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近年来,随着工程建设的快速发展,“地质灾害”这一名词已被越来越多的人所熟识,对工程建设项目地质灾害的评价与防治也越来越受到人们的重视,从而与之密切相关的岩土工程地质勘察和地质灾害的勘察与设计也就显得尤其重要。应该说,建设项目勘察工作是必须认真完成的、精度是要达到要求的,并且,地质灾害的评价也是不可缺少的,预测预报是要科学准确的。
延边朝鲜族自治州地处吉林省东部。吉林省东部主要是山区,是地质灾害的多发区,崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害现象时有发生。延边地区的龙井、和龙及珲春等县、市区更是地质灾害的多发地。每年7~10月间的雨水季节,经常发生中小规模的滑坡、崩塌等地质灾害现象。近几年,影响较大且破坏严重的地质灾害有:2004年8月和龙市城区东部一斜坡发生滑坡,造成居民房屋开裂、歪斜,甚至坍塌的现象,致使生活在此的50余户居民搬迁;2006年8月延吉至图们高速公路旁侧山体有多3处发生崩塌,堵塞了道路,导致公路停运近20天;2007年10月延边某市城区生活垃圾堆放地)河东垃圾场工程,在工程建设过程中,场地发生了滑坡,造成地面隆起开裂,建筑物滑动错位,导致工程被迫停工。
在发生的这些地质灾害中,进行专门性地质灾害研究的就是2007年在建的河东垃圾场工程产生的滑坡。该工程场地发生滑坡后,有关专家曾多次到现场踏勘,并进行了监测和勘探工作。目的是查明场地地层结构,岩土特性等,分析滑坡产生的原因并提出治理措施。根据调查和专门性勘察研究结果,河东垃圾场场地产生滑坡的原因已基本查明。本文对其滑坡演变的过程和原因进行简要的分析评价。
1工程概况
河东垃圾场位于某市城区东北约8.5km处的山坡上,在延龙公路东侧,距公路3.5km。该工程主要的建筑物是1座主坝和1座付坝(挡垃圾用)。主坝位于垃圾场西侧,近南北向,坝顶长度158m,高15m;付坝位于垃圾场北侧,近东西向,坝顶长度135m,高13m。主坝和付坝均坐于山体鞍部。垃圾场东侧和南侧为山体。垃圾场占地面积约3.0万m2。工程建成后,城区生活垃圾将堆放此地。工程于2007年6月初开始动工兴建。
2工程地质
该市城区坐落在盆地中,盆地地势较为平坦。图们江流域的一条较大支流)))海兰河,由西南至北东从盆地穿过,城区居民和工矿企业沿河流两岸分布。盆地周边多为中低山区,相对高差100~250m,山体坡度10°~45°。盆地及其周边出露的主要地层岩性有:太古界的片麻岩和片麻状角闪岩;白垩系大拉子组的砂岩、砾岩和砂页岩;第四系冲洪积成因的粘土、砂砾石和残积坡积成因的碎石土。其中,盆地大面积出露的是白垩系大拉子组地层,其上覆盖有厚度2~10m的第四系松散堆积物,周边山体出露的主要是太古界地层的片麻岩类和华力西晚期的酸性侵入岩(花岗岩类为主)。
河东垃圾场位于盆地边缘部位的半山坡上,地貌形态属于低山区,山体相对高度约120m,山体坡度10°~30°。通过施工开挖揭露地层岩性有:白垩系大拉子组的粗砂岩、砾岩,分布在垃圾场主坝及其坝后坡下;太古界的片麻岩,分布在垃圾场东侧开挖线附近。其中,太古界的片麻岩是组成盆地外围山体的主要岩石。可见垃圾场位置正好处在白垩系地层与太古界地层的接触带附近[1]。
3滑坡演变过程
根据工程施工记录和调查,河东垃圾场工程开工兴建至开始筑坝期间,场地已大面积开挖平整,坝区开挖至岩石层。当时场地区未发现有异常的变化,场地稳定。
2007年9月30日,当工程建设到一定规模,主坝坝体建起7m高时,大坝坝顶曾出现过一条斜穿坝体的纵向裂缝,规模很小,裂缝宽度1~2cm。当时裂缝的产生并未引起施工管理人员和工程人员的重视,以为是机械设备施工碾压所致,工程照常施工。从裂缝产生的位置和迹象表明,该裂缝与后期坝体发生的开裂位置和方向相吻合。这说明建筑物场地已经失稳,滑坡开始弱变形阶段。
2007年10月19日,一场中雨过后,发现主坝坝后地面出现了隆起及拉张裂缝,坝体顶面开始出现塌陷等异常现象。当时有关领导及技术人员去现场进行了探查,但未做出结论性或指导性意见,也未请专家进行鉴定和论证。工程继续施工。此时,主坝位置区场地正在滑动过程中,处在强变形阶段。
2007年10月24日,随着工程的继续施工,建设规模的不断扩大,坝后地面出现了众多的张裂缝,滑动鼓丘、滑坡舌及两侧羽状裂缝也显现出来,同时,坝体也发生了开裂、错位。此时,滑坡周界已清晰可见,滑坡方向呈西偏北向,同斜坡向一致。地面出现的张裂缝宽窄不一,一般5~30cm,最宽达50cm,坝顶错位达70cm,坝后地面裂缝见照片1,坝体裂缝见照片2。滑坡已造成建筑物的破坏,工程被迫停工。
2007年10月28日、29日又降了2次小雨,根据停工后的现场看,滑坡发生以后,在坝后滑坡体上进行勘探而新修的临时路,路面又产生了几条小的张裂缝。这说明斜坡(滑坡体)仍然不稳定,滑动仍在持续,但滑动缓慢,已近于停止状态。
2007年11月2日以后的几次监测发现,场地已停止滑动。
4滑坡产生原因
2007年10月24日河东垃圾场工程停工后,10月28日开始对滑坡体进行专门性勘探研究,分析滑坡产生的原因。部分钻孔成果统计表见表1。
表1钻孔深度及岩土层厚度统计表
经过实地踏勘、钻探和试验,结合区域地质情况综合分析,本次滑坡的发生有以下几方面的原因。
4.1地形、地貌
河东垃圾场选在盆地边缘区的斜坡上。场区西北侧是一条切割较深的沟谷,呈南西向,沟内常年有流水,河床与垃圾场场区高差25m左右;南侧为一冲沟,西偏北向,与滑坡方向近乎一致,沟深1~2m,沟内平时干涸无水流,只有雨季或洪水季节才汇聚成流水。两沟在滑坡舌前端18m处交汇到一起。滑坡体正是在这两条沟之间形成的。纵观滑坡体形态:上陡下缓(上部坡度约30°,下部坡度15°~20°),上宽下窄(上宽115m,下宽18m)。正是存在这样的地形地貌,才是构成本次滑坡的首要条件。场区地形图及滑坡体见图1。
图1平面布置图
4.2岩石特性
通过对滑坡体的专门性勘探结果,坝后滑坡体从上到下岩性为:上部覆盖层为残坡积碎石土,厚度1.5~2.5m;中部为白垩系大拉子组的粗砂岩,强风化状,厚度6~13m,该层孔隙率较高,孔隙贯通性好,为地下水主要含水层,该砂岩层在滑坡体后缘边界处尖灭;下部为太古界的片麻岩,强风化状,为相对的不透水层。本次滑坡正是发生在两种不同地层的接触带上,沿接触面发生的顺层滑坡。因为存在着这样的岩石特性,也是构成本次滑坡的内在原因之一。滑坡体轴线剖面图见图2。
图2剖面图
4.3地质构造
从区域地质上看,和龙大断裂是影响本区域构造稳定的一条主要断裂,出露宽度10~15m,长76km,该断裂近南北向,倾向西,正好在垃圾场附近经过,并与垃圾场场区的斜坡方向一致。根据钻探资料,在白垩系砂岩与太古界片麻岩之间的接触带部位所取岩芯呈泥质状,厚度0.5~0.8m,野外定名为泥岩,经取样试验定名为含粉砂泥岩,弱固结块状构造,粉砂泥质结构。主要矿物成份以黑云母、石英和长石为主(约占75%),其中尤以黑云母含量居多。经比对,泥岩的母岩与太古界片麻岩矿物成份一致,这说明泥岩的形成是沿接触带伴生的断层活动所致,与和龙大断裂有一定的关联性。滑坡体正是沿该断层的泥岩面(软弱结构面)产生下滑的。
4.4径流条件
垃圾场设计有两座坝,建坝材料主要为垃圾场区开挖出的土石方。滑坡发生前,两座坝已筑起7m多高,垃圾堆放区内地面全面开挖并已露出岩石,场内开挖面积150m×170m,场区四周已形成封闭。这样垃圾场堆放区像一座水库,给汇水创造了有利条件。地下水和降水后的地表水汇集在垃圾场内,汇集的水因排泄不畅,径流条件差,便很快渗入到砂岩层中,促进了滑坡的发生。
4.5荷载的影响
滑坡体形成后周界清楚,主坝坝体处在滑坡体后缘端,大部分坝体段正好坐于滑坡体上。当坝体填筑到7m多高并达到一定荷载时,斜坡因人为开挖、堆载的影响,而失稳发生了滑动,滑坡发生时坝体跟随滑动,这样坝体在滑动边界部位便产生了开裂错位。由此可见,坝体压重也是促进滑坡发生的一个诱因。