某沟口挡渣坝坝肩边坡稳定性分析及处理措施建议

某沟口挡渣坝坝肩边坡稳定性分析及处理措施建议

1、4.浙江华东工程建设管理有限公司浙江省311100;2.浙江华东建设工程有限公司浙江省310000:3.西南石油大学地球科学学院四川省610500

摘要:本文以某沟口挡渣坝坝肩边坡稳定性分析及处理方法为对象,提出有针对性的边坡稳定性分析与评价,根据具体的地质条件及检测数据结果,最终提出具体有效的应对方法。根据实际情况表明,该方法具有实用性强,工程安全可靠,快捷方便的优点,有较好的工程应用价值。

1.前言

某沟口挡渣坝布置于堆积体前缘的深沟内,距离下游某沟瀑布口约157m(沟道距离),坝肩以上边坡位于下堆积体前缘。某沟沟口挡渣坝坝基边坡进入雨季以来,上方地表裂缝扩张较快,地表监测也表明坡面位移量也较大,其中地表变形监测点J4变形量最大,五日累计位移量为642.1mm,沉降量为138.5mm。

2.沟口挡渣坝坝肩边坡工程地质条件

某沟沟口挡渣坝为堆积体,岸坡表部被松散堆积物覆盖。整个右坝头位于堆积体前缘坍塌区域,地形坡度约53°~45°。挡渣坝出露地层有二叠系上统峨眉山组、三叠系下统飞仙关组地层及第四系松散堆积物。

第四系堆积物主要为崩坡积物(Qcol+dl),沟底及沟道两侧少量冲洪积物(Qapl)、泥石流堆积物(Qsef),目前坡面有少量人工堆积物(Qs)。崩坡积物由块碎石、砾石夹少量砂粒和粉粘粒组成,一般为碎石混合土,少量为含砾粘土,广泛分布于坝基边坡,厚度一般为14~45m,一般随着深度的增加逐渐密实。本区地质构造简单,为缓倾向南东的单斜构造,地层产状N45°~50°E,SE∠15°~20°,缓倾上游。

挡渣坝地下水为孔隙水和基岩裂隙水,地下水补给来源主要为大气降水,部分为灌溉用水,向某沟排泄,本次调查发现高程970m开挖面附近地下水顺碎石混合土与紫红色含砾粘土接触界面渗流。

3.挡渣坝坝肩边坡变形特征

(1)地表裂缝

调查发现下堆积体地表存在多条地表裂缝,走向以NNW为主,与局部地形坡面走向基本一致,裂缝宽度1~10cm,延伸长度0.4~3m,可见深度0.8~1m。

(2)竖井井口位移

前期勘察时,在堆积体上布置了两个勘探竖井,竖井SJ1位于坝基边坡左(SE)侧;竖井SJ2位于坝基边坡后(NE)侧。后续对两个竖井进行了简易变形观测,变形观测成果表明两竖井所处土体均有不同程度的变形,竖井SJ1基覆界面处上部土体相对基岩的平均位移速率为30.3mm/月,竖井SJ2基覆界面处上部土体相对基岩的位移速率为50mm/月。

本次现场勘查对竖井SJ2的特征点进行了测量,并与竖井完成时定位复测成果进行比较,竖井SJ2平面位移量为3.2m,位移方向为S25°W;竖井SJ1井盖中心位置布置了地表变形监测点J2,将其坐标与竖井完成时定位复测成果进行比较,竖井SJ1平面位移量为1.2m,位移方向亦为S25°W。

(3)地表变形监测点位移

1)地表变形监测点位移及方向

沟口挡渣坝坝基边坡区共布置8个临时地表变形监测点,地表变形监测点J0~J5累计位移量为23.96mm~1668.21mm,累计沉降1.03mm~-410.54mm不等,其中J4点位移量、沉降量及速率均为最大,J4点累计位移量为1648.01mm,累计沉降量为-410.54mm,2012年6月30日之后位移速率为15mm~57mm/日,日平均位移速率为24.8mm/日。坝基边坡变形量较大区的滑移方向为SW。

3)地表变形监测点位移与降雨量的关系

地表变形监测点位移变化与降雨量密切相关,6月底的强降雨后,斜坡表面变形有一突变,根据6月30日以后J0~J5点累计位移、总沉降量及两日间相对位移和降雨量关系分析,随着降雨过程的进行,位移增量有逐渐变大的趋势,降雨停止后,监测点的位移增量呈变小趋势,变形量变化一般滞后于降雨,降雨与变形增量关系(以及变形持续时间)与降雨量大小及降雨间隔时间有关,降雨量越大、连续降雨时间越长,则变形增量越大、延续时间越长。

4.挡渣坝坝基边坡稳定性分析

4.1坝基边坡变形量较大区的边界及方量

(1)变形量较大区的边界特征

根据地表裂缝分布、裂缝方向和各监测点监测资料分析,坝基边坡变形量较大区的后缘边界位于较高边坡处;左侧边界为某沟施工道路第一个回头弯西侧、竖井SJ1西侧一线至某沟;右侧边界上段位于低高程房屋前缘,下段与下堆积体右侧边界重合,前缘至某沟;底边界为灰褐色碎石混合土与紫红色含砾粘土接触界面和基覆界面。

(2)变形量较大区的方量

坝基边坡变形量较大区的平面投影面积约为3.65万m2,总方量约为52万m3,其中,高程较高处的平面投影面积约为2.25万m2,平均厚度约为17m,方量约为38万m3;边坡中部至某沟的平面投影面积约为1.40万m2,平均厚度约为10m,方量约为14万m3。

4.2坝基边坡物质组成及结构特征

坝基边坡覆盖层由崩坡积(Qcol+dl)碎(块)石混合土和含砾粘土组成,局部夹大块石,块石大小一般为1.5~5m。上部为厚5~15m含砾粘土夹大块石,分布较为连续,湿,可塑~软塑;下部以碎石混合土为主,稍密~中密,局部夹含砾粘土,含砾粘土呈透镜状分布,湿,可塑~软塑。覆盖层内的含砾粘土层为软弱土层。

坝基边坡下伏基岩由二叠系上统峨眉山组玄武岩和三叠系下统飞仙关组泥岩、粉砂岩、砂岩组成,峨眉山组玄武岩中紫红色凝灰岩岩质软弱,其余岩石岩质较坚硬~坚硬,岩体较破碎;飞仙关组泥岩、粉砂岩岩质软弱,遇水易泥化,砂岩岩质较坚硬,岩体较破碎~破碎。

4.3稳定性评价

坝基边坡位于下堆积体右侧前部,前期研究表明,下堆积体处于蠕滑状态,沿覆盖层内部软弱土层及基覆界面处滑移,稳定性较差。近期地表监测点监测及地表裂缝调查成果表明,坝基边坡至某沟区域,变形迹象明显,坡面变形自雨季以来一直未停止,且变形量较大,地表监测点J4已累计位移量达1668.21mm,累计沉降量达410.54mm,位移方向约为S45°W,即为该区域边坡的蠕滑方向。

根据某沟泥石流治理的勘察资料,结合现场查勘分析,坝基变形主要是受降雨和部分沟渠流水灌入影响,劣化了基岩顶部的软弱岩(土)层的力学性质,前缘土体受后部的推挤导致覆盖层变形,覆盖层整体处于蠕滑状态,稳定性差。沟口挡渣坝坝基边坡中部至设计开口线之间的局部开挖(雨季已前已停止开挖)和施工便道的开挖,改变了原始地形,开挖边坡陡于原始坡面,从而也在一定程度上影响了该区块的变形。

根据监测资料和降雨资料对比分析,降雨量与变形量变化关系密切,暴雨或持续降雨情况下,坝基边坡可能从蠕滑状态发展到滑动状态。

4.4坝基边坡稳定性对工程的影响

挡渣坝坝基边坡变形将直接影响该边坡的开挖及挡渣坝施工;若该边坡发生滑坡,将局部堵塞某沟,对临近公路某沟左岸侧施工支洞及某沟排水洞施工支洞造成影响,威胁作业人员安全:临近公路在坝基边坡处以隧道形式进入坡体,上方边坡变形将直接影响该隧道施工和运行。此外,该变形量较大区的后缘及右侧边界已紧邻某镇某村居民房屋,一旦该变形区发生滑坡,将牵引后缘边坡,进而影响该区域居民的生命财产安全。

5.处理措施建议

(1)本汛期继续暂停某沟沟口挡渣坝坝基施工活动,再次要求对后缘张家岩边村民尽快实施搬迁避让。人员及设备应远离坝基边坡明显变形区及该区前缘某沟。

(2)加强巡视与监测,建立和落实预警机制。要求停止预测的可能滑塌范围线所对应的下方某沟内施工作业。某沟内其他作业单位应密切关注坝基边坡变形信息,坡顶和对岸均应有警戒值班人员,发现异常,及时通知下方作业人员撤离;暴雨时应撤离下方作业人员和某沟左岸施工支洞内作业人员。

(3)尽早对下堆积体实施系统的变形监测。

(4)建议设置截水沟将后缘边界以外坡面(尤其是灌溉沟渠)流水引出明显变形区,对长大裂缝利用粘性土进行回填,避免地表水流直接渗入。

(5)鉴于挡渣坝坝基边坡稳定性将直接影响沟口挡渣坝施工、运行以及临近公路隧道进口施工和运行,建议对坝顶以上边坡采取抗滑处理。

(6)堆积体处于蠕变状态,除重点对挡渣坝坝基边坡进行巡视监测外,对某施工便道及堆积体上其他临边作业面亦应加强巡视与预警。

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