宝鸡市政工程场地滑坡工程地质勘察

　　摘要：本文通过宝鸡市滑坡工程地质勘察实例，简单介绍关中地区黄土滑坡工程地质勘察工作方法手段及稳定性评价，以供讨论和参考。

　　关 键 词：黄土滑坡,工程地质勘察,稳定性评价,防治措施

　　1.工程概况

　　滑坡场地位于宝鸡市金台区团结村、卧龙寺街道办代家湾村、蟠龙镇冯家崖村交界处的黄土塬斜坡地带。场地北距宝鸡市蟠龙镇冯家崖村约200m，距宝鸡市宝虢路约300m。勘察区及其附近有四个滑坡(滑坡群),自西向东为刘家湾滑坡(H1)、代家湾滑坡(H2)、冯家崖滑坡(H2-1)、冯家崖东滑坡(H3)，见勘察区卫星遥感影像图(下图)。本次勘察主要是市政工程涉及的代家湾滑坡(以下均为代家湾勘察内容)。

　　H2-1

　　H3

　　H2

　　H1

　　2.勘察目的与任务

　　2.1目的：通过进行详细的勘察工作，对场地滑坡的稳定性作出准确的评价，并为滑坡工程防治设计提供所需的有关参数，提出经济合理可行的滑坡防治方案建议。

　　2.2任务：①在认真分析研究前期场地相关工程勘察资料的基础上，分析了解和掌握滑坡形成的自然地质环境背景条件;②查明滑坡区的地形、地貌、岩土层结构及特征，并提供各岩土层及滑坡体岩土的物理力学性质指标;③查明滑坡体的分布范围、形态、规模、类型，分析滑坡空间的分布特征;④查明滑坡体的厚度、滑(面)带埋藏深度和展布特征，提供滑带土的物理力学性质指标;⑤在综合分析滑坡形成条件、运动机理及模式的基础上，对滑坡的稳定性进行分析评价，并预测其发展趋势及对工程建设的危害程度;⑥提出经济合理的滑坡工程防治措施及方案建议。

　　3.勘察工作布置和方法

　　3.1工作量布置：本次滑坡勘察工作布置按照《滑坡防治工程勘查规范》DZ/T 0218-2006的要求，对滑坡进行了比例尺1:2000的工程地质调绘，并沿滑坡主滑方向分别布置了六条纵向勘探线和五条横向勘探线，线间距为60～80m，共布置勘探点72个，点间距为40～80m，孔深24.8～99.6m不等，所有勘探钻孔均为取样孔。完成调绘面积约1.2km2，钻探进尺4047.20m，取原状土样1175件，扰动土样245件，室内试验完成常规试验1017件，直剪60件，饱水快剪83件，饱水残余剪62件，反复重塑剪16件，三轴试验7件等。

　　3.2勘察方法：主要采用工程测量、工程地质调绘、工程钻探、人工挖探及室内试验等多种方法。

　　①工程测量采用经鉴定合格的RTK(动态GPS)仪器进行了1:1000比例尺断面线测量和所有勘探点的坐标、高程测量;

　　②工程地质调绘是采取路线穿越、定点观测、人工挖探及访问相结合的方法。定点观测主要是对滑坡体周界、滑动面自然露头、岩土特征进行详细观测、记录;

　　③人工挖探主要是准确查清滑坡边界、观察滑面及滑体岩土体特征;路线穿越主要沿滑体边界、主滑方向及滑体内冲沟等追索，以观察确定滑坡周界及滑体地形、地貌特征等;

　　④工程钻探采用XY—1B型工程钻机，施工方法采用双管双动(回转)钻进，要求孔径φ为110mm—146mm，全孔取芯，回次进尺不得超过1.0m，滑动面(带)附近采用慢速钻进，确保准确观察记录滑动面位置、特征等;

　　⑤室内试验为岩土的一般物理力学性质指标、滑动面(带)土的剪切试验(快剪、饱水快剪、残余剪切、重塑剪)、滑体土快剪和三轴剪切等。

　　4.自然地理与工程地质条件

　　4.1水文气象

　　宝鸡市地处关中平原西部，属中纬度暖温带半湿润气候区，大陆性季风气候类型，其特点是四季分明、春暖干燥、夏热多雨、秋凉湿润、冬寒干冷。多年平均气温为12.9℃，7月最热，月平均气温25.3℃，极端最高温度为42.9℃;1月最冷，月平均气温为–0.5℃，极端最低-18.4℃;多年平均降水量699.7mm，多年最大降水量1163.4mm(1984年)，多年最小降水量为378.2mm(1995年)，降水主要集中在7—9月份，约占全年降雨量的50—60%。特别是长期连阴雨和大暴雨是区内滑坡、崩塌和泥石流等地质灾害形成的主要诱发因素之一。

　　勘察区及其附近水系主要为渭河和其引水工程引渭渠。该渠自七十年入使用至今一直正常使用，仅近期局部渠段，渠底和渠壁出现轻微渗漏(究其原因均为混凝土衬砌程度不同的损坏所致)。该引渭渠渠道水泥砌切，多年失修渠水渗漏，渠水渗漏对黄土边坡稳定性有一定影响。

　　4.2地形地貌

　　勘察区地貌单元属渭河河谷北岸五级阶地前缘斜坡，也是滑坡等地质灾害易发地段。总体地形呈北高南低，区内北侧最高点为五级阶地阶面，高程约757.90m，最低点为渭河二级阶地前缘，高程约568.00m，相对高差达189.90m。滑坡体地形一般为前部、后部地形较陡，呈陡坡或陡坎状，平均坡度为30°～60°，中部相对较平缓或呈缓平台，坡度为5°～10°。

　　4.3地层岩性

　　根据野外调绘及勘探揭露的地层岩性，主要包括新近系上新统蓝田组(N2)和第四系(Q)松散堆积层，其岩土类型主要为红粘土(岩)和黄土、粉质粘土、黄土状土及砂卵石，

　　4.4地下水

　　地下水按其赋存条件和含水介质的不同可划分，均为第四系松散岩类孔隙潜水。其主要分布于渭河二、五级阶地下部及滑坡体中，含水组岩性为冲洪积砂砾卵石和黄土状土或粉质粘土;勘探多数钻孔内均揭露地下水，水位埋深为3.50～64.80m不等，地下水位多处于滑面以上。

　　5.滑坡成因分析及稳定性评价

　　5.1滑坡时代确定

　　根据工程地质调绘和勘探资料，首先，滑坡体前缘已堆积河流二级阶地，阶地上堆积有风积黄土(马兰黄土)和棕红色古土壤，特别是古土壤层分布较水平且连续，未见土体滑动或扰动现象;其次，滑坡体上可见马兰黄土、棕红色古土壤沿坡体倾斜连续披覆，从坡体内发育的冲沟(新泉沟)两侧出露的第一层棕红色古土壤层可以看出，其高程相差不大，是倾斜连续的。冲沟(新泉沟等)已将二级阶地阶面侵蚀破坏，但未侵蚀下切至阶地底砾石层和新近系地层，说明冲沟形成于二级阶地堆积期或以后。表明滑坡发生于二级阶地堆积形成以前即上更新统早期(Q31);第三，从滑坡体内堆积的黄土状土夹古土壤、冲积粉质粘土和砂砾卵石看，均为滑坡后部五级阶地形成过程中的堆积物，据滑体内钻孔揭露8～10棕红色古土壤，特别是新泉沟近沟脑处，沟壁近水平出露的第二、三层棕红、褐红色古土壤层延伸滑坡至后壁(向南)部位时古土壤层位连续或错断，说明滑坡发生中更新统末期(Q22)黄土堆积或形成古土壤之后。

　　综上从滑坡体与二级阶地之间的接触关系和滑坡体上堆积的黄土、发育冲沟地貌等特征分析认为该滑坡形成时为上更新统早期(Q31)形成，故其属古滑坡。

　　5.2滑坡成因分析

　　首先，第四系以来，渭河盆地受南部秦岭和北部黄土塬垂直差异上升，盆地内活动性断裂活动明显，盆地不断下降，造成渭河不断向北侧黄土塬边侵蚀冲刷坡脚或被陶空，形成明显的高陡斜坡临空面，高出河床漫滩约150m，出现且形成凸型斜坡或直线型斜坡，这种坡型坡体内的水平应力较弱，甚至出现拉应力，不利于斜坡的稳定，加之斜坡上部堆积较厚黄土的垂直节理裂隙发育，这种地形地貌特征为滑坡产生提供了有利的空间和边界条件。

　　其次，黄土塬 (五级阶地)堆积百余米厚的黄土、冲积粉质粘土等，土体结构疏松、风化作用强烈，下伏新近系半成岩的棕红色粘土岩(红粘土)，该土体较软，一般在天然或干燥条件下，土体强度大，不易滑动，但该粘土遇水侵润达饱和或软化后，其抗剪强度迅速降低，该红粘土是区域的易滑层，其成份以蒙脱石或伊利石/蒙脱石混层的膨胀性粘土矿物为主，这些物质为滑坡产生提供了物质基础。

　　第三，受大气降雨或持续降雨及地表水下渗补给坡体土体，加之黄土塬区地下水侧向补给坡体地下水，受坡体下部不透水层或弱透水层的红粘土层的阻水作用，使坡体内地下水多在新近系上新统红粘土顶面以上与阶地底部附近形成含水层，地下水对红粘土层的润滑和潜蚀作用，大大降低了红粘土的强度，形成潜在的软弱带(滑动面)，最后，坡体在其它内外因素作用下，坡体发生变形失稳产生滑动形成滑坡。因此，降雨或地下水润滑、软化作用为滑坡产生提供了必要的动力条件。

　　另外，虽说勘察区地震活动弱强度小，不具强震发生的危险性，但来自区外的各地震带的强震均波及本区，并能造成一定的破坏。因此，地震也是滑坡形成的一个不可忽视的因素。

　　综上所述，在地形地貌、地层岩性、地质构造、水的综合作用下，受南侧秦岭和北侧黄土塬不断上升，渭河向北侧移侵蚀，在强烈的侵蚀作用不断带走北岸坡脚的阶地堆积物，破坏原有阶地上的沉积环境，使渭河北岸阶地斜坡高陡，形成有利于滑坡发生的地形地貌条件，加之高陡斜坡中地下水对其阶地基座红粘土层的润滑和潜蚀作用，大大降低了土体抗剪强度，同时，降雨下渗使土体含水量增高，重量增大，在重力作用下形成潜在的软弱滑动面或软弱带(面)被贯通，最终在长时间或高强度的暴雨条件下斜坡发生滑动，形成了古滑坡。

　　5.3滑坡工程地质特征

　　据野外调绘和勘探结果，该古滑坡在平面上呈不规则“簸箕”状，东西向宽700～800m，南北向长约300～350m，轴部最长，两侧稍短。古滑坡地势呈北高南低，总体坡度较平缓，坡度为20°～35°。主滑方向为195°，滑坡整体形态基本清晰，轮廓明显，后壁地形呈近似圈椅状，轴部略突起，坡体明显呈台阶状滑坡地形地貌特征，中后部形成滑坡平台，平台微向坡体内倾斜，坡体两侧发育两条较深冲沟，冲沟溯源侵蚀强烈，切割深度大，冲沟进一步发展即可形成双沟同源现象，冲沟内可见土层(古土壤)明显挤压变形错动或倾斜变形现象。

　　5.4滑坡稳定性评价

　　定性评价：从古滑坡的地形地貌、滑体结构和滑体岩性特征及地下水等工程地质条件看，该古滑坡体滑面较平缓，前缘堆积二级阶地，已无滑动临空条件，坡体势能较小，坡体内地下水排泄较畅通，滑带土体多固结硬化、土体致密，强度相对较高。对比区域类似工程地质条件的滑坡体，该古滑坡体整体是稳定的。

　　定量评价：滑坡稳定性定量评价是按土体莫尔强度及斜坡动力学平衡原理，利用瑞典条分法计算滑坡土体不同条块的剩余推力，来验算滑坡体的稳定性。计算公式(略)可参考相关规范。滑坡稳定性定量验算考虑两种工况①由于勘探深度内地下水位埋藏较大，验算时不考虑地震和大气降水入渗的影响，即目前天然状态条件下;②由于勘察区年降雨量分布不均，降雨多集中在夏季，且暴雨强度大，故验算时考虑降雨入渗坡体，假定最不利条件下，滑坡土体含水量增加，甚至达到饱和状态，土体容重增加，即滑坡土体容重按饱和状态条件下的容重即饱和容重进行考虑等。其计算参数天然重度γ选取试验值的平均值即取19.13 kN/m3，饱和重度γsat选取天然重度γ计算值即取19.88 kN/m3;抗剪强度选取试验实测残余剪平均值为基础，在计算过程中根据反算平衡对其参数进行适当调整，使其选取参数更合理。计算结果为;自然条件下滑坡稳定系数1.260～1.283;饱和+地震条件下滑坡稳定系数1.237～1.263。

　　综合评价：从前述定性分析结果和定量验算结果看，在天然状态下，古滑坡体整体处于稳定状态，定量验算结果与其定性分析结果是一致的，也和古滑坡目前现状是吻合的。若考虑持续降(暴)雨入渗和地震作用即饱和+地震条件，其古滑坡体仍处于稳定状态，但其稳定变差。虽说这种计算工况状态的可能性较小，但足以说明强降雨或持续降雨或地震对滑坡体稳定性有较大影响，因此，在工程建设时，对古滑坡体地表必须采取有效的截排水措施，同时对重要工程建设地段应采取一定有效防治措施，确保滑坡体及设计工程建筑物安全。

　　6.滑坡防治措施建议

　　防治原则：拟建工程场地及附近为地质灾害易发区，多以滑坡群带状分布，根据本次勘察的古滑坡工程地质特征，结合古滑坡体目前现状及稳定状态评价，提出拟建工程建设过程中对古滑坡体防治的总体原则如下：①工程建设前应系统做好古滑坡体及周边冲沟、坡体的防治工程统一规划和要求，工程建设项目尽可能避免开挖古滑坡体中前部坡体，减少对坡体破坏;②工程建设应坚持对古滑坡体及周边冲沟、坡体采取综合防治措施的基本原则，防治工程措施布设必须尽量不要破坏滑坡原始地貌和滑坡稳定性;③滑坡防治是较复杂的一项工程，防治应做到宜早不宜迟，坚持动态设计原则，统筹安排防治设计、施工和运营各阶段重点工作内容、数量、质量保证措施、经费控制和安全措施等;④滑坡防治工程应先采取投资较少、效果见效快、容易实施的措施，如地表截排水、疏通地下水排泄通道、坡体绿化、地表硬化等，整治或防治工程施工一般应选在旱季施工，并应减少对滑坡体的扰动。

　　防治措施：对古滑坡体可采取截排水、绿化、减重和反压工程及支挡工程等综合防治措施。

　　1、地表截排水措施

　　地表截排水措施应根据古滑坡体地形地貌特征，结合拟建市政工程整体设计方案布置，对古滑坡体地表截排水措施采取统一规划、设计、施工，一次性实施。具体措施建议如下：

　　①疏通古滑坡体两侧自然排水沟(冲沟)。建议对古滑坡体两侧和中部自然冲沟进行重新统一规划设计和整修疏通，特别是要整修东沟、新泉沟沟底自然排水通道，恢复原始冲沟地貌，确保古滑坡体自然排水系统畅通、有效，减少地表水下渗和避免地表水冲刷坡体。

　　②在古滑坡体周边以外一定距离范围内，设置截排水天沟，将古滑坡体以外坡体地表水引入统一规划的排水沟系统中，阻止坡体外地表水入渗古滑坡体。

　　③在古滑坡体内加强地表截排水措施，地表截排水措施应结合其拟建工程布置位置、设计、施工要求，如设计树枝状截排水沟、地表硬化等，尽可能将坡体内地表水引入两侧自然冲沟排泄。

　　④建议协调相关管理部门对古滑坡体前部宝鸡峡引渭渠段采取防渗漏处理措施，防止渠水渗漏侵润、软化滑坡体前缘二级阶地堆积土体，降低古滑坡体前部阻力，影响其稳定性。

　　2、地下水排泄措施。结合地表截排水措施，建议对古滑坡体两侧自然冲沟中地下水出露位置进行疏通，同时应恢复原二级阶地前缘地下水出露(泉水)处条件，确保滑坡体内地下水排泄通道畅通。

　　3、绿化措施。根据古滑坡体地形地貌实际情况，对整个坡体采取退耕还林，严禁开荒种地，大量引水灌溉。建议根据拟建道路工程的绿化对坡体进行科学合理绿化措施，减少地表水下渗。

　　4、减重和反压工程措施。根据拟建工程实际开挖情况，可在古滑坡体后部下(主)滑段可适当开挖坡体，减少古滑坡体下(主)滑段重量荷载，也可在滑坡体前缘或二级阶地位置进行适当的堆载，以增加滑坡前部阻滑力或抗滑力。但采取减重工程措施时，应尽可能将开挖段位置布设在古滑坡体下(主)滑段;采取反压工程措施时，应尽可能将回填反压段位置选在在古滑坡体前部与二级阶地区域。

　　5、防治措施建议可采取抗滑桩或重力式挡土墙，同时应做好地表排水和绿化等综合措施，做到防治措施和周围环境协调美观。建议结合古滑坡体防治的统一规划和整治，严禁在古滑体范围内及附近不合理开挖坡体和修建高、重、大建筑物和水工建筑物大型集水建筑物，特别是在古滑坡体前部二级阶地前缘严禁大面积开挖坡体与施工。

　　6、建议在工程施工前或施工过程中，对其建立监测系统，及时发现坡体变形及时采取有效防治措施。工程施工过程中发现问题及时和勘察、设计单位沟通，确保施工质量和安全。

　　7.结束语

　　通过本次滑坡工程地质勘察认为，对黄土滑坡勘察应在充分做好野外工程地质测绘的基础上，对滑坡的地形地貌、地层结构、区域地质构造和地震、地下水及人类活动等影响因数进行定性分析，然后按照规范布置一定勘探工作量进一步查明滑坡的具体特征和性质，建立计算模型定量评价滑坡的稳定性，最终为滑坡防治设计提供地质依据。对滑坡特别是黄土滑坡来说勘察是非常重要和关键的，要充分认识滑坡地质勘察与防治设计思想是紧密结合、相互渗透的，地质勘察思想必须从勘察阶段延续到设计阶段直至工程施工和工程竣工后的营运阶段才算结束。不同的黄土滑坡其形成原因、影响因数不尽相同，因此，要充分熟悉理解地质勘察资料，从实际出发，才能对滑坡防治措施提出针对性强、可操作性强、技术经济合理的综合防治措施建议。

　　参考资料

　　[1]《滑坡防治工程勘查规范》DZ/T 0218-2006

　　[2]《岩土工程勘察规范》GB 50021—2001(2009年版)

　　[3]《宝鸡县地质灾害区划调查报告及图件》(1:5万)，陕西省地质环境监测总站.2001.07

　　[4]《宝鸡市金台区地质灾害详细调查报告》(1:5万)，中国地质科学院地质力学研究所.2009.12

　　[5]《陕西省宝鸡市地质灾害调查与区划报告》(1:10万),核工业西北地质调查院. 2003.12

　　[6]王恭先，徐峻龄等.滑坡学与滑坡防治技术[M].北京，中国铁道出版社，2004.

《宝鸡市政工程场地滑坡工程地质勘察》

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