资阳市某红层隧道洞口滑坡特征分析.pdf
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1、岩土工程与地下工程四川建筑第43 卷第4期资阳市某红层隧道洞口滑坡特征分析张明,张小林,边兆鑫,柴春阳(中国中铁二院工程集团有限责任公司,四川成都6 1 0 0 3 1)【摘要】四川盆地内,近水平红层软岩广布,工程实践中多次发生不同规模的滑坡,其滑动面倾角多小于滑带土的内摩擦角。以资阳市某交通工程隧道洞口施工过程中产生滑坡为例,结合勘察资料(测绘、钻探)、施工资料以及监控量测资料(坡面监测、钻孔测斜、裂缝测量),对该滑坡的变形破坏特征、影响因素、稳定性等进行了分析,得出该滑坡是在不利的地质条件、水文条件下,由施工扰动诱发的滑坡,采取支挡、反压措施后趋于稳定。【关键词】红层软岩;滑坡;监控量测;
2、稳定性分析【中图分类号】P642.220引言红层软岩广泛分布于四川盆地,岩性以白垩系、侏罗系砂岩、砂泥岩、泥岩、页岩为主,岩层产状水平或近水平。根据已有研究成果,在红层地区,降雨对边坡稳定性影响显著,由于隧道洞口、边坡开挖等施工扰动时常诱发规模大小不一的滑坡2-3 ,严重影响施工安全。耿兴福等4、程强等5 分别对红层软岩滑坡的成因机制、红层边坡开挖后的变形破坏特征进行了详细的描述,并总结归纳了近水平红层边坡变形破坏型式,但均局限于理论研究和总结,未结合具体实例和监测数据。宋磊 则从细微观角度对红层软岩遇水软化的机理进行了深人的研究。监控量测方面,卫星遥感、无人机航拍、LiDAR、地表位移监测等
3、技术手段,在滑坡监测、预警方面取得了显著成效7-9 ,但由于红层软岩的特殊性,一般技术手段难以准确判断滑面位置等基础地质信息,钻孔测斜能详细的监测到不同深度的位移情况,进而准确反映滑体不同深度的变形特征【1 0 。本文结合某隧道进口处因高边坡开挖致使的滑坡实例,利用勘察、施工、监测资料对该滑坡的特征进行分析。1地质概况该隧道工程位于龙泉山东侧资阳市雁江区,属典型的红层浅丘地貌,海拔高程在3 6 2 46 5 m之间,相对高差1 5 7 0m;中心地理坐标1 0 43 42 3.48 ,3 0 1 0 47.8 3 ,属中亚热带湿润季风气候,四季分明,年降水量9 5 0 mm左右,降雨主要集中在
4、6 9 月,各月平均降水量如图1 所示。2502001501005012.513.221.60F12345678,101112月份图1 资阳市月平均降水量分布(1 9 7 1 2 0 0 0 年)138【文献标志码】A研究区内无明显线性构造,无大的地质构造带或断裂带通过。工点范围内地层相对简单,主要为第四系全新统坡残积粉质黏土和侏罗系上统蓬莱镇组泥岩,详细描述为:第四系全新统坡残积(Q4dl+e)粉质黏土:褐红色,硬塑,主要成分以粘粒为主,为泥岩风化产物。侏罗系上统蓬莱镇组(J3p)泥岩:褐红、紫红色,强中风化,泥质结构,薄层状构造,产状近水平,节理裂隙发育,岩质软,岩心较破碎,取芯呈短柱状及
5、块状;渗透系数为0.0 2 7 2.010m/d,属弱一中等透水层,岩质软,裂隙多为微张或闭合状,透水性性较差。2滑坡特征及监控量测2.1滑坡特征该滑坡发生于隧道进口处。图2 显示:该隧道工程进口位于山脊一侧,隧道洞口开挖边坡高约2 0 m;边坡开挖导致形成的变形区域前缘高程约41 5 m,后缘高程约440 m,高差约2 5 m,滑体主要位于隧道洞口边坡及仰坡,滑体物质组成主要为坡残积粉质黏土、强风化泥岩;由于坡体坡度较小、岩层产状近水平以及有效的支挡措施,滑体位移较小。根据滑体滑动先后顺序及范围,可以判定该滑坡为典型的小型牵引式滑坡,可以将整个滑体分为I、区,详细描述为:(1)先期滑动区(I
6、区):位于隧道洞口仰坡,轴线与线路呈2 6;由于雨季连续降水,且边坡开挖后未采取有效的排水措施,导致土体含水量增大,仰坡在施工扰动下出现开裂;此后对隧道洞口仰坡右侧进行削坡卸载,计划削坡完成后进209.8行锚固作业,开挖过程中发现土体含水率较高,局部呈软塑174.4状,加之临空面的出现,造成仰坡坡体大面积失稳滑动。T33.2133.787.649.7(2)后期滑动区(区):位于I区上部,两者轴线一致,是由于仰坡坡脚继续卸载,产生更大的临空面,加之坡面未48.022.68.4定稿日期 2 0 2 2-0 5-2 5作者简介张明(1 9 9 3 一),男,硕士,助理工程师,从事工程地质勘察工作。L
7、F3 LF4张明,张小林,边兆鑫,等:资阳市某红层隧道洞口滑坡特征分析LF1LF2ZQS/C2-1ZQS/C2-2ZQS/C2-3ZQS/C2-6ZQS/C2-4ZQS/C2-3ZQS/C3-4CX3ZQS/C3-2ZQS/C3-3ZQS/C1-3ZQS/C3-LZQS/C1-2ZQS/C3-7ZS/C3-8ZOS/C3-9ZQS/C3-10ZQS/C3-6ZQS/CI-I2QS/C1-14ZQS/CZQS/91-17ZQS/C1-12ZQs.d1-16ZQS/C1-21国线路口隧道明洞口隧道暗挖洞口日裂缝回道观先期滑动区回后期滑动区人工边坡钻孔及编号口剖面(a)平面450前缘裂缝前缘裂缝V2
8、400375J4701450430-410-390J粉质粘土自泥岩风化层界线(b)剖面图2 工程平面、剖面示意封闭及天沟未完善,表土层(厚约3 4m)发生滑动,并导致仰坡上部原始坡面发生变形,变形区前缘与后缘均出现裂缝。(3)后期滑动区(区):位于隧道洞口左侧边坡,轴线与线路呈7 3;为施作挡土墙,继续开挖坡脚,产生临空面,且连续降雨未采取有效的排水措施,致使土体含水量大幅增加而发生滑动;滑体前后缘均出现裂缝,前缘产生了弧形剪出。2.2监控量测该隧道进口处为明挖施工,需开挖边坡较高,因此在施工伊始就采取坡面位移监测措施,主要采用仪器为LeicaTS09/1398094。在坡体发生滑动后,根据需
9、要增加了坡体深部位移监测、裂缝测量等措施,监测点布置位置如图3 所示。2.2.1坡面位移监测在整个施工过程中共布置3 3 个坡面监测点,经监测结果分析水平位移值超过警戒值(40 mm)的点共有7 个(图4),其中ZQS/C1-3最大水平位移接近8 0 mm。根据图3 的各监测点位置,发生较大水平位移的监测点均位于变形体前缘。同时,主要变形监测点水平位移曲线图(图4)反映出在整个变形过程中经历了2 次显著变形阶段,分别是9 月7 日和9 月2 8 日前后,结合施工记录,削坡卸载和开挖坡角主要在这2 个时间段内进行。而在初步支挡反压措施完成(1 0月1 0 日)后,滑坡体快速趋于稳定。2.2.2深
10、部位移监测边坡发生滑坡变形破坏后及时进行了补充勘察,并利用ZQS/C1-11?CX1ZQS/C3-5+CX2ZQS/C1-15ZQS/C1-20挡墙VZQS/C1-19104*坡面监测点图3监测点布置示意90.0080.0025m70.00A-A削面60.006450.0040.00前缘裂缝30.00前缘裂缝20.0010.000.0035m29/08B-B削面滑面ZQS/C1-10ZQS/C1-25ZQS/C1-2415m+ZQS/C1-23钻孔测斜点裂缝监测点ZQS/C1-2ZQS/C1-32.QS/C3-6ZQS/C3-705/0912/09图4主要变形监测点水平位移曲线其中的3 个钻孔
11、进行坡体深部位移监测,主要采用的仪器为TF-CX-901F/821592。3 个监测点中只有点CX3监测到明显的位移,其余各点不同深度的位移均小于4mm。钻孔测斜数据(图5)显示1 0 月初之前变形显著,之后逐渐趋于稳定;同时在9.0 1 0.0 m深度范围内变形量迅速减小,可以判断滑面处于该深度范围内,与泥岩层强/中风化界线范围一致。0.501.52.53.54.55.56.57.58.59.510.511.512.5图5 CX3钻孔测斜点变形曲线2.2.3裂缝测量当滑坡体后缘出现裂缝后,利用埋钉法对裂缝进行监测,裂缝宽度变化曲线(图6)显示,位于变形区的裂缝宽度明显大于变形区;裂缝宽度在1
12、 0 月1 5 日前后趋于稳定。3滑坡影响因素分析根据红层地区滑坡研究的成果1.4.1 1-1 2 ,,结合本次研究139ZQS/C1-14ZQS/C3-819/0926/09日期变形量/mm10203040506070+109月1 9 日09月2 6 日10月0 3 日10月1 0 日一1 0 月1 7 日ZQS/C3-403/1010/1017/10岩土工程与地下工程1.41.21.00.80.60.4.0.20.00.206/1007/1008/1009/1010/1011/1012/1013/1014/1015/1016/1017/10图6 裂缝宽度变化曲线滑坡的特点,归纳得出导致该滑
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