白鹤岭滑坡分析与防治对策
摘要:滑坡是一种全球性的自然灾害,危害性巨大。白鹤岭滑坡位于穿过白鹤岭丘陵段杭长铁路。杭长铁路白鹤岭段路基于1959年开始施工,经过滑坡-建挡土墙-滑坡复活多次的反复,施工困难。文章以滑坡体为研究对象,综合运用多种方法, 通过滑坡体地质环境概况、滑坡成因分析、滑坡稳定性分析、防治措施及建议等研究,对白鹤岭滑坡进行分析并提出具体防治对策。
关键词:滑坡;成因;整治;白鹤岭
White Crane Ridge landslide analysis and control countermeasures
Abstract: Landslide is a kind of global natural disaster, great harmfulness. White Crane Ridge landslide lies in the White Crane Ridge hills ction through long Hangzhou railway. Hangzhou railway White Crane Ridge long long way bad on construction began in 1959, after a landslide-built a retaining wall of many times repeatedly raid-landslide, construction difficulties. Bad on the landslide as the rearch object, the com
prehensive u of various methods, through the landslide survey, geological environment landslide cau analysis, the landslide stability analysis and prevention measures and Suggestions, rearch, White Crane Ridge analysis of landslide and specific countermeasures to prevent and control.
Key Word: Landslide;Caus;Regulation;White Crane Ridge
0 引言
白鹤岭位于湖州西北,离李家巷约3km,杭长铁路以近乎南北的方向穿过白鹤岭丘陵。白鹤岭滑坡工点离白鹤岭隧道北洞口约100km,线路原以路堑高23.5m,全长约200m。该区为丘陵地带,滑坡发生于丘陵山坡坡脚,为了便利铁路施工,也为了便于铁路长期使用,需要对该滑坡进行分析。
1 滑坡区地质环境概况
1.1 滑坡地区的地貌和气候特征
该区为丘陵地带,滑坡发生于丘陵山坡坡脚(图1),丘陵相对高差为50~100m,有宽平的沟谷。山坡自然坡度比较平缓,一般为20°~30°。该区月平均降雨量最高达243.9mm,年平均降雨量为1577.55mm。6—9月份为雨季,雨量集中。平均最高气温为39.8℃,平均最低气温为-4.9℃。由于雨量较为丰富,气温相差较大,因而风化作用强烈。
1.2 地质构造(图1、2)
1.2.1 该地区地质构造主要以断裂构造形式出现,断裂分三组(表1):
表1 白鹤岭滑坡地区断裂构造
断层序号 | 断层性质 | 断层特征 |
第一组 第二组 第三组 | 近乎东西向与区域主要褶皱轴平行或微斜交的逆断层。 与第一组近乎一致方向的正断层。 与区域主要褶皱轴垂直或斜交之横断层 | 这一组断裂的特点是断距大,断层面倾向北或北北东,形成时代最早,常被后期断裂切割。 断层面一般倾向南,倾角65°~70°,形成时代比第一组晚,也被后期断裂切割。 断层倾角甚陡,个别近直立,形成时代最晚,切割第一、第二组。在图2上,F1,F2,F3,F4即属第一、第二组断裂,F5为第三组断裂。 |
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1.2.2 与主要断裂相应的在岩层中发育有三组节理(表2):
表2 与断裂相应的在岩层中发育的节理
节理序号 | 节理产状 | 节理特征 |
第一组 第二组 第三组 | 倾向SW165°~207°∠51°~70° 倾向SE156°~175°∠63°~76° 倾向NE73°~83°及SW253°∠65°~74° | 这组节理最为发育,节理面光滑,延伸较远,属剪切节理。 这组节理发育状况次于第一组,性质与第一组相同,部分为张节理。 这组节理次于第一、第二组。第一、第二组节理与本区近乎东西向的断裂一致,第三组节理则与晚期近南北向的横断层有关。 |
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图1 白鹤岭滑坡工点滑坡工程地质平面图 图2 白鹤岭地质章图
1.3 滑坡地段的水文地质条件
在滑坡地段,地表有疏松的残坡积物,下伏基岩节理裂隙极为发育,把岩层切割成碎块,裂隙密度达15条/m。岩层风化严重,全风化带和强风化带的全厚度估计超过25m。原路堑边坡上方修有截水沟,即使大雨时,沟中也不见有水。可以认为地表水流除一部分由两侧沟谷排走外,大部分渗入地下,成为基岩裂隙水。在个别地段还有上层滞水,但水量不大。
2 滑坡类型及成因分析
2.1滑坡的类型
大滑坡为发剩在风化岩层中的切层滑坡,按其力学特征为牵引性质的滑坡,具有两个以上滑动面的深层滑坡,滑动面为折线型。
2.2 滑坡的成因
2.2.1 段裂与节理成因
滑坡区范围的龙潭煤系长石砂岩,遭受剧烈的构造破坏一直节理极为发育,岩层破碎严重。虽然线路经过滑坡区的方向与长石砂岩的走向接近30°角度相交,一般认为岩层产状对边坡的稳定性没有什么不利影响,但发育的一组SW254°∠55°节理恰是顺坡向的,这组裂隙的存在形成一个不利的软弱面,是边坡产生切层的滑坡,这是根本原因。
2.2.2 岩性原因
滑坡体系长石砂岩。长石砂岩抗风化能力比较弱,加之岩层受构造破坏后,节理发育,为大气降水的渗入边坡体内增添了大量的通道,特别是其中长石风化成的高岭土,富集充填
与裂隙之中,当高岭土受浸润后软化强度降低,使原先节理面更进一步形成一个软弱面,这是造成滑坡的内因。
2.2.3 水文成因
残坡积层和风化砂岩,疏松易渗水,加上原路堑上方修筑的截水天沟未做浆砌,致使滑坡体外的水大量向滑坡体渗入,滑坡区的残积层也是疏松易于渗水的,因此,大量地表水的下渗,既增加大滑坡体得重量和渗入压力,又软化软弱面上粘土充填物强度,在通过内因起作用基础上造成滑坡现象。故往往发现在雨季滑坡滑动得快些,干旱季节会好一些。
2.2.4 人为原因
人工开挖路堑边坡失去坡脚支撑,这个滑坡首先靠边坡上方发现裂隙然后逐年向上发展的,因此,分析滑坡为牵引式。这种力学特点与人工开挖坡脚有直接的关系。
3 滑坡的工程地质分析
3.1 小滑坡的外表形态
滑坡位于DK304+105—DK204+200,在线路两侧均有,但线路左侧发展较快,该滑坡全长70m,距线路中心线约50m,滑坡外表形态亦较为明显,见滑坡工程地质平面图(图1),只是经挖方卸荷处理后。外形有些破坏。
3.2 滑动面的分析
滑坡体下缘,沿线路出现不少泉水,有的自坡脚流出。也有的在路基面边上呈泉眼形式从地下网上冒。这说明滑动面的前缘(即滑坡舌)的位置就在边坡坡脚处或在路基一下不深的地方。
再根据钻孔的揭示,1号探井(井1)井口以下2.5m(标高10.26m)为坡积残积土,岩性为棕红色粘土夹砂质页岩碎块,在此层以下有一层厚0.02~0.20m含少量粉砂的软塑状态粘土层,其下为黄褐色致密的残积粘土,二叠纪长兴灰岩。空1-2残坡积层厚度达13.7m,以下即为长兴砂岩。当钻进至6.7m深度处出现漏水现象。地下水位约7.0m,至8.0m深度以下为残积层致密粘土夹少量石屑,透水性差。在孔1-6中,残坡积厚度达18.4m,地下水位在灰岩中,深度达19.6m,这一水位与孔1-2的地下水显然不是同一含水层。孔1-2地下水位和土质变化处,就是滑动面位置,故估计在孔1-2中,滑动面位置在7~
8m 深度处。在井1中地面以下2.5~2.7m土呈软塑状态处为滑动面位置。
滑动面的位置就是这样根据钻孔、探井、滑坡陡坎位置及坡脚泉水出露位置来分析判断。
3.3 滑坡的稳定性分析
根据坡体形态结构特征、钻孔揭露地层特征综合进行分析可知,该滑坡发生在风化岩层中的切层滑坡,按其力学特征为牵引性质的滑坡,具有两个以上滑动面的深层滑坡,滑动面为折线型。根据勘查工作的布置及该滑坡的实际情况,以岩土界面或以粉质粘土内部软弱带为滑动面,分别对Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ剖面进行计算(图3)。
图3 滑坡推力计算图
4 滑坡的整治措施及建议
4.1 白鹤岭滑坡整治(图4)。
图4 白鹤岭滑坡整治工程平面图
4.1.1 线路取直。
将不符合标准的三个小半径取消,改直。起始点为DK203+623.5—DK204+235.21,长611.71m,路基宽4m,采用50kg/m的钢轨用弹条扣件。81型钢筋混凝土枕轨,1760根/km,双层道床,石碴厚25cm,地碴厚20cm.
4.212滑坡内的裂缝均以粘土夯填密实
在两滑坡范围以外,设环线防水沟一道,水沟断面为梯形,以#50浆砌片石加固,平均沟深0.5m,长400m。按平面图的位置并结合现场地形条件设置;截水沟距滑坡陡壁边缘不得小于5m,在DK203+970和DK204+210两处各设吊沟一处。
4.1.3 滑坡体刷方减重
尽可能将滑坡体进行刷方减重,可以减轻滑坡发生的可能行与危险性。
4.1.4 设挡土墙护坡
1号滑坡体刷方后,其山坡采用#50浆砌片石护坡防护,厚0.3m。并设伸缩缝4道。缝内以沥青木板填塞,深0.2m。整个浆砌片石护坡每隔2~3m以梅花形排列方式设置泄水孔;直径为10cm。在DK204+044处设查踏步一道。
在DK204+040.4-DK204+068.6,长28.2m之间设#75浆砌片石挡墙,墙后设0.5m厚砂砾石反滤层,路肩以上墙身每隔2m上、下、左、右交错设置泄水孔,直径为10cm。在DK 204+040.4,+054.5+068.6处分别设伸缩缝一道,缝没沿墙顶、内、外以沥青木板填塞,深0.2m。墙趾前施工开挖线内以#75浆砌片石回填,墙后超挖部分以干砌片石回填。
DK204+181—DK204+200处设#75浆砌片挡墙,墙高5m,墙后设0.5m厚砂砾石反滤层,路肩以上的墙身,每隔2m上、下、左、右交错设置泄水孔,直径为10cm。挡墙施工开挖边坡1:0.3,墙趾前基坑回填#75浆砌片石,墙背回填干砌片石,挡墙与桩板之间设伸缩缝一道,以沥青木板回填。
在DK204+083-DK204+180.75之间设桩板墙,墙后设0.5m厚砂砾石反滤层,桩板墙两端利用锚固桩的护壁与浆砌片石挡墙贴紧,厚度不足者,则以沥青木板填塞,板桩墙之锚固桩间距为6m,分C、D、E三种类型,挡土板分甲、乙、丙三种类型。第#38桩与第#39桩厚度相差0.75m,在设挡土板时,事先应在第#39桩后北侧设150级混凝土垫块,宽0.2m,厚0.75m,高0.35m。在两锚固桩间与挡土板前设#75浆砌片石,侧沟平台及侧沟外壁厚0.3m。