（地质工程专业论文）重庆市涪陵区植物油厂滑坡灾害的系统研究.pdf

重庆市涪陵区植物油厂滑坡灾害的系统研究 摘要 重庆市涪陵区植物油厂滑坡体，处于三峡库区长江右岸阁水溪右岸斜坡地 段。近十年来，由于自然因素和人类工程活动的影响，该研究区地面和建筑物多 处产生拉裂变形破坏，近几年来变形趋势更加明显，若该区产生滑动将会给人民 生命财产带来巨大损失。因此，对其进行稳定性分析评价和提出切实可行的治理 方案是十分必要的。 通过对该区域环境与地质条件的调查，以及对植物油厂滑坡体的工程地质 勘察，在综合分析滑坡体的基本特征及其成因机制的基础上，采用工程地质分析， 有限元定性分析和极限平衡法对滑坡体的稳定性进行了评价；最后根据成因机制 和影响因素，对研究区的各个滑坡相应的提出了切实可行的治理方案。通过上述 工作，得到以下成果： 1 、植物油厂滑坡体原为老滑坡，因主滑方向不同而分离解体，其老滑坡的 堆积物已多被侵蚀。根据研究区基岩的出露情况，坡体裂缝的分布与发育规律、 近年来的活动规律综合分析，将滑坡体划分为植物厂老滑坡区、老滑坡复活区、 新滑坡区、未变形斜坡区，其中新滑坡依次划分为1 号、2 号、3 号。 2 、滑坡体上各区块滑坡变形破坏模式、稳定性及发展趋势在现状条件及各 种工况状态下有所不相同，具体如下： 1 号滑坡变形迹象以地面拉张裂缝和建筑物变形破坏为主，破坏模式为顺层 牵引式，滑动面尚未完全贯通，目前处于基本稳定状态，f s = 1 1 3 1 ，安全储备不 足。在坝前1 7 5 m 水位+ 5 年一遇暴雨条件下，f s = o 9 4 7 ，处于不稳定状态。为此 该滑坡应采取防治措施。该滑坡后部存在由植物油厂南围墙附近剪出的可能性， 2 0 年暴雨条件下，局部稳定系数f s = 1 0 8 8 ，安全储备不足，故同时应在植物油 厂南侧采取工程措施。 2 号滑坡目前处于蠕动阶段，其破坏模式为顺层牵引式，目前处于稳定状态， 在三峡水库蓄水的各级状态下，滑坡也处于稳定状态。 3 号滑坡属推移式顺层滑坡，处于基本稳定状态，遇2 0 年一遇暴雨时，处 于欠稳定状态，稳定系数f s = 1 0 4 1 。 老滑坡区地表裂缝仍在加剧发展，滑体本身处于欠稳定状态。其稳定系数为 1 0 7 ，安全储备不足。前缘回填至设计高程时，稳定系数可达1 1 4 1 3 8 ，即雨 季处于基本稳定状态稳定状态。 老滑坡复活区在现状地形条件下，雨季饱和状态下，稳定系数为1 1 0 ，处于 基本稳定状态，定性分析认为其仍向欠稳定状态发展。应及时进行回填至设计高 程( 1 7 7 m ) ，滑坡才能稳定。 在稳定性评价这一章，采用了二维有限元和极限平衡法两种方法对滑坡体 的稳定性进行计算分析，这两种方法的结果都与滑坡体的变形破坏特征的现实情 况相吻合。 植物油厂滑坡体的工程地质研究成果，可以作为三峡库区工程建设的基础 资料，而且对今后其它类似滑坡的防治具有一定的指导和借鉴意义。 关键词：滑坡成因机制二维有限元稳定性分析滑坡治理 a b s t r a c t t h el a n d s l i d ea b o u tr a p e s e e do i lf a c t o r y ，i nf u l i n gd i s t r i c ti nc h o n g q i n g ，i s l o c a t e da ts l o p es e c t i o ni n 山er i g h tb a n ko fg e s h u i x ii nt h er i g h tb a n ko fc h a n 舀i a n g d u r i n gt h ep a s td e c a d e ，b yt l l ee 圩e c to fn a t u r a lf a c t o r sa n dh u m a ne n 舀n e e r i n g a c 廿v i i j e s ， t h e伊o u n da n dt h ec o n s t l l l c t i o ni nr e s e a r c ha r e ap r o d u c em a n y t e l l s i o n - c a u s e dd e f o 册a t i o na n df a j l u r e a dt h ed e f o 珊a t j o nt e n d e n c yb e c o m e sm o r c 柚dm o r eo b v i o u si nr e c e n ty e a r s i ft h es l i d i n gh a p p e n si nt l l i sa r c a ，i tw i l lc a u s ef e a t l o s s e st oh 岫a n sl i v e s 卸dt h e i rp r o p e r t i e s t 1 l e r e f b r e ，i tj su t t e r l yn e c c s s a r ) rt om a l 【e as t a b i l i t ya n a l y s i sa i l dp u tf o r w a r daf e a s i b l ep r c v e n t i o na n d n t r o lm e a s u r e t h r o u g ht h ee n g j m e e r i n gg e o l o g i c a l n d i t i o n sr e s e a r c hi n t h i s a r e aa n dt h e e n g i n e e r i n gg e o l o g i c a l i n v e s t j g a t i o nt o l a n d s l i d ea b o u tr a p e s e e do i lf a c t o r y ，t l l e s t a b i l i t yo ft h el a n d s l i d eh a sb e e ne v a l u a t e do nt h eb a s i s0 fa n a l y z i n gf i l n d 锄e n t a l f e a t i l r e 柚df 0 肋a t i o nm e c h a l l i c so ft h el a i l d s l i d eb yu s i n ge n 百n e e r i n gg e 0 1 0 百c a l a n a l y s i s ，q u a l j t a t i v e 丘n i t ee l e m e n tm e t h o d 孤a l y s i sa i l d l i m i te q u i l i b 五岫m e t h o d a c c o r d i n gt 0f b n n a t i o nm e c h a n i c sa l l di n f l u e n t i a lf a c t o r s ，t h e r r e s p o n d i n gf e a s j b l e p r e v e n t i o n 卸d n t r o lm e a s u r e0 fe v e r yl a l l d s l i d ei l lr e s e a r c ha r c ai sp u tf o 刑缸d t h r o u g t it h ew o r ka b o v e ，af c w c o n c l u s i o n sa r er e a c h e d 勰f o u o w ： 1 、1 1 1 el 趾d s l j d ea b o u tr a p e s e e do i lf a c t o r yi so r i g i n a l l yaf o s s i l l 锄d s l i d e ，t h e a c c u m u l a t i o no ft h ef o s s j li sm o s t l ye r o d e db e c a u s eo ft 1 1 ed e s e g r e g a t i o n sl e db yt h e d i 髓咖tm a i ns l i d i n gd i r e c t i o n a c c o r d i n gt h eb e d r o c k sp r o t n l s i o c o n d i t i o nj n r e s e a r c ha r e a ，t h e1 a n d s i d ei sd i v i d e dt oaf o s s i ll a n d s l i d ea i 己aa b o u tr a p e s e e do i l f a c t o ar e v i v a la r e ao ff o s s i l l a l l d s l i d e ，an e wl 柚d s l i d ea n da nu n d e f b n n e ds l o p e 越e a a m o n g0 t t l e rt h i n g s ，t h en e wl a n d s l i d ei sd i v i d e di i l t on o 1l a i i d s l i d e ，2 l a n d s l j d e 卸dn o 3 】a n d s 】j d e 2 、1 1 h ed e f b m a t i o n 柚d 伽u r em o d e s ，s t a b i l i t ya n dd e v e l o p m e n tt e n d e n c yi s d i f 6 ：r e n ti ne v 阜r ys e c t i o no ft h el a l l d s l j d eo np r e s e n ts i t u a t i o na dw o 埘n g n d i t i o n 1 1 l ep r i m a r yd e f o 彻a t i o ne v i d e n c e si n 1 l 锄d s l i d e 缸es u r f a c ct c s i o n c a u s e d m c k sa n dt h ed e f o n n a t i o na n df a i l u f eo fb u i l d i n g ，t h ed e f b 册a t i o nm o d ei s c o n s e q u e n tt o w e dt y p e ，t l l es l i d ep 1 卸ei sn o tc o m p l e t e l yf o 皿e da n dr c c e n t l ya tj t s s t a b l es t a t e ，f s = 1 1 3 1 ，j tm e a n st h a tt h es a f e t ym a 唱i ni sf a rf r o me n o u g l l u n d e r t h e c o n d i t i o no f1 7 5 m 伊o u n d w a t e rl e v e lb e f o r ed a ma 1 1 dr a i n s t o 珊i n5 y e a rr e t u m p e r i o d s ，i ti sn o ts t a b l e p r e v e n t i o n 卸dc o n t m lm e a s u r e sm u s tb ea d 叩t e df o rt h j s r c a s o n f u r t h e 皿o r e ，t h es l j d er e a n a r di sp r o b a b l yb e i n gc u tf 如mn e a rt h es o u t l lw a l l a tr a p e s e e do i lf a c t o r y u n d e rt h ec o n d j t i o no fr a i n s t o mi n2 0 一y e a rr c t u mp e r i o d s ， f s = 1 0 8 8 ，i ta l s om e a n st h a tt h es a f e t ym a r g j ni sf a r 打o me n o u 曲，s ot h ee n g i n e e r i n g m e a s u r e ss h o u l db et a k e nj ns o u t hs i d ea lr a p e s e e do i lf a c t o 2s l i d e ，w h i c hi sn o wi l li t sc r e 印i n gs t a g e s ，w h o s ed e f o 珊a t i o nm o d ei s c o n s e q u e n tt o w e dt y p e ，j ss t a b l er e c e n t l y a l t l l o u g l lo nt h ec o n d i t i o no ft h es t o r a g eo f t h e1 1 l r e eg o r g e sr e s e n r o i r j tr e m a i n ss t a b l e n o _ 3l a n d s l j d e ，w h i c hb e l o n g st o n s e q u e n tp u s h i n gt y p el a i l d s l i d e ，i sb a s i c a l l y s t a b l ea tp r e s e n t b u ti tw i l lb eu n s t a b l ew h e nc o m i n ga c r o s st l l er a i n s t o 册2 0 - y e a r r e t u mp e r i o d s ，f s = 1 0 4 1 - t 1 l el a n d s h d ei t s e l fj su n s t a b l ei nf o s s i ll 卸d s l i d ea r e aw h e r et h es u r f a c ec r a c k s a r ed e v e l o p 咄r 印i d l y t h es a f c t ym a 蟛ni sf a r 劬mc n o u 曲a st l l es t a b i l i z a t i o n c o e f 石c i e n ti s1 0 7 w h e ni ti sb a c l d j l l e dt od e s i g n e da l t i t u d ea ta d v a n d n ge d g e ，t h e s t a b i l i z a t i o nc o e 蠡丘c i e n tw i l lb ea b l et 0r e a c h1 1 4t o1 3 8 s oi tw i l lr e t a i nb a s i c a u y s t a b l ee v e na tm i n f a us e a s o n t h er e v i v a la r e ao ft l l ef o s s i l l a i l d s l j d ej sb a s i c a l l ys t a b l eu n d e rp r e s e n tt e m j i l c o n d i t i o n ，m i n f a l la n ds a t u r a t i o nw j t hi t ss t a b i l i z a t i o nb e i n g1 1 0 b u tt h eq u a l i t a t i v e a n a l y s i ss h o w st h a t i ti s g o n gt o b eu n s t a b l e i ti s s u p p o s e dt o b eb a c k f i u e dt o d e s i g n e da n i t u d e ( 1 7 7 m ) f o rt h es t a b i l j t yo ft h e1 a n d s l i d e i i lt h ec h a p t e ro fe s t i m a t i o no fs t a b i l i t y ，t w o d i m e n s i o n a lf i n i t ee l e m e n lm e t h o d a i l a l y s i s 孤dl i m i te q u i l i b r i u mm e t h o da r ca p p e dt oc a l c u l a t ea n d 柚a l y z et h e ， s t a b n i t yo ft h e1 a n d s h d e 1 1 l er e s u l t so ft h e s et w om e t h o d sa r ea 1 1 i na c r d a i l c ew i t n t h ep r a c t i c a ls i t t l “o no ft l l ef e a t u r e so fd e f b 衄a t j o n 卸df a i l u r eo ft h el 柚d s l i d e t 1 l ee n g i n e e 血gg e o l o g i c a lr e s e 砌f j n d i n g sa b o u tt h el a n d s l i d eo fi a p e s e e do i l f a d o r yc 孤n o t0 n l yb es e r v e da sb a s j cd a t ao fe n g i i l e e 血gc o n s t m c t i o ni l lt h r e e g o 唱e sr e s e o i rr e 垂o no ro t h e r s ，b u ta l s op r o v i d es o m er e f e r e n c e sa n dd i f e c t j o st o t h ep r e v e n t i o n 柚dc o n 仃o lo fo t h e rs j m i l a rl 卸d s l i d e s k e y w o r d ： l a i l d s l i d ef o 珊a t i o nm e c h a n i c sm o d i m e n s i o n a l 丘l l i t ee l e m e n t m e t h o d s t a b i u t ya i l a l y s i s t h ep r e v e n t i o n 锄dc o n t r o lo fl a n d s l i d e 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的 研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论 文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成 果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 溯歹动笔r 月曰日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归 属学校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请 专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的 学术论文或成果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名 导师签名 苏嘲 拐丞 力咖占年r 月姐日 ，仍占年r 月宓日 1 1 问题的提出m l 第1 章绪论 无论自然形成的斜坡还是人工形成的边坡，都是人类工程活动中最基本的 地质环境之一，也是山区工程建设中最常遇到的地形地貌条件，作为全球三大 地质灾害( 地震、洪水、崩塌滑坡泥石流) 之一的边坡失稳崩滑严重危及到国 家财产和人民生命安全。随着我国基础建设的大力发展，在矿山、水利、交通 等部门都涉及大量的边坡问题，因此对边坡的正确认识，合理的分析、恰当的 治理，对国家基础建设具有重要意义。 目前我国正修建世界上最大的水电站长江三峡水电站，三峡库区崩 塌、滑坡发育，仅1 3 8 0 l ( i i l 长的长江干流库岸就发现规模大于1 0 0 1 0 4 m 3 的崩塌、 滑坡及危岩变形体1 3 0 处，总体积约1 6 2 6 8 0 1 0 m 3 。上世纪8 0 年代以来，长 江三峡库区崩塌、滑坡泥石流等地质灾害频繁，相继发生了云阳县鸡扒子滑坡 ( 体积约1 5 0 0 1 0 m 3 ，1 9 8 2 年7 月) 、秭归县新滩滑坡( 体积约3 0 0 0 1 0 4 m 3 ， 1 9 8 5 年6 月) 、巴东县泥石流( 1 9 9 1 年8 月) 及三道沟滑坡( 体积约1 6 1 0 4 m 3 ， 1 9 9 5 年1 0 月) ，危及人民生命安全，并造成重大经济损失。尤其是三峡库区蓄 水过程中，水位抬升更易诱使崩塌、滑坡的发生，一旦发生崩滑，我国的黄金 水道长江将有可能严重碍航，危及附近居民生命财产的安全。 重庆市涪陵区植物油厂滑坡体，它处于三峡库区长江右岸阁水溪右岸斜坡 地段，总滑坡体长3 8 7 m ，宽4 5 0 m ，平均厚约8 m ，体积约1 6 8 l m 3 。滑坡体 影响区内有植物油厂及荔枝园一二组村民总计5 2 0 人，厂房3 0 栋，建筑面积 1 2 0 0 0m 2 。在植物油厂厂区和住宅区内地面、墙体多处拉裂变形破坏，这些裂 缝多在十年前开始出现，自1 9 9 8 年以来变形越来越明显，若滑坡体失稳滑移， 将危及这一带居民生命和植物油厂财产安全，造成直接的经济损失将超过4 6 0 0 万元，后果不堪设想，因此对该滑坡体进行研究是十分必要的。 本课题的主要研究对象是对重庆市涪陵区植物油厂滑坡体的稳定性问题 进行深入的研究和分析，同时，对该滑坡体提出切实可行的处理方案，针对以 “预防为主，防治结合”的原则，提供科学的预防和治理滑坡的方法。课题研 究从外业，测设开始，与勘察设计、科研、监测、施工紧密结合，其研究成果 可作为该区库区滑坡治理等各项工程建设的基础技术资料，其研究方法和成果 对今后其它类似滑坡的防治工作具有一定指导和借鉴意义。 1 2 国内外研究现状 滑坡是地质灾害的主要形式之一，为此，国内外对滑坡的研究都比较重视。 对于某一个地貌单元或某一区域滑坡的研究，主要包括三个方面：一是区域内滑 坡与其赋存环境的关系；二是滑坡稳定性评价的问题；三是滑坡治理工程方面 的研究。 1 2 1 滑坡与其赋存环境的关系研究现状 滑坡赋存环境因素包括地形地貌、地层岩性、地质构造、构造应力、地震 活动、水文地质条件、气象、地表植被、人类活动等。虽然人们很早就注意到 滑坡的发生与其周围的环境因素有着密切的联系，并且在很多书中或文章中提 到了这些关系的某一或一些方面，但是很难发现有这方面专门的研究。 在c n k i 期刊网上搜索己经发表的文章，关于这方面的文章仅有十余篇。 黄建梁、晓凡脚、曾富宝“1 研究了边坡与地震之间的关系：赵本磊“3 、罗菊英 。1 分析了滑坡与降雨之间的关系；杨璜”探讨了滑坡与地形地貌间的关系；吴香 根。3 分析了滑坡与地形坡度间的关系；刘秀峰“总结了边坡生态环境与植被间 的关系。 1 2 2 滑坡稳定性计算方法研究现状 人们对边坡稳定性的关注最早是从滑坡现象开始的。1 7 7 6 年库伦 ( c o u l o m b ) n 1 1 ”在分析挡土墙的稳定性时，提出了土体线性破坏准则，即 r ；仃t a n 舻+ c ，这一准则奠定了边坡稳定分析的基础。 1 9 世纪末2 0 世纪初期，伴随着欧美资本主义国家工业化的兴起，出现了 较多的人工边坡，由于对边坡稳定机理认识不足，出现了许多滑坡和坍塌事故， 造成了很大的损失。这时，人们才开始研究边坡稳定问题，并借用土力学中极 限平衡的概念，由静力平衡条件计算边坡极限状态下的稳定性。1 9 1 6 年瑞典人 彼得森( p e t e r s o n ) 首先提出了只考虑摩擦力不考虑粘聚力的以土体条分为基 础的土坡稳定性分析方法。费伦纽斯( f e l l e n i u s ，1 9 2 6 、1 9 3 7 ) ，太沙基 ( t e r z a g h i ，1 9 2 6 ) 、泰勒( t a y l o r ，1 9 3 7 、1 9 4 8 ) 等对其进行了改进，在稳定 性计算中同时考虑了摩擦力和粘聚力的影响。5 0 年代后，经简布( j a n b u ，1 9 5 4 、 1 9 5 7 、1 9 7 3 ) ，毕肖普( b i s h o p ，1 9 5 5 ) ，摩根斯坦一普赖斯( m o r g e n s t e r n ，h r a n d p r i c e ，ve ) 。1 9 6 5 ) 、涨天宝( 1 9 7 8 ) ，萨尔玛。( s a r 髓1 9 7 9 ) 。潘家铮( 1 9 8 0 ) 等的改进，极限平衡法已经成为今天应用最广泛的分析方法2 “。 5 0 年代以前对岩石边坡研究的较少，仅只是将土质边坡稳定性计算理论直 接应用于岩石边坡。j 。 1 9 5 9 年法国m a l p a s e t 坝和1 9 6 3 年意大利v o j a n t 水库岸坡沿岩体中的软 弱夹层面产生顺层失稳滑动，造成了重大的经济损失和人员伤亡，使人们逐渐 认识到了结构面对边坡的控制作用及边坡失稳的时效特征( l m u l e r ，1 9 6 3 、 1 9 6 5 、1 9 7 4 ) ，初步形成了岩体结构的观点( 谷德振等，1 9 6 5 、1 9 7 9 ) 。我国学 者在应用赤平极射投影的基础上，提出了实体比例投影方法用以进行边坡块体 破坏的计算，定性判断边坡的稳定性”1 。陈宗基等结合露天矿边坡稳定性的 研究，进行了比较系统的岩体力学性质的试验研究，包括大型现场试验及室内 岩块试验，常规力学试验及流变力学试验，结构面力学试验，动力学及静力学 试验等，极大地推动了岩质边坡稳定性研究的进展“”。张倬元、王兰生等开始 研究边坡变形破坏机制，提出了斜坡变形的蠕滑一拉裂、滑移一压致拉裂、滑移一 拉裂、弯曲一拉裂、塑流一拉裂和滑移一弯曲6 种主要地质模式啪2 ”，开创了地质 和岩石力学分析相结合的时代，为推进边坡稳定性研究做出了重要贡献。1 9 6 8 年邓肯( d u n c a n ) 和古德曼( g o o d m a n ) 把有限元方法引入到边坡稳定性计算中， 开创了边坡稳定性分析的数值计算时代。同时，国际性的岩石力学组织对岩石 边坡稳定性问题的研究给予了一定的重视。1 9 6 6 年、1 9 7 0 年和1 9 7 4 年分别在 里斯本、贝尔格莱德和美国的丹佛召开的国际岩石力学大会，分别以“天然边 坡和开挖边坡”，“斜坡稳定”及“地表工程”等专题对岩质边坡稳定性的有关 问题进行了学术交流讨论。世界大坝会议及各种国际性的工程或学科的有关专 门会议，也发表了不少有关岩质边坡稳定性问题的研究资料和论文。 1 9 8 6 年，国际工程地质协会( i a e g ) 成立，同时成立了“滑坡及其它块体 运动委员会”，它是国际上第一个专门研究滑坡及其防治的国际组织。国际岩石 力学与工程学会( i s r m ) 、国际岩土力学与基础工程学会( i s s m f e ) ，国际大坝委 员会( i c o l d ) 等均将边坡工程作为重要的专题进行了学术交流和讨论，有力地推 动了边坡稳定性研究的进展。8 0 年代以来，随我国改革开放步伐的加快，铁路、 高速公路、水利水电等基础设施建设的力度逐年加大，出现了大量的复杂的边 坡问题。“中国西南、西北崩滑灾害与斜坡稳定性研究”、“三峡工程库岸边坡稳 定性研究”，“岩质高边坡稳定及处理技术”，“三峡船闸高边坡变形与稳定”等 被列为专题进行重点攻关1 ，取得了一系列的受国际岩土工程界瞩目的成果。 这期间，系统科学理论、灰色系统理论、非线性科学理论、非连续介质理论、 模糊数学理论、可靠性分析理论以及各种复杂的数值计算方法、人工神经网络 方法等被广泛地应用于边坡研究中，为边坡稳定性问题的研究提供了新的途径 和方法，多学科、多专业的交叉渗透研究已成为边坡研究的发展方向“。 1 2 3 滑坡治理方法研究现状【4 2 4 7 】 1 、国外概况 欧美国家从1 9 世纪中叶开始了对滑坡灾害防治的研究，但是早期由于人们 对滑坡的性质和变化规律认识不深，对那些大、中型滑坡只能绕避，只对小型 滑坡采取削坡减载、反压，以及抗滑挡土墙进行治理，排水工程更是优先考虑 的措施。直到二次世界大战后随着各国经济的发展和国土开发利用，遇到的滑 坡越来越多，用人为支挡工程治理滑坡才真正开始，5 0 年来有了较大的发展和 提高，一些大型的滑坡采用支挡工程来治理。支挡工程的发展大概可分为三个 阶段： 1 ) 二十世纪5 0 年代前，治理滑坡以地表和地下排水工程为主，抗滑支挡 工程主要是挡土墙。 2 ) 上世纪6 0 7 0 年代，在以应用排水工程和抗滑挡土墙为主的同时，大 力开发应用抗滑桩工程以解决抗滑挡土墙施工中的困难，欧美国家和前苏联多 用钻孔钢筋混凝土灌注桩，直径1 0 1 5m ，深2 0 3 0m ，日本则多采用钻孔 钢管桩，钻孔直径4 0 0 5 5 0m m ，深2 0 3 0m ，孔中放入直径3 1 8 5 4 5 7 2m m ， 壁厚1 0 4 0 m m 的钢管，钢管内外注入混凝土或水泥砂浆，为了增加桩的抗剪 断能力，有时在钢管中再放入h 型钢。桩间距1 5 4 om ，而以2 o 2 5m 者 居多。为了增加桩的抗剪能力和群桩受力，国外常将两排或三排桩顶用承台联 接，形成钢架受力。也有少数用打入桩的。7 0 年代后期，在日本开始应用直径 1 5 3 5m 的挖孔抗滑桩。 3 ) 二十世纪8 0 年代以来，在小直径抗滑桩应用的同时，为治理大型滑坡， 大直径挖孔抗滑桩开始使用。如日本在大阪府的龟之濑滑坡上采用直径5m 、 深5 0 6 0m 的大型抗滑桩。它的周围均匀布筋，只在滑动面附近用型钢加强桩 的抗剪断能力。与此同时，抗滑支挡结构的另一个特点是锚索工程在滑坡防治 中大量使用，或与抗滑桩联合使用，或锚索单独使用( 加反力梁或锚墩) ，单根 锚索承受的拉力5 0 0 3 0 0 0k n 不等，其长度一般3 0 6 0m ，长的达1 2 0m 。 由于锚索工程不开挖滑坡体，又能机械化施工，所以目前被广泛应用。 2 、国内概况 我国对滑坡灾害的系统研究和治理起步较晚，直到上世纪5 0 年代初才开 始，但已结合中国国情研究开发了一系列有效的防治办法，总结出绕避、排水、 支挡、减重、反压等治理滑坡的原则和方法。 抗滑支挡建筑物由于其在稳定滑坡上见效快、安全可靠，所以是滑坡工程 中首先考虑使用的措施。但由于它造价较高，如一根大型抗滑桩造价达数十万 元，治理一个大型滑坡需投资数百万元乃至数千万元，因此，人们对抗滑支挡 建筑物的结构形式、适用条件、设计理论和施工方法等相应地给予了更多的关 注和研究。我国对抗滑支挡建筑物的研究和开发应用分三个阶段： ( 1 ) 2 0 世纪五六十年代，由于对滑坡产生机理不甚了解，以及施工技术 的限制，在治理滑坡中首先考虑地表和地下排水工程，如地面截、排水沟，地 下截水盲沟、盲洞，支撑渗沟等，辅以减重、反压和支挡工程。支挡工程主要 是各种形式的挡土墙，用重力式抗滑挡土墙治理大型边坡大型滑坡常常工程量 浩大，施工困难，虽然总结了分段跳槽开挖基坑的施工经验，但有时还会造成 边坡的加速滑动，从而危及施工安全。 ( 2 ) 1 9 6 0 一1 9 7 9 年，成功地应用支撑盲沟加小抗滑挡土墙取得疏水和支挡 滑坡的双重效果，但深盲沟施工开挖也相当困难，因为地下水发育，施工开挖 极易坍塌。为了解决抗滑挡土墙开挖基础的困难，在贵昆线二梯岩滑坡治理中 设计采用沉井式抗滑挡土墙，但施工也不容易。到上世纪八十年代，抗滑桩开 始出现。因为抗滑桩具有布置灵活、施工简单、对滑坡扰动小等优点，受到工 程设计和施工的普遍应用，逐步形成以抗滑桩支挡为主，结合清方减载、地表 排水的滑坡综合治理技术。 ( 3 ) 2 0 世纪9 0 年代到本世纪初，施工技术取得长足发展，各种新兴支挡 措施纷纷出现，如顸应力锚索、土锚钉、加筋土、格构锚固等防治措施广泛应 用于滑坡治理中，并取得了较好的效果。随着锚索技术的发展，在滑坡防治中 开始大量采用锚索加固。由于锚索采用高强度钢丝束锚固于滑体以下的滑床中， 抗拉力大，预应力锚索将一般支挡结构物的被动受力变为主动受力，对滑体扰 动小，目前锚索的应用有两种情况：锚索与抗滑桩联合形成“锚索抗滑桩”， 即在抗滑桩顶部加2 4 束锚索，增加一个拉力，改变了原普通抗滑桩的悬臂受 力状态，上端接近简支梁受力，加预应力使桩从被动受力变为主动受力，因而 大大减小了抗滑桩的截面和埋置深度。用锚索单独加固滑坡，即在滑坡体上 设置若干排锚索，锚固于滑动面以下的稳定地层中，地面用梁或墩作反力装置 给滑体施加一定预应力来稳定滑坡。 从滑坡治理措施的发展历程来看，几十年来滑坡治理上己取得了巨大的进 步，随着人们对滑坡发生机制了解的深入和相应设计、施工技术的发展，人们 己能主动地控制滑坡的发生和发展。遗憾的是，虽然几十年来支护手段一直在 进步，但是在最根本的治理思想上，无论是抗滑桩工程还是预应力锚固工程， 都强调以支挡为主，大量滑坡治理工程都是以此为基础进行设计和施工的。由 于滑坡发生的机理不同，统一采用以支挡为主的治理措施是不合适的，尤其对 由水引发的滑坡。在此类滑坡中，虽然早有治坡先治水的说法，但在滑坡分析 和稳定性计算中，降水仅仅是作为增加安全余度的一种措施，因此，可能造成 巨大的浪费。 1 3 研究内容和技术路线 通过野外的调研，对涪陵植物油厂滑坡体形成的工程地质条件、影响滑坡 稳定性的因素进行了分析；根据对滑坡体各个要素的详细观察、测量资料、勘 探坑孔和地质剖面的分析、研究，确定滑坡的岩体结构特点和几何特征，特别 是滑动面及其形态特征，如滑动范围，滑动面的位置、形状、空间展布，滑带 土的性质等；对滑坡体的岩土工程性质，特别是滑带土的力学性质进行室内试 验，采用重塑土重复剪切试验取得了滑带土的峰值强度和残余强度，以确定滑 体岩土的抗剪强度；用反算法对滑动面抗剪强度值进行反算，最后综合试验所 得数据得出滑带土的抗剪强度指标值：根据室内试验数据和反算法求得的滑动 面抗剪强度，考虑滑坡体在不同的地下水位、降雨和库水位条件下，用多种方 法对滑坡稳定性进行评价；对滑坡体的推力进行计算，根据滑坡的成因和影响 边坡稳定性的主要原因，有针对性的对滑坡的治理提出切实可行的综合处理方 案和工程措施。 本课题拟研究以下一些问题： ( 1 ) 植物油厂滑坡体的工程地质条件； ( 2 ) 植物油厂滑坡体的各区平面分布特征和变形特征： ( 3 ) 植物油厂滑坡体的变形破坏及演化机理分析； ( 4 ) 植物油厂滑坡体的稳定性分析变化研究； ( 5 ) 植物油厂滑坡体的可行性治理方案。 本文大致分为两部分完成：第一部分，根据研究植物油厂滑坡体所处的工 程地质条件和滑坡的基本特征，对滑坡的成因机制进行分析；第二部分，在第 一部分的基础上，利用各种计算和分析方法对滑坡稳定性进行分析研究及数值 模拟，并提出了切实可行的防治措施。 本文研究技术路线见图卜l 。 图卜1 研究技术路线 - 8 第2 章地理概况及环境工程地质条件 2 1 自然地理位置及交通 研究区位于长江右岸阁水溪支沟右岸斜坡地带，属于重庆市涪陵区桥南开 发区荔枝园一社、二社。该区有通往植物油厂的水泥路，交通方便( 图2 1 ) 。 2 2 气象及水文 2 2 1 气象 图2 一l 研究区交通位置图 涪陵区属北亚热带季风暖湿气候区，气候温和湿润、雨量充沛、四季气温变 化特征明显。历年最大风速3 1 5 m s ，平均风速1 m s ，多年平均气温1 8 1 ， 极端最高气温4 2 2 ，极端最低气温一2 7 ，平均最高气温3 4 2 ，最热月平 均气温2 8 6 ，最冷月平均气温7 1 。夏季降雨量最多，秋季次之，冬季再 次之，春季最少。多年平均降雨量1 0 7 2 3 唧，历年平均最多降雨量1 3 6 3 4 姗， 最大年降雨量1 6 0 0 m m ( 1 9 9 8 年) ，最小年降雨量8 3 2 珊( 1 9 9 3 年) ，其中5 6 月降雨量最多，月平均雨量可达1 6 0 h u n 以上，一次最大降雨量1 1 3 1 m ( 1 9 5 4 年7 月2 1 日) 。 多年平均雾日数3 7 8 天，历年最多雾日9 4 天，历年最少雾日1 7 天。全无 霜期，年平均日照1 2 4 8 1 小时。 2 2 2 水文 据观测资料，长江最大流量5 1 3 0 0 m 3 s ，最小流量2 4 0 0 3 s ，长江洪水期 集中于5 8 月，最高洪水位1 7 6 6 m ( 1 8 7 0 年) ，最低水位1 3 5 8 m ( 1 1 0 7 年) ，最 大水位变幅达4 0 8 m 。 三峡工程蓄水后，当坝前水位为1 3 5 m 、1 4 5 m 、1 5 6 m 、1 6 2 m 、1 7 5 j 1 1 时，涪陵 区境内库区水位分别为1 6 1 4 m 、1 6 1 4 m 、1 6 6 2 m 、1 8 2 4 m 、1 7 5 3 m 。 阁水溪属于长江右岸支流，沟内长年流水溪沟水现在通过暗埋，压力箱涵 流向长江，箱涵回填设计高程为1 7 7 4 m ，当回水位至1 7 5 3 m 、1 8 2 4 m 时，滑 坡体前缘部分地段涉水。 2 3 地形地貌 滑坡体位于阁水溪右岸斜坡，为土质斜坡，斜坡总体坡向北。北侧坡脚阁 水溪原沟底高程1 6 5 m ，因修建阁水溪排洪暗渠，原沟谷内已进行了人工回填， 填方区地面高程为1 7 1 1 7 6 m 。 斜坡下部地形平缓，地形坡角约5 7 。，斜坡中上部地形较陡地形坡角为 1 5 2 2 。，区内最高高程为2 4 2 m ，最低高程为1 6 8 m ，后缘南侧为一新建的简易 公路。 阁水溪的原始地形因修筑排洪渠后只进行了部分回填，而发生了变化。但 在斜坡前缘坡脚部分地段回填未达到1 7 7 m 预定高程，存在长3 0 0 m ，宽1 0 m ， 深4 m 的沟槽，槽底最低高程为1 7 1m ，比预定高程低4 m ，填土厚约7 m 。 2 4 地层岩性 研究区主要分布的地层为侏罗系中下统自流井组泥岩层( j - 2 z ) 、第四系全 新统人工填土( q 4 “) 、残坡积层( q 4 “) 、滑坡堆积层( q 4 d d ) 、冲洪积层( 0 4 p 1 + a 1 ) 岩性如下： 1 、第四系全新统人工填土( q 。“) ：素填土，褐黄、紫褐色，主要成分为 自流井组的砂岩与泥岩块石及粉质粘土，厚约5 1 0 m ，主要分布在斜坡体前缘 原阁水溪沟中央地带及回龙湾新滑坡以西地带。 2 、第四系全新统残坡积层( q 4 “6 j ) ：为粉质粘土，褐黄色，可一硬塑状， 厚约2 4 m ，主要分布在研究区南侧斜坡上部表层及阁水溪以北外围地带。在斜 坡中后部，榨菜厂、植物油厂厂区南侧斜坡范围该层厚度较小，一般厚度为 o 5 。2 m ，最大厚度为4 m ，主要分布在斜坡相对平缓的地带。 3 、第四系全新统滑坡堆积层( q 4 血1 ) ：为粉质粘土，局部夹砂岩碎块，褐 黄色，可一硬塑状，局部呈硬塑状，厚约2 9 m ，主要分布在研究区斜坡中部与 整个斜坡表层，该层在斜坡前缘一带、榨菜厂、植物油厂一带厚度较大，揭露 厚度为6 1 4 m 。 4 、第四系全新统冲洪积层( q 4 p l + “) ：为漂卵石，局部含砂，灰色，厚度 o 5 1 0 m ，主要分布在暗箱涵以上的阁水溪沟底，呈条带状分布。 5 、侏罗系中下统( j 1 2 z ) ： 泥岩：紫红色，泥质结构，薄一中厚层状构造，局部夹钙质结核与砂质条带， 强风化层岩芯破碎，厚约1 m ，中风化层岩体较完整，岩体中裂隙较发育，该层 最大揭露厚度为1 2 6 m 。该层在斜坡上部山脊处与村民房屋后缘的切坡处有出 露。 、 砂岩：灰绿色，黄绿色，一般为粉砂岩或细砂岩，薄一中厚层状，局部加 钙制结核，该层在斜坡上部山脊处与回龙湾出露，钻孔中揭露的强风化带，岩 芯破碎，少许呈短柱状，中风化层较完整。岩体中裂隙较发育，在勘探孔中最 大揭露厚度为8 7 m 。 2 5 地质构造与地震 研究区位于珍溪向斜的南西扬起端西翼，岩层产状5 0 。么1 9 。，在该区内 主要有两组裂隙：产状2 9 6 。么8 0 。，裂面粗糙，微张，弯曲延伸长5 m ，缝 隙宽1 8 m m ，间距o 5 2 o m ：产状1 9 1 。么7 4 。，裂面粗糙，微张，弯曲延 伸长1 0 m ，缝隙宽1 3 m m ，间距o 4 1 5 m 。 据中国地震动参数区划图( g b l 8 3 0 6 2 0 0 1 ) 及建筑抗震设计规范 ( g b 5 0 0 1 1 。2 0 0 1 ) ，滑坡体区地震动峰值加速度为0 0 5 9 ，动反应谱特征周期值 为0 3 5 s ，建筑抗震设防烈度为6 度。 地质构造名称： i 、苟家场背斜；i i 、珍溪场向斜； 、查口石逆断层；、马武场向斜。 2 6 水文地质条件 图2 2研究区地质构造纲要图 滑坡体内地下水为季节性强的上层滞水，重庆市南江地质队于2 0 0 5 年1 月 对研究