巴东黄家大沟弃碴堆积体稳定性分析研究

雷东

【摘 要】在三峡库区移民城镇建设和地质灾害治理过程中，经常会遇到需要大规模挖方或者削方工程，将会产生大量的弃碴弃土。本文以库区移民城市巴东县城黄家大沟拟建弃碴堆积体为例，针对该场地的工程地质、水文地质条件和堆积体岩土特性，推测出弃碴堆积体可能的破坏模式，采用不平衡推力法，对回填后堆积体进行稳定性评价，结果表明：弃碴场堆方前后在天然状态下整体均处于稳定状态，在天然状况+30年一遇的暴雨时，堆方前，弃碴场处于不稳定状态；堆方后土石分界面处于临界稳定状态，弃填土内部存在的潜在滑动面也处于临界稳定状态，地下水和地表水对弃碴场的稳定性影响较大。

【关键词】弃碴堆积体；稳定性分析

0 引言

堆积体是一个依据成因和岩土体性状的概念，系指第四系堆积作用形成（或人工填土填石）的地质体，属于斜坡变形破坏后继续运动阶段的产物。堆积体通常处于临界稳定状态，其具有坡体结构松散，渗透性较强的特点，探明堆积体的规模及形态特征，查明堆积体的成因以及堆积体的稳定性问题成为在三峡库区进行工程建设时必须面对的主要工程地质问题，正确认识堆积体的地质特征，是工程地质防灾、减灾、治灾成败的关键。

下文以三峡库区移民城市巴东县城黄家大沟拟建弃碴堆积体为例，针对该场地的工程地质、水文地质条件和堆积体岩土特性，推测出弃碴堆积体可能的破坏模式，采用不平衡推力法，对回填后堆积体进行稳定性评价。

2 工程实例分析

黄家大沟地处巴东县城信陵镇，弃碴场地位于黄家大沟中环路桥与坡下连接桥之间，场地为常年流水冲沟，沟谷深切。

2.1 工程地质条件

勘查区地貌属构造侵蚀中低山峡谷区。地层主要为三叠系中统巴东组第三岩性段（T2b3）及第四系松散堆积层（Q）。详见黄家大沟弃碴场工程地质剖面图（图2）。

（1）人工堆积层（Q4ml）：测区内分布较广，颜色混杂，松散，主要由碎、块石土组成，少量砖块等物质，厚度2.3～20m，平均10.0m。

（2）残坡积层（Qdl+el）：测区内地表坡积层分布较少，仅分布于勘测区东北部，主要为碎块石土，灰褐或褐黄色，一般厚度2.0～8.0m，平均厚度约5m。

（3）三叠系中统巴东组第三岩性段（T2b3）：出露于勘查区内冲沟下段西侧陡坡，岩性为中～厚层状泥质灰岩。岩层产状340°∠10～15°。

2.2 稳定性分析

2.2.1 失稳模式分析

综合考虑该弃碴场工程地质、水文地质条件和回填堆积体岩土特性，推测堆积体可能的失稳模式有：岩土分界面及碎块石堆积体内部潜在的破坏面可构成潜在滑动面。该弃碴堆积体存在两类潜在滑动面：

（1）Pm1碎块石堆积体内部潜在的圆弧破坏面；

（2）Pm2碎块石堆积体与基岩（泥灰岩）分界面。建立该弃碴场的稳定性分析计算模型如图3所示：

2.2.2 计算工况

考虑弃碴场可能遇到的各类情况，综合确定以下两种计算工况：

（1）天然状况（堆积体自重和稳定水位）；

（2）天然状况+暴雨（堆积体自重+30年一遇暴雨、推测地下水位线）。

2.2.3 计算参数选取

在室内试验的基础上，结合邻近地区经验类比及三峡库区三期地质灾害防治工程地质勘察技术要求中的有关规定，综合确定计算参数如表1[3-6]：

2.2.4 计算结果

利用前面介绍的刚体极限平衡法中的传递系数法，稳定性分析结果见表2：

结果分析如下：

（1）弃碴场堆方前后在天然状态下整体均处于稳定状态；

（2）在天然状况+30年一遇的暴雨时，堆方前，弃碴场处于不稳定状态；堆方后由于弃碴弃土的压脚作用，弃碴场的稳定性得到一定提高；

（3）在天然状况+30年一遇的暴雨时，堆方后土石分界面处于临界稳定状态，弃填土内部存在的潜在滑动面也处于临界稳定状态；

（4）地下水和地表水对弃碴场的稳定性影响较大。

3 结论

通过上述分析，可以得到如下结论：

（1）黄家大沟人工堆积体虽然现状条件下除沿沟存在局部坍塌滑移外，整体处于稳定状态，但在其上堆放15万方弃碴，将增大坡体下滑力，在30年一遇的暴雨工况下，地表水入渗，坡内地下水位的抬升，是引起堆积体稳定性降低的主要因素，坡体将处于临界稳定状态；

（2）该人工堆积体具有坡体结构松散，渗透性较强的特点，在冲沟流水作用下，堆积体后缘水位抬升，地下水位缓慢上升，随着时间推移，稳定性进一步降低，可能发生失稳破坏，存在较大安全隐患；

（3）该堆积体设计施工时应加强坡面排水措施，对地表水进行疏导，防止地表水入渗。同时应加强地下水疏导，采取积极有效的措施，降低地下水位，尽可能的降低地下水对堆积体稳定性的消极影响。

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[责任编辑：王楠]