地质灾害治理认识实习

地质灾害治理认识实习_秭归产学研基地野

第三部分　地质灾害治理认识实习

线路十　聚集坊－链子崖－新滩

教学点1:聚集坊危岩体处

内容:

1.认识危岩体；

2.了解危岩体治理工程措施。

（1）危岩体基本特征。聚集坊危岩体位于秭归县周坪乡九畹溪村，为发育在寒武系中统覃家庙组的三面临空的高约110余米的岩质斜坡变形体，坡度为70°～80°，前缘高程为224m，后缘高程为340m，体积约92.5×10⁴ m³，为一大型崩塌体（图版ⅡⅫ－4）。危岩体威胁到聚集坊大桥、秭归至巴东公路、国防光缆的安全，影响九畹溪漂流旅游风景区的正常运行。聚集坊危岩体治理前几年多次发生崩塌。其中最严重的崩塌有两次:第一次在1998年，规模为2 000m³，造成一人死亡及秭巴公里临时中断；第二次在2000年，规模为15 000m³，造成秭巴公里中断10余天。小型崩塌及滚石现象时有发生。

危岩体北侧为近似垂直、局部呈负坡、高20～65m的陡岩，无植被；东侧为70°～80°的陡壁，无植被，高60～90m，脚下有约5 000m³岩塌堆积体；南侧为80°以上的陡崖，高70～90m，植被比较茂盛（相对高度系对省道334线路和大桥桥面高程而言，其海拔高度为220～238m）；上部为自然坡度为40°～60°的自然坡面，植被和农作物茂密，山顶高程为342.9m。陡崖和山坡面上已与母岩剥离的活动危石（俗称“风动石”）较多，崖顶偶有活石倒挂。聚集坊危岩体是由两组近20条裂缝切割山体而形成的岩质斜坡变形体，对危岩体起主要破坏作用的为2号、3号、4号、5号裂缝，这4条裂缝将山体近南北向弧形切割。其中2号裂缝最宽处达0.5m，沿垂直方向由崖顶贯通至坡脚；3号、4号裂缝宽0.2～0.4m，3号裂缝沿垂直方向已由崖顶贯穿至第二软弱层顶部；4号裂缝沿垂直方向已由崖顶贯通至第一软弱层底部；5号裂缝最大宽度为0.2m，裂缝沿垂直方向已由崖顶贯通至近坡脚处（图5－7）。

危岩体岩性为白云质灰岩和泥灰岩互层。主要变形方式有开裂、崩塌和坠石。发生崩塌的主要方式有倾倒式和滑移式。

危岩体区内无统一地下水位，地下水仅局部赋存于不均匀的残坡积碎石土、裂隙和基岩破碎带中，受季节性影响明显。

应用刚体极限平衡法和推力传递系数法对危岩体在4种不同工况下的稳定性进行验算，4种工况分别为:①自重；②自重＋地震；③自重＋裂缝饱水；④自重＋裂缝饱水＋地震。危岩体沿软弱面的滑移参数c取值0.1～0.15MPa、Φ取值25°～30°；4号、5号裂缝由于滑移面通过白云质灰岩，强度参数c取值1.2MPa、Φ取值35°；裂缝开裂部分的强度参数均取0。

计算结果表明:处于无水状态时，2号、3号裂缝沿上部软弱面滑移的安全系数略大于1.0，处于临界状态。在雨季高强持续降雨的情况下，危岩体极有可能沿2号、3号裂缝发生滑移倾倒式破坏，4号与5号裂缝在工况④的情况下存在发生破坏的可能性。

图5－7　危岩体治理工程剖面

（2）危岩体治理工程。根据危岩体的变形和破坏方式，危岩体主要采取的治理措施为:①危岩体清理和削方减载；②岩石锚索和锚杆加固；③软弱和破碎层锚喷网喷封闭和加固；④崩塌堆积体坡脚缓坡重力式挡墙支挡；⑤裂隙填充和封闭及排水沟等组合而成（图5－8）。

图5－8　聚集坊危岩体治理工程平面布置图

教学点2:链子崖

1）危岩体基本特征

链子崖位于湖北秭归县的长江南岸，距三峡大坝27km，与新滩大滑坡隔江相对，高达400多米，总体积315万m³，扼川江航道咽喉。

在1995年11月27日链子崖危岩体锚固浇筑主体工程正式动工之时，发现大、小裂缝58条，主要裂缝有13条，最宽的达5m，最深的达100多米。远在1 000多年以前，链子崖曾多次发生过重大滑坡崩塌，一次曾堵塞长江达21年。

链子崖因地形高陡，过去行人须扶链上下而得名。链子崖危岩体软硬相间，主要由下二叠统坚硬的栖霞灰岩夹薄层页岩组成，坐落于1.6～4.2m厚的马鞍山煤系地层之上，岩层走向N30°～E50°，倾向北西，倾角27°～35°。总体呈南北向展布，北宽南窄，南高北低，俯视长江。岩顶面向北西倾斜，高程在180～500m之间。

链子崖长约700m、宽30～180m，发育有58条裂缝，将岩体切割成3个危岩区（图5－9）:南部的T₀～T₆缝区（高程410～500m，体积约86.5万m³）、中部的T₇缝区（高程370～390m，体积约2万m³）和北部的T₈～T₁₂缝区（高程180～330m，体积约226万m³）。其中，T₀～T₆缝区危岩体分别被T₀～T₆缝段切割，北东两侧临空，底部煤层基本采空，多年来地表宏观变形迹象明显，但由于其“远离”长江（平均距离约250m），与宏观变形一直不明显的T₇缝段危岩体未被纳入专项治理范围，属监测监控对象；T₈～T₁₂缝段危岩体因紧临长江，是直接威胁长江航运和三峡工程建设的重大地质灾害。

图5－9　链子崖危岩体防治工程及变形监测点布置示意图

2）危岩体治理工程

链子崖的治理工程由国务院下拨9 000万元人民币进行专项综合治理。在对危岩区进行地质勘察、变形监测研究的基础上，1993年5月开始实施链子崖防治工程，主要工作内容包括以下几个方面。

（1）T₀～T₁₂缝段地表排水工程。为防止雨水流入危岩体裂缝中，在危岩区建立了“三横一纵”的地表排水沟，排水沟横截面0.8m×0.8m，累计长2 500m；同时分别对T₈、T₉、T₁₂宽大裂缝进行了盖板护缝处理。

（2）T₈～T₁₂缝段煤层采空区承重阻滑键工程。危岩体底部煤层具有近500年的开采历史，陡壁之下采煤洞口就有22个之多，T₈缝以北的开采区采空面积达68%～90%。大面积采空区的形成改变了山体结构，导致山体应力不断调整，产生不均匀沉陷。实施煤层采空区承重阻滑键工程，目的是防止危岩体继续产生不均匀沉陷。

（3）“五万方”及“七千方”锚固工程。“五万方”危岩体（T₁₁～T₁₂缝段）和“七千方”滑移体（T₁₄～T₁₅缝段）分别沿各自的软弱结构面顺层滑移变形，锚固的目的就是防止其继续顺层滑移变形。

（4）猴子岭防冲拦石坝工程。猴子岭崩滑体位于链子崖下东侧，是链子崖T₀～T₆缝段危岩体崩塌堆积加载区。工程的目的是为了防止链子崖危岩体滚石加载到猴子岭上，引起猴子岭产生崩滑及防止链子崖危岩体滚石直接滚入长江危及长江航运安全。

防治工程于1998年11月结束，链子崖危岩体基本得到控制。

图版ⅡⅩⅢ－1（a）为站在链子崖公园公路上所拍的危岩体裂缝照片。图版ⅡⅩⅢ－1（b）为站在链子崖危岩体山顶上所拍的危岩体最大一条裂缝照片。图版ⅡⅩⅢ－1（c）为危岩体位移监测桩。图版ⅡⅩⅢ－1（d）为危岩体下方崩塌堆集场。图版ⅡⅩⅢ－1（e）、（f）分别为危岩体治理的“五万方”工程和“七千方”工程。

教学点3:新滩滑坡

1）滑坡基本特征

新滩滑坡位于兵书宝剑峡出口的长江北岸，下距坝址26km，原为一多次活动的多级老滑坡，后缘高程约900m，前缘高程为60m，纵长约2km，宽200m（后缘）至800m（前缘），面积为1.1km²，堆积物平均厚30～40m，西侧较厚，最厚达100余米，总体积约3 000万m³。滑前原地面平均坡度23°，以原姜家坡前缘陡坎为界，分为上、下两段:上段为姜家坡斜坡，下段为新滩斜坡。下伏基岩为志留系砂页岩。由于后缘二叠系灰岩组成的广家崖陡崖不断崩塌，大量崩积物堆积在斜坡后缘及姜家坡斜坡上，成为滑坡的物质与动力来源。降水渗入滑体，不断恶化滑面并使之扩展连通，使滑坡变形逐渐发展。1983年5月，姜家坡斜坡进入加剧变形期，而下方的新滩斜坡一直处于稳定状态。1985年6月12日，斜坡上段产生大规模滑移，姜家坡滑坡1 300万m³的土石体整体滑动，在高程380m左右的毛家院平台剪出，约120万m³的土石体加荷于下方的新滩斜坡，带动新滩斜坡产生不同程度的滑移。这次大规模复活的总体积约2 000万m³，其中入江方量为340万m³，堆积于水下的约260万m³。入江方量最大的西侧三游沟口，堆积物占据长江原过水断面的1/3。滑坡涌浪在对岸最大爬坡高度为49m，但向上、下游衰减很快，至下游11km处涌浪仅0.5m，至坝址处已难于察觉。新滩滑坡经此次大规模滑动释放能量，进入了总体稳定下的重新调整变形阶段。新滩滑坡平面图和剖面图如图5－10、图5－11所示。

新滩滑坡发生前，曾进行了长达17年的详细勘测研究和7年的地表变形监测，因此取得了预报成功，使位于滑坡前缘的新滩古镇居民1 371人幸免于难。滑后又进行了综合研究，恢复了地表与深部的变形、应力及地下水观测工作。

2）滑坡治理工程

新滩滑坡治理措施如下:一是在滑坡体中部改田建柑橘园，固土保水；二是在滑坡体上部植树造林，防止水土流失；三是在滑坡体上部兴建大型蓄水池，用于树木灌溉。

图5－10　新滩滑坡地质图

图5－11　新滩滑坡剖面图

1.第四系崩坡积碎块石及土；2.二叠系灰岩；3.二叠系页岩及煤层；4.石炭系灰岩；5.泥盆系砂岩；6.志留系砂页岩；7.滑坡前监测点位置；8.监测点滑后位置

图版ⅡⅩⅣ－1（a）为新滩滑坡发生后的全景照片，图版ⅡⅩⅣ－1（b）为新滩滑坡治理后的全景照片。

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滑坡

斜坡上的岩土体，沿着贯通的剪切破坏面（带），产生以水平运动为主的现象，称为滑坡。滑坡的发生给当地环境和生命、财产造成的危害称为滑坡灾害。

斜坡是滑坡发生的必要条件，岩土是滑坡发生的物质基础，重力是滑坡发生的动力，斜坡内的软弱结构面（带）是滑坡滑动面发育的基础。滑坡的运动形式是滑动。

线路十一　郭家坝地质灾害治理

教学点1:狮子包滑坡

内容:了解狮子包滑坡概貌、形成条件、变形破坏特征及防治措施。

1）滑坡区地质环境简介

狮子包滑坡位于郭家坝新镇西侧狮子包的北西侧山梁，地层主要为沙镇溪组（T₃s）灰绿色、深灰色薄—厚层状石英砂岩，含黏土质粉砂岩，含炭质粉砂质黏土岩，炭质页岩，煤层（或煤线）及人工堆积杂填土。滑坡于2001年12月1日失稳滑动，滑距30m。滑坡为微切层岩质滑坡，发育多个滑面，深部滑面深度达35～50m。

滑坡区属中等切割丘陵河谷地貌。滑坡区山脊走向340°，西边是由南向北流入长江的童庄河支流，东边是崔家湾冲沟，北边坡下是长江。区内总体地形南高北低，相对高差100～200m，地面坡度多为30°～40°。

滑坡区位于秭归向斜东翼，地层产状为倾NW向单斜岩层，倾向291°～320°，倾角25°～51°，一般为30°～38°。东部巴东组（T₂b）地层中发育有NNE向郭家坝断裂。岩体中发育3组节理裂隙，主要发育于砂岩中，近地表以陡倾角卸荷裂隙为主。

区内水文地质条件简单:滑坡堆积物为透水层，各类砂岩为相对含水层。地下水排泄条件好，地表径流条件好，含水层含水性差。

2）滑坡特征

滑坡后缘以切割山脊的弧形圈椅状滑壁为界，滑壁倾角在60°左右，壁高约4m，后补见多条弧形拉裂缝，下错高度0.1～1m不等；前缘滑体自复建公路南侧临空剪出后冲入公路，受公路北侧残余山体阻挡而止；东侧以拉裂形成的浅沟为界；西侧壁以NNW向的构造裂隙为界，断面光滑平直，形成下坐陡坎，坎高2～6m。滑坡顺NNW向狮子包山梁展布，后缘高程为312m，前缘剪出口高程为185m，主滑方向355°。滑坡平面形态呈长条形，纵长260m，横宽20～80m，后窄前宽。滑坡面积为1万m²，滑体厚20.8～26.6m，体积为21.7万m³。

滑坡地形起伏不大，较滑前原地形略微变缓，地面平均坡度角为26°。中部（水池附近）地形稍缓，在23°左右；后部和前部稍陡，约30°。据滑体上原地物水池、公路等推算，该次滑动滑距达30m，前舌滑出距约10m。

3）滑坡成因及变形特征

2001年12月1日，移民修建复建公路，开挖山体形成临空面，导致坡体前缘因重力下滑，并牵引坡体中、后部滑塌。变形特征表现为以下几个方面。

（1）由于滑坡体向下滑动，在滑坡体后缘形成了宽20～30m、深3～5m的凹地和圈椅状裂缝陡壁；后缘基岩中形成多条弧形拉张裂缝，裂缝宽5～10cm，深及滑带下部的硬质砂岩中；中部滑坡鼓丘位置发育数条顺岩层节理面张裂的不规则的鼓胀裂隙，裂隙宽度一般为20～50cm，长度为3～10cm不等，西侧界顺北西向较深的节理裂开。

（2）滑坡体在185m高程处剪出，形成了较大范围的巨型块石堆积体，并将移民复建公路掩埋。

（3）由于上部滑坡体的强烈变形，牵引了较深部泥岩软弱层的轻微滑动，层面上发育大量的滑动镜面。

（4）由于滑坡变形破坏，地表附属建筑物及通信电缆受到破坏，直接威胁滑坡体下方部分民房安全。滑坡体上原建有一直径9m、高5m、容积320m³的储水池，整体下滑约30m。

4）治理工程方案

综合治理方案为:坡面绿化防护、挡土墙支护、四周截排坡面地表水。

图5－12（a）为狮子包滑坡堆积场。图5－12（b）为站在狮子包滑坡前缘拍的滑坡全景照。图5－12（c）为狮子包滑坡东侧的剪裂隙。

图5－12　狮子包滑坡相关图片

教学点2:金钗湾滑坡

1）滑坡简介

金钗湾滑坡位于郭家坝新镇金钗湾一带，由金钗湾I号滑坡和II号滑坡组成。

金钗湾I号滑坡体位于郭家坝镇三峡打蜡厂西侧库岸上。滑坡前缘高程为155m，后缘高程为202m，面积为1.43万m²，体积为11.4万m³。滑床为香溪组第二段（J₁x²）灰色薄—中厚层中粗粒砂岩，岩层倾向340°～355°，倾角25°～35°。滑坡主体为第四系坡积物和人工堆积杂填土，表面种有作物。

金钗湾II号滑坡及伴生的新滑坡（以下统称II号滑坡）位于金钗湾I号滑坡东侧库岸上。II号滑坡发生于2004年，新滑坡发生时间较新。II号滑体整体厚度约20m，宽度为180～200m，后缘高程为190～195m。老滑坡前缘剪出口高程为98m，面积约2.6万m²，体积约52万m³。滑床为香溪组第四段（J₁x⁴）灰色薄—中厚层泥质砂岩，岩层倾向340°～355°，倾角30°～50°。新滑坡后缘高程为188m，前缘剪出口插入江底。滑床为香溪组第三段（J₁x³）黄色、灰黄色泥岩，滑带为香溪组第四段（J₁x⁴）底部黑色页岩及少量香溪组第三段（J₁x³）泥岩。

2）滑坡治理

Ⅰ号滑坡治理方案:钢筋混凝土抗滑桩、浆砌石挡土墙、截水沟等。施工主要内容为人工开挖桩孔、现浇钢筋混凝土抗滑桩、基槽开挖、人工浆砌石挡土墙、截水沟、回填土等。

Ⅱ号滑坡治理方案:挡土墙，主要用于阻挡抗滑桩间隙的土体；抗滑桩，用于固定滑体，防止其下滑；排水沟。

教学点3:中心花园滑坡

1）滑坡简介

中心花园滑坡位于郭家坝镇中国海事局前面，处于秭归县郭家坝新镇中心地带。滑坡前缘高程为100m，后缘高程为190m，滑坡面积为6.7万m²，体积为97万m³。2008年滑坡前缘产生局部变形，毁坏前缘挡墙长约70m，公路一带产生局部变形。

2）治理及监测措施

（1）削方减载:原理为在滑体上部削坡形成减载平台，后缘及两侧开挖成缓横坡，在中心花园治理中设计了三级台阶。

（2）设计下缓上陡的浆砌块石:混凝土标号大于或等于C30，块石尺寸大于或等于30cm，坡度为25°～30°（当坡度大于30°时，采用格构梁＋锚杆设计）。

（3）在滑坡下部设计抗滑桩。

（4）滑坡体上设计排水沟、截水沟、坡面排水管。

（5）设计变形、孔隙水压力及地下水位监测点。

图版ⅡⅩⅣ－2为中心花园滑坡治理效果图。

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滑坡治理方法

（1）排水。拦截和旁引滑体以外的地表水，汇集和疏导滑体中的地下水。

（2）改变斜坡力学平衡条件，如降低斜面坡度、坡顶减重回填于坡脚，必要时在坡脚或其他适当部位设置挡土墙、抗滑桩或锚固等工程防治措施。

（3）改变斜坡岩土性质，如灌浆、电渗排水、电化学加固、增加斜坡植被等。

滑坡监测内容

（1）位移监测。

（2）应力应变监测。

（3）地下水动态监测。

（4）地表水动态监测。

（5）地声监测。

（6）放射元素监测。

（7）环境因素监测。

（8）宏观现象监测等。

线路十二　果品批发市场至凤凰山段库岸防护

教学点:凤凰山段一带库岸防护工程

内容:了解库岸地质结构、防护工程情况。

1）库岸工程地质条件

凤凰山至果品批发市场段库岸位于秭归县新县城东北部，库岸全长5.08km。长江大致以SE向从其东侧流过。该区属低山丘陵区，山包呈深圆状，高程为100～350m，高差达250 m，地势西高东低，向长江倾斜。区内较大的溪沟有两条:南部的徐家冲及北部的凉水沟。其中徐家冲溪由南北两支沟在高程118m处汇交而成。工程区地处黄陵背斜核部前震旦系结晶岩分布区，滨湖路沿线及沟谷处多分布第四系松散堆积物。

按埋藏条件，库岸区地下水可分为孔隙水、孔隙－裂隙水和裂隙水。以大气降水为主要补给源，少数位于地表沟谷的孔隙潜水直接受沟水补给。

凤凰山至果品批发市场段库岸主要由人工回填风化砂松散堆积体组成。三峡水库蓄水后，库水位较天然水位抬高100m，水位运行变幅达30余米。该段库岸在天然状态下整体基本稳定，局部较多人工堆积库岸受地表雨水的冲刷出现坍塌现象。三峡水库蓄水后，受库水位长期浸泡、风浪和船行波的冲击水流侵蚀以及干湿交替影响，使库岸岩土体风化加剧，抗剪强度降低；此外，库水位经常涨落引起地下水动水压力变化，不利因素的综合影响，将会造成库岸剥蚀—坍塌整体滑移变形，即塌岸破坏。

2）塌岸治理工程

塌岸防治需根据塌岸带的岩土体类型、水动力条件、塌岸方式等因素采取综合措施。常用的治理工程有护坡工程、格构锚固工程、抗滑桩工程、重力式抗滑挡土墙工程、排水工程等。

凤凰山至果品批发市场段库岸综合工程治理方案如下。

（1）采取支挡减载工程。在177m以下分别按1:2.75、1:2.65、1:2.5的坡比进行风化砂回填和干砌块石护面，且在高程117m、132m、147m、162m处设2m宽马道，风化砂回填最低点高程为108m。该工程通过回填面清理、风化砂回填碾压、浆砌石脚槽、干砌护坡、反滤层、浆砌边沟形成。

（2）在郑家花园采用涵洞加明渠进行排水。采用断面分别为3m×3m的箱涵和1/2（3＋6）×1.5的明渠，排泄高程177m以上流域面积的冲沟自然水、雨水和污水。局部地段采用管涵排泄地下水、泉水和生活污水。

（3）植被护坡。在高程174.5～177m采用植生块铺面，177m以上坡面采用灌木植草护坡，并采用矮挡墙、人行踏步、大理石护栏、排水设施综合治理。

（4）监测工程。在护坡上布置了20组监测墩点，进行护坡变形监测、地下水位监测，了解库岸的稳定状态。