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台山市川岛镇某边坡稳定性评价

时间:2020年07月20日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

摘要:通过收集资料、钻探、工程地质测绘、野外调查等充分查明边坡的地层分布情况、性质、规模、变形机制及土层信息等基本情况,综合判定边坡稳定性,提供边坡治理设计需要的岩土物理力学参数,为边坡治理设计提供基础资料。 关键词:边坡;勘查;稳定性;治理;

  摘要:通过收集资料、钻探、工程地质测绘、野外调查等充分查明边坡的地层分布情况、性质、规模、变形机制及土层信息等基本情况,综合判定边坡稳定性,提供边坡治理设计需要的岩土物理力学参数,为边坡治理设计提供基础资料。

  关键词:边坡;勘查;稳定性;治理;评价;钻探

化工矿产地质

  1工程概况

  本场地位于台山市川岛镇上川岛沙堤港正街二巷后背山,该边坡分A段和B段进行勘查。A段边坡勘查坡脚线长约45m,总体走向呈东北—西南向,倾向约300°左右,高约3~12m,自然山体坡度约25°~35°,组成边坡岩土体主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩;B段边坡勘查坡脚线长约60m,总体走向呈西北—东南向,倾向约230°左右,高约3~8m,自然山体坡度约25°~35°,组成边坡岩土体主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩。该边坡曾经发生过崩塌地质灾害现象,目前崩塌体已经清理,由于该边坡部分坡段坡度较陡,岩土体结构松散,且坡顶及坡脚无系统的排水系统,坡脚距离居民楼最近距离不足1m,在连续暴雨状态下,该边坡再次发生崩塌现象的可能性极大。严重威胁坡脚居民的生命财产安全,须对该地质灾害点进行稳定性评价与加固治理。

  2气象水文

  台山市位于广东省南部、珠江口以西,属亚热带季风性气候,地处低纬度。根据多年气象资料统计(2009~2018年),年平均气温22.53°C,而台山市历年6~8月份为气温最高时期,最高气温38.3°C(2012年),最低气温1.6°C(2016年)。川岛上日最大降雨量达196.1mm,雨热同季达半年时间,雨季分布在4月上中旬到10月上旬。台山市气象灾害主要有热带气旋(台风)、暴雨,其次为春秋干旱、寒露风、冻害等。如2017年台风“天鸽”、2018年台风“艾云尼”、“山竹”带来的强降雨,造成了很多不稳定斜坡发生了地质灾害隐患。

  3地形地貌

  勘查范围内以丘陵地貌为主,山脊地形较平缓,山顶似浑圆状,地势呈东西向延伸,坡面见中风化球状风化,沿山脊线的坡度一般15°~25°,两侧山坡坡度25°~35°,局部地段自然坡度达45°。勘查范围内最高高程为40.52m,最低高程约3.20m,相对高度约为37.32m。本场地位于台山市川岛镇上川岛沙堤港正街二巷后背山边坡,地貌类型属山前平原,边坡总体呈“L”型,本次勘查分A段和B段,A段边坡勘查坡脚线长约60m,总体走向呈东北—西南向,倾向约300°左右,高约2~8m,坡脚高程(黄海高程)约为+3.73~+7.59m,坡顶高程(黄海高程)约为+5.25~+14.36m。

  坡面植被发育,主要为杂草及灌木,坡面岩土体组成主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩夹有中风化岩块。自然山体坡度约25°~35°,坡面见花岗岩球状风化,直径约0.5~3.0m,坡顶植被发育,主要杂草及灌木。坡顶、坡脚未见排水沟,坡脚距离建筑物最近距离不到1m。B段边坡勘查坡脚线长约80m,总体走向呈西北—东南向,倾向约230°左右,坡脚高程(黄海高程)约为+3.26~+4.85m,坡顶高程(黄海高程)约为+6.12~+8.46m,高约2~4m。坡面植被发育,主要为杂草及灌木,组成边坡岩土体主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩及中风化岩块。自然山体坡度约25°~36°,坡顶植被发育,主要为杂草及灌木。

  4水文地质简况

  边坡岩土组成主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩,透水层为弱透水层。根据地下水的运动特征、赋存条件及径流形式等,在本次勘查深度范围内,场地内地下水有以下2种类型:①为孔隙潜水;②为基岩裂隙水。根据现场调查,场地地下水以大气降水为主要补给源,由于坡顶补给区汇水面积较小,坡面、坡脚未见地下水渗出。根据水质检测报告和土的酸碱度易溶盐试验报告表,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版),综合判定地下水和土的腐蚀性为微腐蚀性。

  5区域地质构造及地震效应

  5.1区域地质构造

  勘查区内出露地层简单,地质构造较为简单。据1∶20万区域地质资料,上川岛内没有区域性断裂构造通过,仅在离勘查区约20km的上川岛有一条北西走向断裂通过,走向为北西(340°)~南东(160°),表现为不连续的糜棱岩。在野外综合地质调查时未发现有断裂构造从勘查区通过。据野外综合地质调查黑云母花岗岩中发育如下2组节理:(1)第一组:走向北西(340°)~南东(160°),倾向南西,倾角约80°,延伸长度3~5m,间距2~3m,裂隙面较为平直,一般有铁锰质渲染,多平行分布。(2)第二组:走向北东(80°)~南西(260°),倾向南东,倾角约80°,延伸长度1~2m,间距1~2m,裂隙面较为平直,一般有铁锰质渲染。简而言之,勘查区内没有区域性断裂构造通过,以节理裂隙为主。

  5.2新构造运动

  勘查区所处区域自中生代经历了燕山运动,强烈的燕山运动使本区发生强烈的断块构造运动,并出现大面积的中酸性岩浆侵入,奠定了本区构造格局的基本轮廓。据有关资料,勘查区新构造运动较弱,表现为地壳升降、断裂复活和热泉等。新构造形迹普遍显见,在北侧分布汶村温泉、金山温泉、开平赤水温泉、台山三合温泉等。以大面积上升运动为主,局部下降。具继承性、间歇性、不均衡性、差异性等特点。第四纪地壳处于上升阶段,而且有多次间歇和停顿。越接近近代,上升幅度越小,而停顿时间越长,说明新构造运动具有不均衡性。

  5.3地震效应

  根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)的划分,台山市处于东南沿海地震带中段后缘,基本烈度6度,属少震区。边坡场地处于山前地带,建筑抗震属于一般地段,场地属于Ⅱ类场地。按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)附录A,抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组为第一组,地震特征周期值为0.35s。根据《建筑工程抗震设防分类标准》(GB50223-2008)的相关规定,边坡治理抗震设防类别划分为标准设防类,应以抗震设防烈度6度采取抗震措施。

  6工程地质条件

  根据地质点及钻孔揭露,结合岩土层成因类型、形成年代及物理力学性质等特征,本场区岩土层分为第四系残积土层(Qel4)燕山期花岗岩。各岩土层的工程地质特征自上而下分述如下:(1)残积砂质粘性土(Qel4,第①层):属于残积土层,场地所有钻孔均有揭露,揭露厚1.80~2.50m,平均厚2.10m。黄褐色,主要由粘粒和粉粒组成,含较多砂粒,稍湿,硬塑状,属残积土。建议fak=220kPa。(2)强风化花岗岩(γ,第②1层):属硬质岩石,场地所有钻孔均有揭露,揭露厚9.30~19.20m,平均厚14.20m。黄褐色,风化剧烈,手易捏碎,遇水易软化,岩芯呈半岩半土状,质量等级为Ⅴ级。建议fak=500kPa。(3)中风化花岗岩(γ,第②2层):属硬质岩石,场地所有钻孔均有揭露,揭露厚0.60~2.50m,平均厚1.52m。灰白色,成分主要有高岭土、石英、云母等,矿物大部分已分化,残余中粗粒花岗结构,岩芯较完整,呈短柱状,岩体坚硬程度划分为较硬岩,岩体质量等级为Ⅲ。建议fak=1000kPa。

  7边坡稳定性分析与评价

  7.1边坡安全等级划分

  经现场调查,勘查范围内边坡发生山体崩塌。A段崩塌体岩土体组成主要为残积粉质粘土,黄褐色,主要由粘粒和粉粒组成,含较多砂粒,稍湿,硬塑状,崩塌体约10m3,崩塌体影响范围主要为坡脚居民;B段崩塌体岩土体组成主要为残积粉质粘土,黄褐色,主要由粘粒和粉粒组成,含较多砂粒,稍湿,可塑状,崩塌体约6m3,崩塌体影响范围主要为坡脚4m左右。本边坡岩土体主要由强风化花岗岩组成,属土质边坡,坡高为2.0~8.0m,严重威胁坡脚居民的生命财产安全,故该边坡破坏后果严重。根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)和《地质灾害防治工程勘察规范》DB50/143-2016,综合评定该边坡的安全等级为二级。

  7.2边坡稳定性分析

  A段边坡勘查坡脚线长约60m,总体走向呈东北—西南向,倾向约300°左右,高约2~8m,坡脚高程(黄海高程)约为+3.73~+7.59m,坡顶高程(黄海高程)约为+5.25~+14.36m。坡面植被发育,主要为杂草及灌木。自然山体坡度约25°~35°,坡面见花岗岩球状风化,直径约0.5~3.0m,坡顶植被发育,主要为杂草及灌木。坡面岩土体组成主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩及中风化岩块,强风化花岗岩具有裂隙发育,风化强烈,手捏易碎,遇水易软化、崩解的特点,易发生崩塌现象。场地地下水以大气降水为主要补给源,坡面、坡脚未见地下水渗出。坡体未见整体崩塌等不良地质现象,坡顶未见拉裂现象坡脚未见排水沟,坡脚距离建筑物最近距离不到1m。B段边坡勘查坡脚线长约80m,总体走向呈西北—东南向,倾向约230°左右,高约3~8m,自然山体坡度约25°~35°,坡面及坡顶植被发育,主要为杂草及灌木。边坡岩土体组成主要为残积砂质粘性土、强风化花岗岩及中风化岩块,强风化花岗岩具有裂隙发育,风化强烈,手捏易碎,遇水易软化、崩解的特点,易发生崩塌现象。场地地下水以大气降水为主要补给源,坡面、坡脚未见地下水渗出。坡体未见整体崩塌等不良地质现象,坡顶未见拉裂现象坡脚未见排水沟,坡脚距离建筑物最近距离不到1m。

  暴雨期间,该边坡已经发生崩塌现象,崩塌产生的原因主要是:(1)坡面无排水及支挡、防护措施。受连续强降雨的影响,边坡岩土体含水率增大,当自重超过边坡抗滑力的时候,即发生崩塌现象。(2)岩土体松散,在连续降雨、强降雨等外界因素的作用下,坡面岩土体含水率上升,其工程地质性能下降(内摩擦角、粘聚力均下降),容易造成水土流失的现象。(3)受连续强降雨作用,大风天气等气象因素是崩塌的诱发因素。本边坡坡度较陡,坡面及坡顶见不规则花岗岩球状风化,花岗岩直径约0.5~5m,组成边坡土体结构极破碎,暴雨时,坡体易发生崩塌地质灾害现象,但目前尚未见土体发生大规模滑移破坏,坡顶未见有拉裂迹象。

  7.3边坡稳定性评价

  本次边坡的稳定性评价采用半定量分析方法(坡率类比法、定量分析方法)进行计算分析。

  7.3.1半定量分析

  坡率类比法:经现状地形测量,边坡的平均坡率为(1∶0.6)~(1∶1.2),局部较陡处达1∶0.8。参照《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2013)的有关规定,边坡的平均坡率已超出坡率容许值的极限值。

  7.3.2定量分析方法

  本次采用定量分析方法(理正软件的圆弧滑动法)对边坡稳定性验算产生大型滑动破坏的可能性。(1)计算工况。由于该地区抗震基本烈度为6度,不用计算地震工况下边坡稳定性情况,只计算在天然状态的受力情况,并在自重工况下进行计算。(2)计算断面。本次边坡稳定性计算选定3个断面,各断面分别代表边坡各坡段的稳定性。其稳定性采用圆弧滑动法(简化Bishop法)计算,潜在滑动面由计算软件自动搜索得到。(3)计算参数。边坡稳定性计算的参数为天然状态下,包括边坡上岩土体的重度、粘聚力、内摩擦角、土层厚度。其中土体的重度、粘聚力、内摩擦角是根据土工试验统计而来,土层厚度是根据现场钻探钻孔揭露数据而来。评价区地下水位位于潜在滑动面以下,自重计算取天然重度,抗滑力计算取天然状态粘聚力和内摩擦角统计标准值。计算参数根据勘查分析测试资料,同时综合考虑边坡形态、组成物质、各岩土层的工程力学性能及相关工程经验等因素。

  上述计算结果表明:经计算,除断面1处于欠稳定度30、40、50、60、75、90时,激励震动和受迫震动的关系图。从图中可以看到整个图基本是以15G为分界线,在激励震动在15G以前,橡胶的硬度越软减震的效果越好,而激励震动大于15G后,硬度大的轴向减震器减震效果较好。考虑到井下的震动不但收到连续载荷的作用,还会收到冲击震动,所以轴向减震器的选型要综合来进行考虑。通过图5的分析结果,轴向减震器中橡胶的硬度选择为邵氏硬度为50和60,都可以满足井下的使用要求[4-5]。

  地质论文投稿刊物:《化工矿产地质》(季刊)创刊于1979年,由中化地质矿山总局地质研究院主办。旨在通过地学学术成果和相关科技信息的传播与交流,为提高该领域科技人员素质、推动化工生产行业科技进步做出贡献。设置栏目有:地质矿床 、应用地质 、探索、矿产开发利用、勘探方法、信息技术、技术方法、岩土工程。

  3结论

  (1)应用振动力学理论将轴向减震器的复杂震动简化为受迫震动。(2)震动试验表明,设计的新型轴向减震器材料为氟橡胶,邵氏硬度为50和60时,可满足井下施工的要求。(3)轴向减震器结构简单、易于加工和性能优良,可以广泛地应用于随钻测量工具。

  参考文献:

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  [5]闫麦奎,刘枭,卫一多,等.MWD随钻测井仪减震器结构设计与研究[J].石油仪器,2014(10):14-17.

  作者:赵佩*