地垄堡滑坡
1、滑坡基本特征及类型
1.1滑坡地形地貌及空间形态
地垄堡滑坡位于库尾黄河左岸前地垄堡村,处于黄河岸坡的中下部。
滑坡处于地垄堡村岸坡前缘,空间上成圈椅状地形;滑坡后缘为基岩陡坎,高程在725~750m,宽约370.0m,南侧冲沟构成分离边界;前缘已被黄河冲蚀,残留部分孤石,宽约810.0m,高程在645m左右,基本与现黄河水面一致(644.9m);纵向长约(平距)335.0m,呈台阶状陡---缓---陡---缓---陡的地形,斜坡坡度平均20°左右。滑坡平面形态呈鞍状,面积约258000.0m2,滑坡体平均厚度约23.1m,体积约590万m3;主滑方向为277°。
滑坡在轴线两侧发育错落的小型平台地形,共发育两级,这种平台地形与滑坡多期次发育有关。
1.2滑坡物质组成及结构特征
(1)滑坡体
地垄堡滑坡是发育于二叠系上统石千峰组(P2sh)砂岩地层上的土质滑坡,以土与基岩界面为滑面,以石千峰组砂岩为滑床的老滑坡。
根据工程地质测绘和本次钻探揭露,滑体主要由土夹块石及土壤土组成;其中壤土呈浅黄色,土质纯净,干燥,坚硬;土夹块石层物质凌乱,块石岩性主要为灰绿色砂岩、紫红色粉砂岩、棕红色泥质粉砂岩等;主要来源地层为石千峰组砂岩与粉砂岩岩系。块石岩芯多呈碎块状,少量短柱状,风化程度较高,含量一般大于60%,充填岩屑或壤土,结构一般松散至稍密状态。
从滑坡体组成物质结合滑坡区地质环境来看,滑坡的物质来源就在上方不远的斜坡内,原斜向岸坡岩体属于就近崩塌、搬运、堆积,其大体上的崩塌或滑动次序较清楚,但以某一岩性段为主的块石土中仍存在其他岩性段内物质,另外滑坡前部下方出现崩塌物质,其上存在一个连续完整的滑面,说明该滑坡为土质滑坡,具有先堆积后崩塌再整体滑移的特点。
(2)滑动带(面)
滑动带(面)处于滑坡堆积土夹块石底部与下伏基岩顶面之间。滑面倾向近正西,滑面坡度10°~12°,厚度变化趋势为:后部薄-中部厚-前部薄。岩性为浅黄色壤土夹块石,块石含量一般在60%左右。对于该滑坡来说,滑动带的鉴别标志主要为颜色变化、岩芯完整程度及擦痕等。
(3)滑床
滑床物质主要为二叠系上统石千峰组(P2sh)砂岩,属较软岩,岩石力学强度、抗风化能力和抗侵蚀剥蚀能力较差,基岩与土体接触面坡度10º~12º;地层产状275º∠12º,与坡向斜交。岩芯多呈碎块状,少量柱状,裂隙较发育,其厚度变化较小,变化区间为10.5~11.1m。
(4)滑坡水文地质
滑坡体组成物质主要为壤土及土夹块石,孔隙率变化较大,导致含水性极不均一,较松散的土夹块石层可以形成含水层或透水层,砂岩、泥质粉砂岩相对隔水效果较好。
DZK01~DZK04钻孔均为干孔,DZK05钻孔地下水位高程645.1m;地下水受大气降雨、地表水补给,自东向西径流,最终排泄入黄河。地下水水位和流量受季节影响明显,动态变化较大。
2、滑坡稳定性分析评价
2.1滑坡变形分析
根据调查,该滑坡目前没有明显变形痕迹,后缘及侧翼均未见拉长裂缝存在。
依据勘察测绘成果分析,滑坡变形主要影响因素包括:
(1)滑坡前缘直接临河,水流淘空滑坡体前缘物质,造成阻滑物减少,阻滑力降低,当下滑力大于阻滑力时滑坡体开始下滑,这是滑坡变形的主要影响因素之一。
(2)滑坡后缘地形较平缓,地表水容易顺土层下滲至相对隔水层砂岩及泥质砂岩顶面,降低了土体与岩面的摩擦,是滑坡变形的影响因素之一。
(3)集中且持续的降雨与洪水位叠加影响是该滑坡变形的重要影响因素之一。
2.2滑坡稳定性极限平衡法分析
(1)滑坡岩土体物理力学性质
根据黄河军渡电站可研阶段和坝址区实验数据,同时参照黄河小浪底近坝库段滑坡体试验数据。计算选取参数见表2.2-1。
表2.2-1地垄堡滑坡稳定性计算参数建议值表
计算指标
岩土名称 天然容重
(t/m3) 内摩擦角
(°) 凝聚力
(kpa)
壤 土 1.7 24 20
土 夹 石 2.1 35 0
砂 岩 2.6 40.4 50
(2)滑坡稳定性计算
滑坡稳定性计算采用考虑渗透力的剩余推力法,采用STAB2009软件进行计算(图2.2-1,计算用图)
将地下水动力学中的Dupuit假定引申到斜坡堆积体潜水运动的分析中,只要确定了斜坡堆积体中饱和带的厚度,就可以直接确定地下水的水头并由饱和带的厚度变化确定水力梯度,计算渗透力。
对斜坡堆积体进行条块划分时,可把等势面作为分界面(图2.2-2),以分界面处的地下水水位作为水头(h1、h2),同时假定平均流动途径长度等于分界面在潜在滑动面上的直线距离(L12)。这样,分界面之间,条块内地下水水力梯度的绝对值为j = (h1-h2)/L12,而渗透力由下式计算:
J = wjVs =wVs(h1h2)/L12
式中:J—条块所受到的渗透力,方向指向斜坡前缘,与潜在滑动面平行;
w——水的容重;
Vs——条块的饱和面积(单宽体积),与饱和带的厚度成正比。
图2.2-2 滑坡条块渗透力分析示意图
由滑体条块自重产生的有效抗滑力为:
Ri =( Vs +Vup)icositgi+ciLi
由条块自重和地下水渗透力组合形成的有效滑动力为:
Ti =(Vsat+Vup)i sini +w(Vs)i (hihi+1)/Li
式中: 为土体的浮容重;
为天然容重;
Vup为条块的包气带面积(忽略毛细吸力作用);
i为滑动面与水平面的夹角;
Li为条块底面长度。
K为滑坡稳定系数;
n为条块数。
冯家沟Ⅰ号滑坡作为涉水滑坡,正常蓄水位645m时,在库尾地垄堡滑坡段库水位高程657m;计算时考虑库水位、暴雨及地震工况的组合。采用滑坡主纵剖面进行计算。计算结果见下表(表2.2-1)。
表2.2-1 Ⅰ号滑坡主纵剖面滑坡稳定系数一览表
工况组合 荷载组合内容 稳定系数 备注
1 自重 +现状水位
自重 + 现状水位+地震
2 自重 +现状水位+饱和
自重 + 现状水位+饱和+地震
3 自重 +坝前645.0m水位
自重 +坝前645.0m水位+地震
4 自重 +坝前645.0m水位+饱和
自重 +坝前645.0m水位+饱和+地震
(3)滑坡稳定性综合评价
根据滑坡区工程地质测绘以及滑坡稳定性计算结果,冯家沟Ⅰ号滑坡目前整体上处于基本稳定状态。通过稳定性计算发现,对该滑坡最不利工况条件是库水位645m时,地垄堡滑坡段水位为657m,滑坡前缘被水淹没,滑面在水浸泡下软化,可能在将来库水位和降雨等不利影响因素组合下发生局部或整体滑动。