数字模拟弃渣场极端条件下失稳分析评价.pdf
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1、 收稿日期:作者简介:朱才()男 云南曲靖市人 高级水工环地质工程师 从事水工环地质工作数字模拟弃渣场极端条件下失稳分析评价朱 才(云南省地质矿产勘查开发局第一地质大队 云南 曲靖)摘 要:本文以云南北部在建华坪至丽江高速公路起始段新庄附近的弃渣场现状整治情况为例 综合区域地质及堆放区地形地貌、水文地质、工程地质、地质灾害等背景因素 分析各弃渣场及其拦挡工程稳定性影响因素、安全性、危害模式、物理力学性质等条件 在数字模拟极端条件下 计算该段弃渣场形成滑坡、泥石流的相关数据 判断其形成的危害对象 险情级别 对弃渣场失稳分析评价 以预防高位地质灾害和链式地质灾害发生关键词:滑坡和泥石流 极端条件
2、数字模拟 弃渣场 华丽高速公路中段 云南中图分类号:文献标识码:文章编号:()云南北部在建华坪至丽江高速公路(简称华丽高速)是国家公路网 上海至成都高速公路中成都至丽江联络线的一段 是云南高速公路网“三纵三横 九大通道”北部华坪丽江兰坪六库的重要组成部分 也是连接京昆高速()和大丽高速()、西丽高速()重要路段 段属于华坪至丽江中段 具有高程大和落差大的特点华丽高速地处横断山区域东侧 也是三江并流区金沙江流域区 是世界上著名的滑坡泥石流等地质灾害高易发区 表现为高寒山区冰雪冻融作用地质灾害特征 具有高纵坡高位远程高势能等特点其形成具阶段性与周期性特征 与青藏高原阶段性隆起和亚洲季风气候有直接关
3、系 受内外动力作用 催生了众多崩滑流链式灾害 加之华丽高速沿营盘山南缘半山展布 沿途多以隧道和桥梁连接 隧道施工弃渣多堆放在隧道两侧山坳处形成弃渣场 具有量大、高程大、坡度陡、组成物松散、密实度低等特点 将来运营中若受到坡脚开挖、坡顶堆载等人为工程活动、地质活动以及高位松散堆积物影响 尤其是大量降雨造成水体侵蚀作用或发生地震等极端条件下极易发生坍塌 诱发泥石流、滑坡等地质灾害 危害下游人员财产损失等 国内已有很多学者对很多弃渣场可能引发的地质灾害进行了研究分析 部分学者也对松散堆积体或矿渣尾矿堆场进行了数值模拟或模拟分析等 本文综合华丽高速公路 段地形地质特征和各弃渣场堆放及其拦挡工程等情况
4、利用数字模拟对该区域典型弃渣场(合同段 号渣场)进行极端条件下弃渣场失稳分析评价 以预防高位地质灾害和链式地质灾害发生 研究区自然地理地貌拟建线路 段地处云贵高原西缘横断山系接壤地带 受构造控制山脉走向以南北向为主 地表崎岖 高原峡谷、山地、河谷平原和山间盆地相互交错 组成一系列高山河谷相互重叠的地形地貌 地势总体西北高南东低 一般山体海拔 相对高差 路线走廊带内为中低山碳酸盐岩构造侵(溶)蚀区、中低山构造侵蚀剥蚀地貌区、河流侵蚀阶地区和山麓斜坡松散沉积物堆积区 合同段 号渣场研究区位于中低山碳酸盐岩构造侵(溶)蚀区山地缓坡 为道路周边白云质灰岩夹泥质砂岩、砂岩山体 斜坡坡面覆盖层厚度较小 多
5、为第四系残坡积粉质黏土、碎石层 年第 卷 第 期 页 云 南 地 质/研究区水文气象特征及工程地质背景研究区气候特征表现为高原性气候 气候垂直分带特征明显 区内溪流众多 属金沙江上段水系左岸一级支流 弃渣场主要为沿线新庄河地表水及其树枝状支流水系 主要依靠上游河水和大气降水补给 通过地表径流、地下水沿地层渗透向低洼地段径流及向上蒸发垂直排泄 各弃渣场场区内均干燥无流水 区内年降雨主要集中于每年 月至 月汛期 河水水位受降水影响明显 流量悬殊 新庄河距各渣场位置均较远 合同段 号渣场汇水面积约 对弃渣场稳定性影响不大 最大影响水体为雨季大气降水 完善弃渣场截排水措施后对其稳定性影响较小 地下水形
6、成受岩性、构造、地貌、岩溶、新构造运动、水文气象、植被等综合因素所控制 各弃渣场地下水均埋藏较深 对渣场稳定性影响不大图 研究弃渣场(合同段 号)区域地质简图.(.)研究区位于松潘甘孜地槽这褶皱系与扬子准地台衔接过渡部位 横跨中甸褶皱带、盐源丽江台缘褶皱带和康滇地轴等三个二级单元 震旦纪以来 经历了不同范式的多次构造变动 地质构造极为复杂 构造线以深大断裂南北向为主 北东北西向次之 中生代以来地质、地貌发展起着决定性的控制作用 弃渣场附近属于华坪六德短轴褶皱区 受程海宾川断裂控制 青藏高原隆升作用 新构造运动活跃 并引发了多次地震地震烈度为 度区 峰值加速度为 研究区上覆地层为第四系残坡积()
7、含碎石粉质粘土、碎石土、()红粘土及人工填土()等 弃渣场地处基岩主要为震旦系灯影组()乳白色中厚层状白云岩夹硅质条带灰岩、中厚层蜡状白云岩 厚度 图 华丽高速公路 合同段 号渣场赋存特征图 研究弃渣场(合同段 号)区域影像图.(.)弃渣场赋存情况弃渣场位于丽江市华坪县中心镇下黑者 东经 北纬 分布于华丽高速 右侧 弃渣堆放于低中山地貌单元缓坡处 属坡地型弃渣场 图 弃渣场现已停止弃渣渣场占地面积 亩 呈不规则多边形 纵向长约 横向宽约 渣场坡向 渣场顶标高约 底标高 堆渣高度 设计堆渣量 万 实际堆渣量约 万 弃渣场原始地形属山地缓坡地段 两侧为山岭挡渣墙位于地势狭窄地段 地形对渣场有利弃渣
8、场区域地表为第四系残坡积层红黏土半固结硬塑状 厚度 原地形较陡位置缺失 下伏震旦系上统灯影组白云质灰岩 均具一定力学强度 对渣场稳定有利弃渣场渣体主要来源为华丽高速 合同段沿线路堑边坡挖方弃方 以碎石土为主 成分主要以白云岩、白云质灰岩 少量泥岩、泥质粉砂岩为主 含量约 局部块石 块径约 含量约云 南 地 质 卷 分选性较差 部分黏性土充填 结构松散 固结较差 渣场上游汇水区域小 原冲沟内无地下水溢出点且无长流水通过 弃渣完成后 渣场坡面进行分台放坡处理 渣场东侧已修筑一段排水沟 渣场下游修筑有挡渣墙 渣场整体未发现有失稳变形迹象弃渣场现状已进行分台放坡处理 渣场坡脚采用拦石网对渣体拦挡 渣场
9、东西两侧修筑有沟宽 深 排水沟 非雨季沟内干燥无流水 渣场下游修筑有长约 可见最大高度 坝体顶宽 挡渣墙 未遭破坏 墙体完整 主要安全隐患在弃渣场下游居民房屋 渣场东侧最近距离约 的 户民房 下游 户民房距挡渣墙约 往下为村庄 距离渣场 图 图 合同段 号弃渣场下游南侧已修筑的挡渣墙和北侧修筑的排水沟现状.弃渣场原设计和现状治理措施对比弃渣场原设计:渣场共分 台 放坡坡比为:平台宽度约 渣场底脚设置重力式挡渣墙 墙高 顶宽 面坡倾斜坡率:背坡倾斜坡率:渣场次级放坡平台设置钢筋石笼 渣场两侧设置截水沟 截水沟尺寸为 渣场底部设置片石盲沟 盲沟尺寸 堆填完成后需进行绿化(复垦)现状治理措施:现状渣
10、场共分 台 放坡坡率为:平台宽度 渣场坡脚已修筑拦石网对渣体拦挡 渣场东侧修筑有一道排水沟 沟宽 深 渣场下游修筑有挡渣墙 长约 可见最大高度 坝体顶宽 渣场底部沿沟谷处设置 片石盲沟现状堆渣坡面局部地段已生长有灌木 剖面测绘确定弃渣场沿缓坡沟谷堆积而成 为不规则多边形 渣场剖面测绘方向 最大填方厚度约 堆渣高度约 图、图 图 合同段 号弃渣场地形及剖面线平面布置图.第 期朱才 数字模拟弃渣场极端条件下失稳分析评价图 合同段 号弃渣场剖面图.极端条件下弃渣场失稳分析评价 极端条件下弃渣场形成滑坡的分析评价弃渣场汇水面积均较小 结合弃渣场稳定性计算结果 各弃渣场发生碎屑流可能性较小 破坏模式主要
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