集安市凈水廠滑坡災害成因分析及防治措施

0總結集安市凈水廠是集安市主要供水廠，對滑動事故造成嚴重威脅。通過成因分析,提出滑坡災害防治工程措施。1水源及工區內特征集安市滑坡災害工程區位于吉林省集安市城區北西方,隸屬于吉林省集安市勝利村管轄。地理座標:東經126°10′04″~126°10′05″,北緯41°07′40″~41°07′41″,見工程位置圖1。工程區屬亞溫帶大陸性季風氣候區,其特點為四季分明,雨熱同季,氣候溫暖濕潤,雨水充沛,風速低緩,霜凍期短,多年平均氣溫6.6℃,平均無霜期149天,多年平均降水量941mm,多年平均蒸發量1107mm,降水多集中于8月份,最大凍土深度1.4m。通溝河在工程區北側通過,發源于長白山老嶺西南,流經大荒溝、大青溝、小青溝等地;由集安市西南注入鴨綠江,全長約40km,流域面積362km2,平均流速5.98m3/s,為集安市城區飲用水水源。工程區北高南低,海拔標高190~215m,坡度17°左右,地貌形態為構造剝蝕丘陵,由燕山期花崗巖組成,花崗巖完整程度為較破碎。在面積為6m2范圍內共見有3組節理裂隙:(1)產狀為110°∠65°,裂隙長度為0.7m,寬度為0.03m,裂隙狀態為閉合,裂隙面粗糙;(2)產狀為210°∠55°,裂隙長度為1.5m,寬度為0.01m,裂隙狀態為張開,粗砂充填,裂隙面較粗糙;(3)產狀為325°∠45°,裂隙長度為1.1m,寬度為0.06m,裂隙狀態為閉合,裂隙面較粗糙。天然密度為2.3~2.8g/cm3,吸水率為0.10~0.70,飽和單軸抗壓強度為80MPa。,坡體表面由第四系殘坡積亞粘土夾碎石及雜填土構成。大地構造位于中朝準地臺(Ⅰ)、遼東臺隆(Ⅰ1),太子河—渾江陷褶斷束(Ⅰ12),清河臺穹(Ⅰ12-1)南部。鴨綠江大斷裂從工程區西側通過。在工程區內發現有2條斷層,分別為F1、F2。F1斷層分布在工程區的北部,走向西南—東北,傾向西北,斷層性質為性質不明斷層,在工程區內區長800m;F2分布在工程區西部,走向西北—東南,傾向西南,斷層性質為性質不明斷層,在工程區內區長950m。依據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001),工程區區地震動峰值加速度<0.05g,地震基本烈度為Ⅵ度區,屬地殼相對穩定區。根據區內巖土體的成因年代、物質組成、結構構造、物理力學性質,將區內劃分為堅硬塊狀巖體組及松散巖類土體組。堅硬塊狀巖體組由燕山期花崗巖構成,巖石單軸抗壓強度〉80MPa,軟化系數0.69~0.84,巖石重度為26~27kN/m3,吸水率0.1%~0.7%。區內斷裂構造不發育,節理發育程度中等巖體穩定性,完整性較好,主要表現為風化裂隙水沿巖石結構面滲入,對上覆松散巖層產生影響。產生滑坡災害。松散巖類土體組,由亞粘土夾碎石及人工雜填土構成,黃褐灰褐色,厚1.0~1.8m,密度1.8~2.0g/cm3,孔隙比30%~45%,壓縮模量5~8MPa,壓縮系數0.4MPa-1,內摩擦角13°~15°,內聚力15kPa,地基承載力特征值150~200kPa。2滑坡及損壞2.1化山期坡面植被滑坡體高度15~25m,坡頂寬度為300m,坡腳寬度為320m,長度50m左右,坡度在17°左右,坡向180°,坡體表面主要由雜填土及少量亞粘土夾碎石構成,下部為基巖,巖性為燕山期花崗巖,坡面整體植被較發育,邊坡上部為凈水廠廠區及道路,坡腳及邊坡前緣分布居民住宅。根據現場調查,場內道路出現不均勻沉降,并且部分路面出現裂縫,經測量滑坡的后緣拉裂面長度約為300m;位于坡體前緣及坡腳的居民住宅大部分墻體出現裂痕,部分住宅地面發生明顯變形,證明目前坡體已發生變形;滑坡前緣部位常年有地下水流出,流出水為風化裂隙水、大氣降水及凈水廠滲漏水,極不利于邊坡自身穩定。結合現場調查,初步認為凈水廠滑坡坡體后緣拉裂,邊坡前緣已明顯變形,滑坡為土質滑坡,滑動面為基巖面,由于風化裂隙水、凈水廠滲水及雨季降水導致滑動面充水,極不利于坡體的穩定。2.2滑坡和危害2.2.1坡腳及滑坡東北部坡體及邊坡變形區范圍內的主要影響單位凈水廠滑坡的危害方式多以地面開裂或下陷為主,并導致房屋變形、開裂、傾斜、墻基錯斷等,根據現場調查及當地國土局提供的資料,在斜坡變形區范圍內共影響位于坡腳及滑坡前緣的住戶共32戶,位于坡體下部的養老院1座,位于坡體上部的凈水廠道路300m,廠房3座。此外,斜坡變形導致凈水廠不能正常工作,也將影響集安市部分區域的用水問題。2.2.2環境危機邊坡一旦發生滑動,嚴重影響周邊居民的自然環境質量,也直接影響在當地居民的身心健康,也對于構建和諧社會產生了不良的效應。3擋土墻穩定性驗算結合凈水廠滑坡災害現狀,采用以下治理措施:(1)設置排水孔:針對邊坡坡腳及前緣常年滲水,對坡體穩定極度不利的問題,在坡腳處設置水平鉆孔排水,從而降低坡體內部的凈水壓力,有利于坡體的穩定性。(2)排水溝:在邊坡上部及坡腳擋墻下部均修排水溝,防止降水入滲,有利于坡體穩定,設計排水溝為梯形斷面,總長約650m,頂寬1m,底寬0.5m,溝深0.5m,鋪面厚0.2m。(3)擋土墻:在邊坡坡腳部位修建高為4.5m的擋土墻,防止坡體滑動對影響范圍內的居民生命財產安全產生不利影響。擋土墻穩定性驗算:首先,設計的砌體擋土墻,其墻高h=4.5m,其中地面以上高度h1=2.5m,基礎埋深h2=2m,頂寬a=0.5m,底寬b=1.5m,墻背坡率1:0.4,墻面直立。然后,采用朗肯土壓力計算公式對擋土墻穩定性進行驗算。a—主動土壓力與垂線間夾角(°);γ1—墻背土容重,取γ1=16kN/m3;γ2—地基土容重,取γ2=20kN/m3;Ka—主動土壓力系數;Ea1—墻背土作用在墻體上的主動土壓力(kN/m);Ea2—地基土作用在墻體上的主動土壓力(kN/m);Ea1水平—主動土壓力的水平分力(kN/m);Ea1垂直—主動土壓力的豎向分力(kN/m);μ—擋土墻基底對地基的摩擦系數,取μ=0.5;G—擋土墻自重(kN/m);KL—抗傾覆安全系數,取KL=1.5;Ks—抗滑安全系數,取Ks=1.3。按照設計尺寸及選取的經驗參數,經驗算其抗傾覆穩定系數為1.55;抗滑移穩定系數取1.48,均滿足穩定性要求。4地表徑流增加了坡體穩定性,保證了坡體穩定滑坡治理工程首先在坡