工程地质与地质工程Word文件下载.docx
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地下水主要赋存于裂隙和溶蚀孔洞之中,相对隔水层为泥质含量高、裂隙不发育的钙质泥岩。
地下水埋深42.55m~68.17m,排泄基准面总体受长江河谷和深切沟谷的制约,其流量多小于0.1L/s。
孔隙水水位埋深浅,动态变化大,补给来源主要为大气降水,其次为城镇生活污水入渗。
区内松散堆积物尽管不构成连续的含水岩系,但其透水性对地表水入渗、岩溶水的补给和斜坡的稳定性有着十分重要的作用。
据水质分析江水及地下水对混凝土均无腐蚀性。
1.4地质构造、新构造运动与地震
唐家湾滑坡在大的地质构造上位于扬子地台拗陷褶皱东端。
区内构造主要有官渡口及邻区线状的背斜、向斜相间排列,并发育了众多的断裂和裂隙,其中,与工区关系密切的构造形迹主要为官渡口向斜和两条小型断裂。
挽近期以来,距离滑坡区下游约82km的三斗坪大坝附近的黄陵背斜仍处于隆升状态,控制着邻近地区的构造及地震活动。
三峡坝区所在的黄陵结晶块体完整性较好,虽处于相对隆升状态,仍然是稳定地区。
官渡口所处地带亦属地壳稳定区。
唐家湾滑坡所在地区地壳处于活动性较弱的构造应力场中,频繁的微弱地震是本区地震活动的特点。
根据国家地震局2001年发布的《中国地震烈度区划图》,官渡口镇的地震基本烈度为Ⅵ度。
地震加速度值为0.05g。
2滑坡基本特征及主要影响因素
2.1滑坡分布特征、规模、物质组成
唐家湾东滑坡平面形态呈长舌状,北靠张家梁子山脊,南抵长江水域,西接太矶头山咀,东邻小梁子东滑坡。
后部宽45m~165m,前部宽220m~230m,中部宽170m~215m,纵向长度510m,面积8.81×
104m2。
厚3m~41m不等,其滑纵向上以中部为最厚,后部为最薄,前部介于其间;
横向上由中部向两侧趋薄,且左侧厚于右侧。
平均厚度约24.6m,滑面最深达40.5m,主滑方向为161°
。
由于大规模的城镇建设,地表形态完全被人工改造,表面看不出滑坡后缘及后部侧壁的具体特征。
据访问当地居民,该滑坡后缘呈圈椅状,当时滑壁清晰,坡度55°
,高程为243m~245m。
因此,该滑坡整体为一槽状基岩滑坡。
滑体物质由人工填土、粉质粘土夹碎石、泥岩块裂体构成。
滑带土为粉质粘土夹砾石、碎石,土体呈紫红色,厚0.02m~0.90m不等,湿润,有挤搓压密的痕迹,具磨光镜面和擦痕。
滑床由三叠系中统巴东组第二段(T2b2)的泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩和泥灰岩组成。
2.2滑坡的变形破坏特征
照片1 供销社公共厕所前地面产生的拉张裂缝
照片2厕所墙体的剪切变形
照片3厕所背后浆砌块石挡墙裂缝
照片4 供销社集资住宅楼裂缝
照片5唐家湾东小滑坡后缘裂缝
唐家湾东滑坡发生的最初年代不详,据调查访问,1947年该滑坡曾经发生过滑动,滑动距离约1.0m~1.2m,近十年来,滑坡中前部每年在雨季均有不同程度的蠕动变形现象,而中后部则总体相对稳定,没有产生变形。
但在2003年6月库区蓄水后,滑坡中部又发生了变形现象。
一处在供销社公共厕所及附近,厕所前地面及墙体均已开裂,在厕所前部的地面上产生拉张裂缝(照片1),缝宽1cm~4cm,裂缝延伸长约17.5m。
厕所墙体亦被拉裂,裂缝最宽处3cm(照片2)。
供销社集资住宅楼,房屋底层从西至东的墙体均发育有一致的拉张裂缝(照片3),裂缝沿墙体从地面向上延伸,长约3m~3.5m,缝宽约0.5mm~3.5mm,同时该楼房整体发生倾斜,顶部向后倾斜约8cm。
另据调查访问,在唐家湾东滑坡体内的中前部主轴线附近,在高程100m—160m段于1997年7月15日晚大雨后曾有小面积的浅表层泥岩块裂体沿次级软弱结构面产生了近2m左右的整体滑移,目前在高程约160m处(后缘)地表留下了一条可见长度约25m、宽0—4m、深0—4.7m的拉张裂缝(照片4),缝内已有大量的松散堆积物和植物残体填塞,已有植物生长,滑坡的其它迹象由于后期大量的人工改造已不可寻,该小滑被称为唐家湾小滑坡。
据调查与访问,唐家湾东小滑坡的剪出口在高程100m附近,但目前已被库水位所淹没,已无从考证;
但自1997年后,每年雨季后缘的拉张裂缝均有不同程度的加宽拉张现象,特别是2003年6月库区蓄水以后,裂缝已由开始的近2m变为近4m之多。
上述滑坡的近期变形特征说明,唐家湾东滑坡目前处于基本稳定稳定状态,该滑坡的活动与水的关系极大;
随着库区蓄水水位的进一步上升以及三峡工程建成后在雨季水位的大幅涨落,整个滑坡体极易产生新的变形滑移。
一旦滑移,其后果不堪设想。
2.3滑坡的影响因素
唐家湾东滑坡的形成与发展变化受物质组成(地层岩性)、地质构造、地形条件、地下水、降雨、人类工程活动等多种因素的影响。
(1)地层岩性
唐家湾东滑坡发育于三叠系中统巴东组第二段(T2b2)的中——厚层状紫红色泥岩地层中,泥岩岩性相对较软弱,岩石抗风化能力弱,力学强度低,遇水易软化或泥化,层间多软弱夹层(潜在滑动带),为典型的易滑地层,为滑坡的产生提供了物质条件。
(2)地质结构与构造
江北顺向坡地层,构造裂隙较为发育破坏了岩体的完整性,并为地下水的迳流提供了通道,使风化作用向深部发展,为滑坡的形成提供了有利条件。
(3)地形条件
更新世晚至未期,鄂西山地处于强烈隆升,长江深切形成峡谷地形,在临近长江一线形成高陡临空面,为滑坡的形成提供了良好的临空面必要条件。
同时,滑坡区的基岩产状与坡面产状近一致,为滑坡的形成提供了有利条件。
(4)降雨与地下水
滑坡区位于鄂西暴雨中心地带北缘,雨量充沛,暴雨频繁发生,着为唐家湾东滑坡的发生创造了极好的外部条件和易发时间。
唐家湾东滑坡体内虽未形成统一的地下水位,但在大量降雨的情况下,雨水顺泥岩裂隙入渗到滑坡体内,易形成暂时的统一地下水位,泥岩中的软弱夹层(潜在滑动带)被饱和,其抗剪强度将大幅降低,而滑坡阻滑段的抗滑力亦会降低,从而为滑坡的形成创造了必要条件。
(5)人类工程活动
随着三峡水库蓄水,水位不断的升降,将使滑坡的中下部长期处于库水的浸泡和动水压力之中,造成滑体及滑带土体的强度下降,减小了滑坡阻滑段的抗滑力,为滑坡的变形起到了促进作用。
另外,官渡口移民新建镇的修建对该滑坡扰动极大,为滑坡的变形起到了促进作用。
3.唐家湾东滑坡稳定性分析及评价
3.1滑坡各层岩土体(重点为滑动带)物理力学性质分析评价
滑坡体可分为滑体、滑带土、滑床。
人工填土(Qml):
主要分布于城建区、信用社南侧、175码头附近、道路两旁和沿江岸边,除城建区地表覆盖厚0.1m~0.5m不等的混凝土外,其余地段主要由粉质粘土、含碎块石粉质粘土、粉质粘土夹碎砾石、碎块石土组成。
粉质粘土夹碎石(Qdel):
分布于缓坡表面,紫红色,厚0m~7.7m,稍湿-干燥,碎石含量为55%~70%。
天然重度为20.8KN/m3,含水率为19.4%。
泥岩块裂体(Qdel):
紫红色,间夹灰绿色、青灰色,厚3.5m~40m不等,原岩为T2b2的紫红色泥岩、紫褐色粉砂质泥岩夹灰绿色泥灰岩、青灰色粉砂岩,中等-全风化,裂隙比较发育,岩体的完整性较差。
在开启性和连通性较好的裂隙间常有泥化夹层伴生。
滑带土为粉质粘土夹砾石、碎石,土体呈紫红色,厚0.02m~0.90m不等,湿润,可塑,饱和度达90%作用,有挤搓压密痕迹,具磨光镜面和擦痕。
其中,粉质粘土呈可塑状,粘性较强,染手,可搓成细条,含量占65%~80%,砾石磨圆较好,多次圆状,粒径一般为1mm~15mm,母岩成分为泥岩,含量占20%~35%。
滑带土的天然重度为19.3KN/m3含水率为22.7%,饱和度为89.6%,塑性指数为15.3%,液性指数为0.27,压缩模量4.42Mpa。
天然条件下内摩擦角22º
,粘聚力26kPa,饱和状态下内摩擦角20º
,粘聚力20kPa
中等-未风化,岩体多数较完整,局部较破碎,强度较低,易软化。
天然重度为24.68KN/m3,含水率为2.7%,三轴试验获得的抗剪强度指标内摩擦角38º
,粘聚力3Mpa,变形模量3100Mpa,泊松比0.2,天然抗压强度13.26Mpa,饱和抗压强度8.07Mpa
3.2计算剖面的确定、计算参数的选取
(1)计算剖面
根据唐家湾东滑坡勘查工作的工作量布置及该滑坡的实际情况,在滑坡的主滑方向上布置A—A′、B—B′和C—C′3条纵剖面线,现选取纵剖面A—A′、B—B′和C—C′作为唐家湾东滑坡的稳定性计算剖面,其中主勘探剖面A—A′作为主计算剖面,而B—B′和C—C′辅助勘探剖面则作为辅助计算剖面。
(2)计算参数
①滑体土重度根据现场调查,唐家湾滑坡滑体岩土主要为泥岩块裂体,次为粉质粘土夹碎石和人工填土,结合现场大剪试验和室内物理力学试验成果,滑体土重度取值如下:
天然重度取23.8kN/m3,饱和重度取24kN/m3。
②滑带土抗剪强度指标结合地勘报告中的试验成果,以及通过计算反分析,确定滑带土的抗剪强度指标如下:
天然情况下取:
C=28Kpa,φ=28.8°
;
饱和情况下取:
C=25Kpa,φ=27.8°
3.3稳定性计算
根据《三峡库区三期地质灾害防治工程湖北省巴东县唐家湾东滑坡详细勘查报告》(地质灾害防治工程勘查设计院眉山分院2005年7月),唐家湾东滑坡的滑带呈折线型,因此,采用刚体极限平衡法之传递系数法对滑坡的稳定性进行计算:
式中
——滑坡稳定性系数;
——传递系数;
——第
计算条块滑体抗滑力(KN/m);
计算条块滑体下滑力(KN/m);
计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa);
计算条块滑带土的内摩擦角比标准值(°
计算条块滑动面长度(m);
(1)计算工况与荷载组合
根据《地质勘察技术要求》,涉水滑坡的荷载组合主要涉及水库运行工况和暴雨工况的组合,水库运行工况可分为静止水位工况和水位降落工况两种;
不涉水滑坡的荷载组合只有“自重+地表荷载”和“自重+地表荷载+N年一遇暴雨(q全)”两种工况组合。
因此,A—A′、B—B′和C—C′计算剖面均按涉水滑坡的工况1至工况6共6个工况进行计算。
表1滑坡稳定性计算工况与荷载组合
涉水或
不涉水
水库运行水位
工况组合编号
荷载组合内 容
抗滑稳定安全系数
涉水滑坡点位处
水位线
涉水
滑坡
静止
水位
1
自重+地表荷载+现状水位
1.20
坝前水位接11月份20年一遇洪水水面线
2
自重+地表荷载+水库坝前175m、156m、139m静水位+非汛期20年一遇暴雨(q枯)
3
自重+地表荷载+水库坝前162m、156m、145m静水位+20年一遇暴雨(q全)
坝前162m水位接汛期50年一遇洪水水面线,156m、145m接汛期20年一遇洪水水面线
降落
4
自重+地表荷载+坝前水位从175m降至145m
1.15
坝前水位接汛期50年一遇洪水水面线
5
自重+地表荷载+坝前水位从162m降至145m+非汛期20年一遇暴雨(q全)
6
自重+地表荷载+坝前水位从175m降至145m+20年一遇暴雨(q枯)
7
自重+地表荷载
8
自重+地表荷载+20年一遇暴雨(q全)
(2)计算结果
唐家湾东滑坡的稳定性计算详见滑坡稳定性计算表(附表),各工况下滑坡的稳定性系数如下表:
表2不同剖面不同工况下稳定性系数表
A—A′剖面
B—B′剖面
C—C′剖面
工况1
1.02
1.66
1.07
工况2
洪水线
162
0.98
1.27
156
1.00
1.31
1.08
145
0.99
1.43
1.12
工况3
0.96
1.23
1.34
1.03
1.41
工况4
0.95
1.37
1.09
工况5
1.33
0.97
工况6
0.94
通过上表可见,B—B′剖面除工况6外,在各种工况下是稳定的,其最小的稳定性系数为在工况6下的1.12,而A—A′剖面、C—C′剖面的稳定性系数较小,其中C—C′剖面在各种工况下处于临界稳定—基本稳定状态;
A—A′剖面的稳定性是3个计算剖面中最差的,在各种工况下处于临界稳定状态。
通过对3个计算剖面的计算,可以看出,工况6,即自重+地表荷载+坝前水位从175m降至145m+20年一遇暴雨(q枯)时,稳定性最差。
因此,考虑将工况6作为最不利工况,其推力作为设计的依据。
工况6下,A—A′剖面、B—B′剖面、C—C′剖面的滑坡推力如下:
图1A—A′剖面计算表与条分图
表3A—A′剖面滑坡推力计算结果
单元号
天然重度
饱和重度
内聚力
内摩擦角
上部线荷载(kN)
至各单元稳定系数
安全系数
滑坡推力
r0(kN/m3)
r(kN/m3)
c(kPa)
φ(°
)
(kN)
Ks
Kst
Ei(kN)
23.80
24.00
28.00
28.80
0.00
30
1.86
20.00
1.39
2.53
0.0
1.50
1.74
1.84
105.0
1.67
23.00
9
25.00
27.80
10
1.32
984.07
11
60.0
2245.77
12
0.87
9501.04
13
0.79
14922.16
14
0.84
13880.88
15
0.90
8629.17
16
8288.94
17
13335.75
18
0.88
17186.59
19
0.89
18813.14
20
18873.10
21
19855.24
注:
粗体表示设置支挡结构位置的滑坡推力
图2B—B′剖面计算表与条分图
表4B—B′剖面滑坡推力计算结果
105
1.96
120.0
2.86
3.94
2.29
1.92
1465.34
973.80
15.0
1.44
440.55
1.42
60.59
168.52
228.92
405.61
1.29
806.50
1.26
1261.37
1.24
1671.13
1822.69
1.18
1741.73
1.14
1365.37
471.14
图3C—C′剖面计算表与条分图
表5C—C′剖面滑坡推力计算结果
1.45
90.0
1.81
1.78
1.72
75.0
1.69
8031.31
10.0
15826.96
15189.30
14812.16
16600.69
18168.50
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