潛在路基滑坡的工程地質(zhì)勘察方法

1、潛在路基滑坡的工程地質(zhì)勘察方法摘要：濱緩線K419420段落出路基，多年來一直處于不穩(wěn)定狀態(tài)，靠重點(diǎn)維修 來保持通車，耗費(fèi)了大量的人力、物力。在二線建成通車之后，路基下滑下沉日 趨明顯，嚴(yán)重威脅列車行車安全。我院承擔(dān)了對(duì)該病害的詳細(xì)勘察和野外調(diào)查工 作，根據(jù)路基病害產(chǎn)生的環(huán)境條件、形成過程及其形態(tài)等特征，分析路基不穩(wěn)定 的內(nèi)在機(jī)理和外部因素，確定該段路基病害的主要原因主要是由于發(fā)育潛在滑坡 變形而造成的。1滑坡概況及地面變形特征1.1區(qū)域構(gòu)造及地形地貌特征濱綏線K419K420潛在滑坡位于在老爺嶺山系中，發(fā)育在強(qiáng)烈剝蝕作用的“V” 形河谷的一側(cè)山體斜坡中部，山體坡度為1020，該斜坡上部為晚第

2、三紀(jì)上新世 中晚期強(qiáng)烈火山噴發(fā)形成高位玄武巖區(qū)，沿東北一西南方向伸展；下部為第四紀(jì) 的坡積、沖積和洪積相的卵、礫、砂和砂粘土。1.2滑坡范圍及野外特征滑坡周界為K419+700- K419+980，面積約為3500m2，滑體厚度約為27米， 滑體后緣約在線路左側(cè)36米處，滑體中部?jī)蓚?cè)可見剪切裂縫，滑體前緣多隆起、 鼓丘主軸線約在K419+80處，長(zhǎng)約為110米。雖然滑坡體尚處于蠕變階段，但也使微地貌及地物發(fā)生了一系列明顯的變化：（1）1994年，K419+800+920路基一次下滑1米多。（2）1995年10月，K419+880處路基右側(cè)鐵路088電桿下滑1.8米。（3）K419+800- K

3、419+900路基右側(cè)農(nóng)田每年滑動(dòng)一條境（約為0.5米），田 地中形成隆起、鼓丘，且有泉水出露或有灰綠色泥漿擠出，并在其下形成大片濕 地。（4）線路左右側(cè)的民房均有滑動(dòng)和墻體開裂跡象，如1996年K419+880右側(cè) 80米的民房后傾嚴(yán)重，墻體開裂，靠木柱支撐。1.3滑坡類型由于坡體上部先失去平衡，并隨著不穩(wěn)定的巖土體向下滑動(dòng)，擠壓下部巖土 體造成下部的滑動(dòng)，屬于推動(dòng)式滑坡，由于滑體厚度多小于6米，故為淺層滑坡。2勘察工作量的布置根據(jù)路基病害情況及設(shè)計(jì)要求，勘察工作需要查明潛在滑坡的類型、范圍、 滑體厚度、滑床形態(tài)、巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性。2.1工程地質(zhì)測(cè)繪測(cè)繪面積0.5Km2

4、（比例尺1： 1000），實(shí)測(cè)8條工程地質(zhì)剖面（橫向7條， 縱向1條），總長(zhǎng)度為2.1Km。測(cè)繪內(nèi)容包括查明不良地質(zhì)界線，實(shí)測(cè)具有明顯 標(biāo)志的滑坡形跡及其它工程地質(zhì)現(xiàn)象。2.2鉆探本次勘察共布置鉆孔43個(gè)，試坑1個(gè)，總進(jìn)尺83.80米，其中30型鉆機(jī)鉆 孔38個(gè)，100型回轉(zhuǎn)鉆機(jī)孔5個(gè)。2.3 土工試驗(yàn)鉆孔取原狀土樣20件，擾動(dòng)土樣48件。除常規(guī)試驗(yàn)外，還做了浸水快剪2 組、浸水殘剪6組、膨脹率的鑒定組以及水質(zhì)化驗(yàn)分析。3潛在滑坡產(chǎn)生的因素3.1膨脹土的影響因素在路基底部有一層或幾層灰綠色、黃綠色或黑紫色粘性土。其野外特征為： 土質(zhì)細(xì)膩，有蠟狀光澤，手觸摸有滑感，含有鈣質(zhì)結(jié)核，土質(zhì)致密，土塊破

5、碎后 呈菱塊狀，更細(xì)小的碎屑呈鱗片狀，干燥時(shí)裂腺發(fā)育，裂面光滑，遇水很快崩解。土工試驗(yàn)鑒定結(jié)果表明：該粘性土的綜合自由膨脹率FS為4%，該粘性土具 有膨脹土的野外地質(zhì)特征，且自由膨脹率FS大于35%，應(yīng)判定為膨脹土；同時(shí)根 據(jù)殘余抗剪強(qiáng)度的內(nèi)摩擦角*y0.6等指標(biāo)的綜合確定，該 粘性土為中等強(qiáng)度的膨脹土，局部為強(qiáng)膨脹土。由于該膨脹土的存在，決定了粘性土中的親水性特別強(qiáng)，在浸水條件下，隨 著含水量的增加，C、*抗剪強(qiáng)度值下降。由于膨脹土的住復(fù)脹縮，使原有裂腺擴(kuò) 展并產(chǎn)生新的裂腺，為地下水的活動(dòng)和滑面的形成提供了有利的條件。由于滑動(dòng) 面膨脹土的遇水膨脹、失水收縮干裂的特性，使斜坡土體隨著干濕季節(jié)的

6、變化而 發(fā)生多次滑動(dòng)。該淺層滑坡由于受膨脹土的影響而具有較明顯特征為：滑動(dòng)帶的 膨脹土發(fā)生鯽荷膨脹并受溫度及水的影響作用，導(dǎo)致強(qiáng)度隨著時(shí)同的推移不斷衰 減，促使坡體產(chǎn)生蠕滑直至最后促使坡體整體生滑動(dòng)。3.2地下水誘發(fā)作用水是形成該滑坡的最重要的一個(gè)誘發(fā)因素。由于坡表面，特別是線路左側(cè)（坡上方向）的坡體表面，多為第四系沖一洪積、坡積相所覆，組成物質(zhì)多為卵 石、碑石、礫、砂及粘土，土質(zhì)豌松，空隙較大，所以大氣降水和出露泉水很難 形成地表徑流，而是下滲以上層滯水或潛水的形式對(duì)路基進(jìn)行漫蝕；同時(shí)在路基 底部分布有略向下方向傾斜的膨脹土層，遇到水浸泡時(shí)，表面變軟，抗剪強(qiáng)度急 劇下降，加之該粘土層中含有大

7、量的云母的潤滑作用，極易在其表面形成軟弱滑 動(dòng)面。在雨季豐水期，大量地表水下滲并存滯于粘土層上，不僅增加了坡體自重， 而且會(huì)產(chǎn)生靜水壓力和動(dòng)水壓力，促始水在粘土表面運(yùn)移，進(jìn)一步使得軟弱滑面 逐步貫通，一旦滑面全部貫通，就會(huì)形成較大的滑動(dòng)。3.3列車荷載及振動(dòng)沖擊的作用該段線路坡度為8.6%。15.5%。的大坡度，增加運(yùn)量的同時(shí)，也使路基的外部 荷載作用加大，加劇了滑坡上部體沿著粘土層軟弱表面的剪切滑動(dòng)。由于坡體的 蟠滑作用，基底粘土層軟弱面已變?yōu)榛《容^大的滑面，使列車荷載和振動(dòng)沖擊作 用產(chǎn)生的下滑作用明顯加強(qiáng)。3.4人為因素的影響人工開挖邊坡，坡體上部居民增加，生活用水的增多，都使斜坡的外形和

8、應(yīng) 力狀態(tài)發(fā)生變化，增大了下滑力，相對(duì)減小了斜坡抗滑力，導(dǎo)致滑坡的產(chǎn)生。4滑帶土體的物理力學(xué)性質(zhì)根據(jù)野外鉆探現(xiàn)場(chǎng)鑒定和土工試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，將勘察區(qū)域內(nèi)的地層分為5層，各層土的工程地質(zhì)特征分述如下：上覆層：第四系坡積、沖洪積相所覆，黃褐色上部較松散，以砂粘土為主， 含20%50%的卵石、礫石，局部含有漂石（漂石最大徑者超過2.0米），所含物 質(zhì)的含量不均勻，厚度為0.358.6米。高位玄武巖：上第三系地層，上部風(fēng)化極嚴(yán)重黃褐色，呈砂粘土夾砂礫狀， 較松散；中部風(fēng)化嚴(yán)重，以黑褐色為主，呈碎塊狀或大塊狀；下部風(fēng)化輕微，致 密堅(jiān)硬，以青灰色為主，該層未見底。粘土：上第三系地層，以黃綠色、灰綠色為主，

9、局部為紫黑色，呈可塑狀 態(tài)-硬塑狀態(tài)，含有云母，有滑膩和蠟狀光澤，遇水時(shí)膨脹、失水時(shí)收縮干裂并極 易破碎，根據(jù)野外特征和試驗(yàn)確定為膨脹土。粉、細(xì)砂互層：上第三系地層，上部以黃褐色、灰白色為主，潮濕，中密； 下部以藍(lán)灰色為主，含有大量母，潮濕一飽和，中密中粗砂：上第三系地層，厚度為0.0-3.75米，灰白色為主，飽和，中密，局 部含有圓礫。泥巖：上第三系地層，厚度為1.7-3.5米，灰黑色，成巖差，風(fēng)化極嚴(yán)重， 肉眼可見黑色碳質(zhì)斑點(diǎn)?；嫱馏w的物理力學(xué)性質(zhì)5水文地質(zhì)特征根據(jù)野外調(diào)查和鉆探資料統(tǒng)計(jì)，地下水的分布和含量極不均勻，可分為上層 滯水、潛水、巖層裂隙水三種。5.1上層滯水以第四系表面覆蓋層

10、下的砂粘土夾礫石、塊石為主。厚為2.06.0米，分布 和含水量沒有規(guī)律性，其含水量主要取決于該層底部黃綠色粘土、灰綠色粘土隔 水層（或弱透水層）分布面積的大小以及該層中碎石、塊石的合量。該層水補(bǔ)給 來源主要靠大氣降水和巖層裂隙水的補(bǔ)給，其含水量隨季節(jié)變化而變化。據(jù)資料 （64年），滲透系數(shù)K=0.6米/天。5.2潛水主要分布在灰白色、灰黃色的細(xì)中粗砂互層中，埋藏深度3.0米一36.0米， 局部具有承壓性質(zhì)。補(bǔ)給來源主要是巖石裂隙水和地表水下滲。該層水多泄流于 小移棱河河床底部。5.3巖石裂隙水該層水主要分布在由于第三紀(jì)上新世中晚期火山運(yùn)動(dòng)而形成的玄武巖巖層中。 由于玄武巖中的裂隙與巖脈侵入巖接

11、觸帶的裂隙極為發(fā)育且開啟性好，成為巖層 裂隙水的最主要的富集帶。在勘察區(qū)域內(nèi)，形成近乎垂直的帶狀裂腺含水系統(tǒng)， 其富水段主要分布在巖體邊緣地段。排泄方式主要以泉水的形式，如在K419+260 左側(cè)85米處有一溫泉，-27C不凍，流量較大，水質(zhì)好，是當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟?滑坡的穩(wěn)定性分析6.1C、值的反算假定滑坡體處于極限平衡狀態(tài)，即令穩(wěn)定系數(shù)FS=1，通過兩鄰近的瞬間滑動(dòng) 計(jì)算斷面，建立兩個(gè)反算式，解出滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)C、反算結(jié)果表明浸 水條件下滑面重合剪的殘余很接近，說明了浸水條件下土體殘余抗剪指標(biāo)能夠反 映滑面土的實(shí)際強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果與滑坡產(chǎn)生機(jī)理是相符的。6.2穩(wěn)定性的計(jì)算在滑坡穩(wěn)定性

12、計(jì)算時(shí)，以滑面重合剪試驗(yàn)資料作為滑面上土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，該淺層滑坡的滑體厚度較小，滑面總體傾角較小，滑 帶土的凝聚力相對(duì)內(nèi)摩擦角對(duì)不穩(wěn)定性的影響較大。天然狀態(tài)下，由于滑面多為 粘土，盡管土體已經(jīng)受到剪切破壞，滑面之間仍有較強(qiáng)的凝聚力使坡體能保持或 維持穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)滑體有地下水滲流時(shí)，滑面之間凝聚力受到嚴(yán)重破壞，強(qiáng)度急 劇下降，導(dǎo)致滑體穩(wěn)定系數(shù)明顯下降?；w穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算7結(jié)論與建議勘察區(qū)域內(nèi)具有復(fù)雜的地質(zhì)情況。由于晚第三紀(jì)火山噴發(fā)、河谷地形的強(qiáng)烈 侵蝕、使得局部地層紊亂，地層及巖性變得錯(cuò)綜復(fù)雜。在實(shí)際整治工程中具有較大難度。通過大量的野外勘察工作和土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，確定該路基病害是由于坡體 發(fā)育膨脹土推動(dòng)式淺層滑坡而引起的?；氯蕴幱谌鋭?dòng)變形階段，尚未發(fā)生較大 的滑動(dòng)。待應(yīng)力儲(chǔ)備到一定的階段就會(huì)發(fā)生較大滑動(dòng)。由于該滑坡體滑動(dòng)帶中發(fā)育著膨脹粘性土，如何處理膨脹土的不利影響是至 關(guān)重要的。一般情況下，膨脹土的表層為氣候影響層，厚度為0.82.0米，其強(qiáng) 度明顯低于下部的強(qiáng)度。整治過程中要注意膨脹土層開挖后將產(chǎn)生不可逆的卸荷 膨脹，并在之