氣候。區內多年平均氣溫15℃;年平均降雨量為1001.9~1600mm,局部地帶降水量可達2000mm,多集中在6~8月,占全年降水量的60%~76%,年平均蒸發量為900~1000mm。礦區多霧,濕度大,地下水豐富,植被茂盛。場區位于映秀~北川斷裂東側的龍門山的山前構造帶上,地勢較陡,區內地層主要為須家河組砂巖、泥巖地層,上覆第四系崩坡積土層。
滑坡體平面形似三角形,橫寬200m,縱長80m?;驴傮w坡度35°~55°,坡體后緣高程945.3m,前緣剪出口高程907.1m,均厚6m,復活滑坡體體積約96000m3。
滑床由三疊系須家河組的砂巖夾泥巖,巖體較為破碎,偶有掉塊現象,坎腳明顯有拉裂縫;鉆孔資料和地表地質調查表明,坡體為第四系崩坡積層,坡體組成物質為大小混雜的崩坡積物,以塊石土、碎石土為主,間夾粉土、砂土,少量粘土,塊石粒徑一般為3~35cm,最大粒徑1.5m?;麦w中下部出露小平臺,平臺長約6m,寬3m,滑動跡象的主要表現:在內側擋墻有明顯剪出口,外側邊坡坡體局部坍塌,坡體上皮帶運輸系統墩位下沉移位;部分掛網噴漿防護坡面局部鋼筋已出露,水泥漿層出現較大變形開裂;滑坡剪出口位于公路以上,高于抗滑樁之上的抗滑墻出現橫向開裂,為滑坡體發生越頂所致。在抗滑墻和抗滑樁的立面上,沿道路從8#抗滑樁至最遠端的19#抗滑樁,均能夠追蹤到裂縫呈折線形展布,裂縫寬度普遍為2~3mm?;麦w內部未見地下水出露,據鉆孔資料推斷,地下水位埋深大于20m, 滑坡體附近水溝常年有溝溪水,其水量及流速受大氣降水影響大。
二、滑坡形成機制分析
該滑坡體土層均厚約6m,不整合接觸于基巖斜坡上,下伏基巖為T3xj砂巖,5.12地震及余震的震動和震后暴雨導致崩坡積的塊石、碎石土層松散,土體抗剪強度降低,抗滑力降低;地下水力面貫通,高強度的大氣降水大量滲入及坡體以外的其它水體導入坡體內,使得不整合面上的土體強度降低,形成滑面,在有利的地形條件下,坡體產生滑動變形,滑坡側壁均出現垮塌,滑體前緣剪出口出現鼓脹,部分抗滑墻有剪切裂縫,造成部分抗滑墻破壞,掛網噴漿坡面鼓脹開裂,為典型崩坡積土質滑坡。
三、滑坡體穩定性評價
?。ㄒ唬┒ㄐ苑治?BR> 該滑坡主要誘發因素為地震作用,滑坡體土體失穩后產生下滑,次一級淺層滑移頻發。該滑坡屬于牽引式滑坡,前緣滑動導致后緣產生錯落及裂縫,基巖埋深在14~17m,巖層傾向坡內,滑體坡度在35°~40°,滑坡近期多以局部淺表的土層蠕滑為主,整體處于暫時穩定狀態,在地震和暴雨作用下,再加車輛荷載等作用下,滑坡有可能繼續產生變形破壞。
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如前所述,該滑坡體除主要考慮地震+暴雨工況下滑坡體的穩定性外,還選取自重、自重+暴雨兩種工況進行分析評價。由于變形體基底形態為折線形面,按簡化Janbu法,邊坡穩定性計算程序采用具有交互式功能,融穩定性分析、支擋結構設計于一體的理正巖土計算5.11版軟件(邊坡穩定性分析與治理輔助設計系統),根據代表性原則,選擇最能體現滑體形態、規模、滑動方向等特征的主滑剖面作為計算模型的計算剖面,見下頁圖1滑坡處治設計剖面圖。
參數選取:土體天然重度為22KN/m3,飽和重度23KN/m3,砂巖密度2.53g/cm3,泥巖密度2.65g/cm3;抗剪強度c=12kPa、φ=22°,場區抗震設防烈度為8度,地震動峰值加速度為0.20g,水平地震系數:0.20,地震作用綜合系數:0.25。
計算結果:根據計算結果分析,在枯季(工況1)時,滑坡Fs=1.15,處于基本穩定狀態,連續降雨或持續大雨(工況2)時,滑坡Fs=1.04,處于欠穩定狀態,當降雨和地震對滑坡同時作用(工況3)時,滑坡Fs=0.96<1.00,處于不穩定狀態這與前面定性評價及近期變形觀測的結果相符,與實際情況一致,表明上述計算參數取值合理。
四、治理初步設計
根據分析和計算的結果,滑坡在天然情況下其整體穩定性可基本滿足邊坡穩定性的最低要求。但在在暴雨作用時處于欠穩定狀態,在地震和暴雨狀同時作用時處于不穩定狀態,這不僅直接危及1、2線礦石皮帶運輸系統的安全,而且危及礦山公路、河道的安全,因此必須采取工程治理措施。根據計算分析,初步設計如下:
(一)地表排水工程
對滑坡體側的季節性沖溝加強防護,建議采用片石漿砌排水溝。
由于該猾坡體整體穩定安全系數不高,且水對該滑坡體的影響比較大,故加強對滑坡體的排水處理十分重要。因此,在堆積體表面設置三道排水溝,并設置內部排水孔以形成內外連通的排水系統。
(二)滑坡體中部采用預應力錨索框架加固
根據計算分析,公路外側邊坡堆積體的厚度相對較小,可采用鋼筋混凝土框架粱預應力錨索方案進行處治。坡腳處設置矮擋墻,并根據實際情況在框架梁間采用漿砌片石護坡。
(三)公路內邊坡預應力錨索肋板擋墻
公路內側邊坡大部經過治理,采用抗滑樁、抗滑墻加掛網噴漿防護,現局部鋼筋網已出露,水泥漿層出現較大變形開裂,局部抗滑墻出現橫向開裂,宜盡可能利用原有抗滑樁,采用預應力錨索肋板擋墻進行處理。
?。ㄋ模┗麦w坡面采取噴錨支護
由于邊坡高陡,對局部松散破碎的堆積體和已被破壞的掛網、砂漿層宜進行清除,在此基礎上滑坡體坡面采取噴錨支護護坡,通過重新掛網噴漿,一方面可以防止坡面碎落,另一方面防止雨水入滲邊坡。增強邊坡的穩定性。
五、結論及建議
二坪滑坡體整體穩定性差,在暴雨狀態時處于欠穩定狀態,在地震和暴雨狀態時處于不穩定狀態,可能發生較大規?;隆2扇∨潘?、掛網噴漿、錨索肋板擋墻、錨索框架加固等措施,對該滑坡進行綜合治理,滑坡的穩定性可得到顯著的改善,特別是框架錨的使用能解決在軟巖上進行錨固時,常因錨頭的松動使錨桿(索)的預應力喪失的問題。在施工過程中,要做好錨索的抗拔實驗,根據現場實驗的資料即時修訂設計變更,保證錨索的錨固段長度。坡面噴漿后要再噴一層固坡防水劑,以防雨沖刷邊坡。
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