2013三峡库区湖北省秭归县某高切坡的稳定性分析及防治建议

三峡库区湖北省秭归县某高切坡的稳定性分析及防治建议摘要：“高切坡”是指：因移民工程建设需要开挖形成的，大于一定高度的人工高边坡(斜坡)。三峡库区沿长江两岸均为高山峡谷地貌，可利用的平地甚少。因此，搬迁建设不可避免地施行劈坡造地，从而形成大量人工高切坡。这些高切坡因地质条件复杂，岩石松软破碎，易于风化，所暴露的灾害隐患日益突出。又由于三峡库区特殊的地形地貌条件、工程地质条件及气候条件，极易以高切坡为突破点，发生坍塌、滑塌、滚石等灾害。湖北省秭归县郭家坝新集镇沿江路高切坡（ZG0004a*）位于郭家坝镇沿江路渡管所至污水处理厂西，为建筑开挖形成的高切坡。根据其地质与稳定性条件及其危害程度确定建议治理坡长250m，面积3650m2。分为两段：第一段最大坡高26m，第二段最大坡高20m，平均坡度70°。本文选取了该高切坡中的一段进行了分析研究。通过对其周边地质概况及高切坡特征等的分析对其进行了稳定性的分析，并且在此基础上对其提出防治方案建议。关键词高切坡；变性破坏；稳定性分析1高切坡地区自然条件及地质概况1.1高切坡地区自然条件及地理位置秭归县郭家坝地处中纬度的亚热带季风大陆性季风气候区内，主要受季节变化的影响，气候温暖湿润，雨量充沛。年平均气温18℃，最高气温42℃，最低气温-8.9℃，相对湿度77％，多年平均降雨量1028.6mm。雨季暴雨多，降雨量大，日降雨量最大达192.3mm，年降雨天数约120~159天，多集中于4~10月，其降雨量占全年192.3mm的70％以上。年平均蒸发量为1500mm。郭家坝位于秭归县中部长江南岸，与北岸香溪镇隔江相望，东距三峡坝区及秭归县城茅坪约30km，西距巴东县城60km左右，均有公路相连，水路可达茅坪、香溪（见图1.1），交通较便利。30km1502005秭归江长001112031312011000301011100001101030高阳镇南阳河黄粮坪兴山两河口周坪太平溪香溪屈原邓村天宝山游家河峡口水田坝沙镇溪郭家坝两河杨林云台荒白界渣树坪龙潭坪绿葱坡磨坪肖家坪茶店子培石观音峰巴东官渡两河口平阳坝高桥龙池坪三峡水利枢纽江长宜昌巴东秭归峡口兴山图1.1地理位置图1.2高切坡地区地质概况1.2.1地形地貌高切坡区在区域上位于秭归盆地东南边缘，属构造剥蚀的中低山区，总体地势南东和北东部高，西部和北西部低，南部的云台荒和东北部的王家山是区内至高点。1.2.2地层岩性高切坡区内分布的地层主要有三叠系、侏罗系及第四系。结合区域地质分布情况，将地层岩性由从老到新分述如下：（1）三叠系（T）三叠系出露有嘉陵江组（T1j）、巴东组（T2b）、沙镇溪组（T3s）。（2）侏罗系（J）高切坡区出露的侏罗系地层有香溪组（J1x）、聂家山组（J1-2n）和沙溪庙组（J3s），在本区西部大范围出露。（3）第四系（Q）工作区出露的第四纪地层有残坡积层（el+dlQ），崩坡积层（col+dlQ）、洪积层（dl+plQ）、冲积层（alQ）、滑坡堆积层(delQ)和人工堆积层（mlQ）等类型，其中残坡积层分布最广，其岩性为碎石夹（及）土；崩坡积层为块石夹少量土；滑坡堆积层为碎块石夹（及）土和滑动岩体。1.2.3地质构造勘察区区域构造作用较强烈，次级褶皱、断裂发育。以仙女山断裂为界，西部断层主要以近东西向和北西西向为主，褶皱延伸方向主要为近东西向或北西西向，与秭归向斜南段延伸方向（近东西向）一致；东部断裂走向总体上与黄陵背斜延伸方向相一致，主要为北北东新集镇沿江路高切坡向－北东向。高切坡区内新构造运动以继承性、间歇性抬升为主要活动形式，断裂差异运动微弱，总体属于地壳较稳定区。据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工作区及邻近地区的地震峰值加速度为0.05g。按1990年国家地震局《中国地震烈度区划图》，本区基本烈度为VI度。1.2.4水文地质条件高切坡区位于长江南岸，总体地势为南高北低，斜坡倾向北侧长江，地形坡度一般在30~55°左右。大气降水多沿坡面直接排向长江，部分渗入岩体内部转化为地下水排泄到长江。高边坡区地下水主要有第四系孔隙水及基岩岩溶裂隙水。其中孔隙水主要赋存于第四系堆积物中，埋深浅，无承压，受大气降水补给，无统一地下水位，季节变化明显。基岩裂隙水主要赋存在灰岩、泥灰岩等基岩岩溶裂隙中。水对工程结构的侵蚀性影响主要指地表水、地下水对混凝土的酸性侵蚀、结晶性侵蚀和碳酸型侵蚀等。工作区环境类型总体为II类，地层渗透性为分级为B级，通过取样分析，据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）规定，水的腐蚀性评价见表1.1。表1.1水的侵蚀性评价结果评价指标自来水头道河村屈家村泉水头道河村道阳坪泉水数据腐蚀等级数据腐蚀等级数据腐蚀等级PH值7.04无6.74无7.03无HCO3-（mmol/l)2.60无1.80无3.60无硫酸盐含量SO42-（mg/l）68.78无126.41无128.34无镁盐含量Mg2+（mg/l）5.35无7.29无13.61无总矿化度（mg/l）312.69无333.92无499.79无从表中可以看出，自来水和泉水（地下水）对混凝土结构不具有任何腐蚀性。2高切坡特征及破坏模式2.1高切坡特征2.1.1高切坡形态特征高切坡以岩质斜交坡为主，部分为岩质顺向坡和岩土质混合坡。ZG0004a*高切坡安全等级为二级。ZG0004a*高切坡位于秭归县郭家坝新集镇沿江路，东起污水处理厂东侧，西至渡管所院后，涉及平面范围约0.01km2。高切坡长约330m，面积4891.3m2，是由于郭家坝镇移民建筑挖坡平整地基形成的。据切坡形态和分布可分为2段：第一段（LMT1）位于污水处理厂西侧，坡底高程183m左右，长约150m，坡高10~26m，平均坡高18m，坡度65~88°，平均坡度70°左右，面积2484.1m2。以岩质顺向坡为主，部分为岩土质混合坡；第二段（LMT2）位于渡管所及其以东，坡底高程187~188m，长约180m，坡高10~20m，平均坡高15m，坡度64°~80°，平均坡度70°左右，面积2407.2m2。以岩质斜交坡为主，部分为岩质顺向坡。两段高切坡之间为一小冲沟。2.1.2高切坡地层岩性及岩土工程性质ZG0004a*位于长江三峡兵书宝剑峡与香溪宽谷过渡段的南岸斜坡地带，属中低山区，切坡处高程约180~210m左右，自然斜坡坡角一般20~30°左右，局部地段小于20°。切坡处出露地层为三叠系下统嘉陵江组、中统巴东组第一段和第四系松散堆积层。（1）嘉陵江组（T1j）为灰白色、灰色中厚层－厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩夹溶崩角砾岩和泥质灰岩、泥灰岩，是构成高切坡的主要岩层。按岩性可分为三层：1）灰白色、灰色中厚层－厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩，主要出露在LMT1等切坡处；2）灰黄色中薄层泥灰岩，厚度约1m左右，主要出露在LMT1等切坡处；3）灰白色、灰色中厚层－厚层局部中薄层微晶灰岩、白云岩夹溶崩角砾岩，主要出露在LMT1和LMT2等切坡处。据钻孔取样实验，灰岩的单轴抗压强度为28~50MPa，平均37.1MPa，为次硬岩；泥灰岩单轴抗压强度为23~30MPa，平均26.6MPa，为次软岩；溶崩角砾岩单轴抗压强度16~22MPa，平均19MPa，为次软岩。（2）巴东组一段（T2b1）为黄灰、黄绿色薄层泥灰岩夹钙质页岩。主要出露于切坡LMT2西部，厚度较小。（3）第四系第四系按成因分为残坡积和崩坡积和人工堆积。1）残坡积（el+dlQ）主要分布于切坡顶部和底部自然斜坡上，岩性以碎石土、碎块石土和含泥碎石土为主。据现场试验，el+dlQ碎石土的容重为19.1kN/m3。2）崩坡积（col+dlQ）主要见于切坡下部，为切坡形成后变形破坏的产物，规模不大，岩性以碎块石土为主。3）人工堆积（mlQ）主要见于切坡下方公路外侧填方处，呈条带状分布，岩性为碎石土或碎块石土。2.1.3高切坡地质构造大地构造上ZG0004a*高切坡位于秭归向斜东南翼部转折部位，岩层总体向西北、北倾斜，倾向一般310~360°左右，整体呈单斜构造，同时在断层等作用下岩层产状局部变化较大。并形成翘曲或牵引褶曲现象。由于岩层产状与边坡产状关系复杂，各切坡坡体结构类型各异，即：第一段高切坡（LMT1）：桩号1+0~1+55m为岩质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角为5~15°，坡面产状340°∠65°，岩层产状335°~355°∠20~43°；桩号1+55~1+75m为岩质横向坡，坡面产状240°∠80°，岩层产状350°∠33°；桩号1+75~1+120m为岩土质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角14°，坡面产状354°∠70°，岩层产状340°∠39°；桩号1+120~1+135m为岩质斜交坡，坡面倾向与岩层倾向夹角60°，坡面产状60°∠88°，岩层产状0°∠12°；桩号1+135~1+150m为岩质顺向坡，坡面倾向与岩层倾向夹角22°，坡面产状338°∠88°，岩层产状0°∠12°。第二段高切坡（LMT2）：桩号2+0~2+5m为土质坡；桩号2+5~2+80m为岩质斜交坡，坡面倾向与岩层倾向夹角30~45°，坡面产状340°∠66°，岩层产状295°~310∠11°~28°；桩号2+80~2+100m，为岩质横向坡或斜交坡，坡面倾向与岩层倾向夹角90°，坡面产状320°∠80°，岩层产状230°∠9°；桩号2+100~2+180m为岩质斜交坡，坡面倾向与岩层倾向夹角30~80°，坡面产状310°∠64°，岩层产状340°~30°∠20°~26°。岩体中节理、裂隙发育，岩体破碎。本次勘察在切坡上统计到较大的节理裂隙28条（表2.1），断层3条，图2.1为节理倾向玫瑰图。从以上资料可知：ZG0004a*高切坡灰岩中发育有四组节理，其产状为：①走向10°~20°左右，倾向280~290°，倾角35~55°；②走向330~350°，倾向240~260°，倾角50~70°；③走向260~285°，倾向350°~15°，倾角50~70°；④走向60~85°，倾向150~175°，倾角70°左右。以前三组较发育，长度多在6m以上，个别达15~20m。除节理裂隙外，层面裂隙也很发育。据野外调查及前人资料，切坡区灰岩风化较弱，以卸荷松动与溶蚀为主。本次物探与钻探表明，高切坡区强风化带厚度一般2~5m，局部受断层等影响可大于5m，中风化带较厚，一般3~15m。6090120150180210240270300030330图2.1ZG004a*灰岩节理玫瑰花图图2.1ZG0004a*裂隙、断层统计表高切坡编号裂隙编号产状主要特征走向倾向倾角LMT2L18535552长约16m，切过嘉陵组灰岩L26033073长约16m，切过嘉陵组灰岩L3927960长约16m，切过嘉陵组灰岩L434025071长约10m，切过嘉陵组灰岩L52801067长约10m，切过嘉陵组灰岩L634525570长约11m，切过嘉陵组灰岩L7527514长约20m，切过嘉陵组灰岩L835026058长约14m，切过嘉陵组灰岩L935026056长约10m，切过嘉陵组灰岩L1033024060长约16m，切过嘉陵组灰岩L11275547长约6m，切过嘉陵组灰岩L1228519572长约5m，切过嘉陵组灰岩L138517573长约6m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L143184883长约5m，切过嘉陵组灰岩LMT1L151028055长约9m，切过嘉陵组灰岩L162029030长约9m，切过嘉陵组灰岩L178017070长约8m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L183508072长约7m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L192902075长约7m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L203356575长约5m，切过嘉陵组灰岩L211528590长约9m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L222029039长约5m，切过嘉陵组灰岩L235532564长约7m，切过嘉陵组灰岩和泥灰岩L244031090长约6m，切过嘉陵组灰岩L2534525585长约8m，切过嘉陵组灰岩L262529540长约14m，切过