天池宫滑坡位于桐梓县九坝镇天池村天池组一号花园项目公路段, 距桐梓县城约13 km, 交通较便利。滑坡区远离主要河流、溪沟, 地表水体对滑坡无影响。滑坡区为一单斜构造, 岩层产状为: 倾向160° , 倾角34° , 斜坡坡向(滑向)215° , 属斜向坡(图1)。

图1

Fig.1

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	图1 研究区地质简图Fig.1 Geological sketch of the study area

滑坡区为低中山侵蚀-剥蚀斜坡沟谷地貌, 为斜坡地形, 滑坡位于低山斜坡中部, 上部较缓, 坡度一般为5° ~15° , 下部较陡, 坡度一般为20° ~30° , 平均地形坡度约16° 。高程为969~1 020 m, 相对高差约51 m。滑坡上部相对两侧为缓坡凹地, 中下部由于修建道路呈折线形, 分段呈陡坎、陡崖, 人为修路在斜坡下部形成的最大切坡高度达13 m。

斜坡上地表主要出露第四系全新统坡洪积层( Q4dl+pl)含碎石粉质黏土和碎石土(图1)。局部村民建房区出露人工填土, 是滑坡体的主要物质成分。下伏基岩为侏罗系中下统自流井群(J_1-2zl)砂岩和砂质泥岩(图1)。主要发育两组“ X” 状节理, 发育密度为4~8条/m, 岩体质量总体较差, 透水性差。

天池宫滑坡平面形态总体呈“ 圈椅” 状, 滑坡主滑方向215° , 横宽约170 m, 纵长约150 m, 均厚20 m, 体积约46.9× 10⁴ m³, 为中型土质滑坡。

2021年8月11日至14日, 滑坡区出现连续降雨, 15日开始在天然气管道前部道路上发现错落坎横贯整个滑坡区, 至8月18日, 错落坎高度普遍增加6~8 cm, 变形速率为2~3 cm/d, 滑坡持续向下挤压。

8月18日至25日, 滑坡区降雨基本停止, 监测显示裂缝宽度持续加大, 但速度明显放缓, 后缘裂缝宽度普遍仅增加2~3 mm。8月25日至26日连续两日降雨, 坡体上裂缝从后缘扩展到滑坡中部, 至27日滑坡前缘开始出现多处滑塌及鼓胀隆起现象, 并在前缘出现多处渗水, 滑坡边界基本形成。

8月27日, 滑坡区开始布置系统监测网及应急处置措施, 至8月30日各监测网络基本形成, 各应急处置措施于9月12日全面完成。

(1)滑坡前缘人工修路切坡普遍形成了3~13 m 高的临空边坡, 改变了原坡体的应力平衡, 使斜坡具备了滑坡的空间剪出条件。

(2)滑坡后缘中部原为一条排水沟渠, 沟渠在7月份损坏, 导致滑坡外围大量汇聚的地表水直接灌入坡体, 使坡体内动、静水压力加大, 下滑力增大, 坡体开始出现变形破坏, 最开始的错落坎及地表裂缝即从该处出现。

(3)后缘裂缝形成后, 地表水更易进入坡体内部, 一方面软化滑面降低斜坡抗滑力, 另一方面坡体不断向下挤压, 使土体中裂缝不断拓展, 滑坡向下运动过程中在前缘临空地带出现滑塌。

(4)坡体向下推移过程中, 在前缘受到阻挡, 从而在前缘形成鼓胀隆起现象。滑坡中后部滑体厚10~20 m, 埋深较大, 根据钻孔位移监测结果, 并结合钻孔揭露岩土体特征, 综合判断滑面位于基覆界面处。前缘临空面处土层厚约7~12 m, 滑坡在此处剪出, 说明滑坡的剪出主要是下部切坡临空导致, 且剪出条件良好, 滑面在此处从基覆界面逐步转移至土体内部。此处出现的鼓胀隆起现象便是证明。

随着科学技术的发展, 滑坡监测手段也逐渐呈现出自动化及智能化的特点^[6]。目前, 常用的滑坡监测方法主要有: 宏观地质监测法、大地测量法^[7]、近景摄影测量法、遥感监测法^[8]、全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)监测^[9]、时域反射监测法^[10]、分布式光纤监测^[11]等监测方法。本文主要采用宏观地质监测、雨量实时监测^[12]、钻孔深部位移监测^[13](传感器)和GNSS监测, 监测频次为一天2次, 降雨时段加密监测。

宏观地质监测主要为常规地质调查及巡查, 主要对滑坡区范围内降雨情况、地表垮塌、新增裂缝、异声异响、树木倾斜、泉水变化等进行综合调查分析, 从宏观上对滑坡体的变形特征及发展趋势进行判断, 该方法监测内容丰富、观察直观、简单经济, 但人力成本较大。

雨量实时监测主要采用全球移动通信系统(global system for mobile communications, GSM)近场通讯技术, 支持北斗通讯, 监测雨强为6~240 mm/小时, 工作温度在-20~60 ℃之间, 采用太阳能电池板供电, 连续阴雨天气15 d以内可保证持续工作。

钻孔深部位移监测主要是利用钻孔测斜仪测定深部水平位移, 主要由测斜管、读数仪、电缆和测头组成, 测头通过逐段测量测斜管和基准线的角度, 计算测斜管上、下端在该方向上的位移, 监测时分别测量2个正交方向的位移量和方向, 通过2个位移矢量的合成, 累加后便可获得整个钻孔不同深度处的合位移量和方向^[14]。

GNSS监测主要是利用全球卫星定位功能对滑坡区内地表位移进行长期实时监测, 具有监测精度高、数据采集速度快、效率高、自动化程度高、观测站无需通视等优点, 是目前滑坡监测中广泛运用的监测手段^[15]。

2.2.1 监测方案设计

本次对滑坡区的监测主要布置有地表位移监测25处、钻孔深部位移监测3处、GNSS监测系统3处(图2)。

图2

Fig.2

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	图2 监测设计平面图 1.地面位移监测点及编号; 2.钻孔深部位移监测点及编号; 3.GNSS自动化监测点及编号; 4.监测基准点及编号; 5.滑坡区边界及主滑向; 6.牵引影响区; 7.天然气管道; 8.勘查剖面及编号Fig.2 Floor plan of monitoring design

2.2.2 应急处置方案设计

滑坡地表发生显著变形后, 为及时恢复管道运营, 建设单位对该滑坡采取了应急抢险措施, 主要处理措施如下。

(1)地表应急排水。主要是滑坡外围截水及坡体内部排水, 滑坡外围截水沟设置在后缘外1 m处, 内部排水沟随地势修建, 水沟全长约400 m, 底宽40 cm, 顶宽60 cm, 深40 cm, 并在沟渠开挖断面铺设防水薄膜。

(2)裂缝夯实回填。在地表明显开裂处对裂缝开挖后重新夯实回填, 并在地面采用水泥砂浆抹面, 防止雨水进入裂缝。

(3)坡体局部封闭。在滑坡体第四系松散层出露且植被覆盖较差区域(主要集中在滑坡后缘及中部), 采用防水薄膜进行铺设覆盖, 防止降雨直接入渗。

(4)前缘回填反压。在滑坡前缘公路变形强烈区域, 进行回填反压, 反压材料采用灰岩毛石, 毛石块径为40~60 cm, 反压区长度约80 m, 宽约3.5 m, 堆积高度约2.5 m。

3.1.1 地表位移监测分析

根据人工及GNSS地表位移监测数据, 最大水平位移出现在滑坡中部和滑坡前缘, 最大变形量达68.6 mm(JC21)和62.2 mm(JC22), 现阶段位移仍在变化, 但趋势较为平缓, 无明显加速变形迹象。

牵引影响区的地表水平位移多小于20 mm, 仅在JC6水平位移量达到了23 mm。证明该区域已受滑坡变形牵引产生变形, 但现阶段蠕动变形量较小。

滑坡外围布置的2处监测点(JC24和JC26)的水平位移量为6.5~8.0 mm, 由于布置紧靠滑坡边界, 受到了滑坡牵引的影响, 但水平位移变形量较小, 滑坡对其影响较小。

通过地表位移变形数据与降雨等工况叠加分析, 监测开始后数据一直处于缓慢增加阶段, 在9月16日至9月22日变形速率增加, 随后数据又趋于稳定。主要是受9月12日暴雨的滞后影响, 其次是9月16日四川泸县地震对滑坡产生的影响, 同时受9月16日至9月19日连日持续降雨的叠加影响。

3.1.2 钻孔深部位移监测分析

深部位移监测在钻孔中布置, 共布置3点, 分别为IN01、IN02和IN03, 布置深度与钻孔深度基本一致, 其中IN01和IN02位于牵引影响区管道内外侧, IN03位于滑坡区中部, 监测数据曲线见图3。

图3

Fig.3

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	图3 滑坡III-III′剖面图及深部位移监测结果Fig.3 Profile and deep displacement monitoring results of landslide III-III'

据监测数据: 滑坡区IN03深部位移监测孔显示有1处较明显滑面位于深部11 m左右处, 同时在深部18.5 m、22.5 m、25.5 m(基覆界线)处均产生了5~10 mm的位移变形; 牵引影响区IN01深部位移监测孔显示仅在深部17 m处发育潜在滑面, 变形量达12 mm; 牵引影响区IN02深部位移监测孔显示存在多层变形段, 其中深部10.5 m处最大变形量达28 mm, 深部18 m、22 m处均发生大于10 mm的变形。

据深部位移监测数据, 滑坡区潜在滑面地带变形在持续缓慢加大, 同时滑坡区的变形已造成牵引影响区土体中的局部软弱带产生变形。

(1)滑坡区。自2021年8月初, 滑坡区变形加剧发展, 9月12日开始实施应急处置措施后, 监测曲线显示变形趋缓, 9月18日, 区内虽普降大雨, 但变形未出现明显增大情况, 说明一系列应急处置措施对提高滑坡稳定性的效果显著(图4)。

图4

Fig.4

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	图4 地表位移监测点监测曲线Fig.4 Monitoring curve of surface displacement points

(2)牵引影响区。自动化监测数据显示, 牵引影响区变形在9月12日应急处置工作完成前呈加剧趋势, 在应急处置后变形趋缓(图5)。表明区内降雨及降雨入渗对滑坡稳定性影响较大, 采用应急隔水措施是恰当的。据监测数据, 应急处置完成后滑坡稳定性有了显著提高, 总体变形呈收敛状态。

图5

Fig.5

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	图5 钻孔深部位移监测点监测曲线Fig.5 Monitoring curve of deep displacement Points

总体上, 通过分析滑坡区及牵引影响区的监测数据, 在9月12日滑坡应急处置措施实施前, 监测曲线显示出现多次明显加剧的情况, 但应急措施实施后, 监测曲线呈现明显收敛状态, 滑坡整体上趋于稳定, 说明应急处置措施对滑坡体稳定性的改善是显著的。应急处置措施实施一周后, 建设单位基于监测数据等进行综合研判, 对管道恢复了运营。截至本文发表时间, 管道运营已满1年, 滑坡均未出现明显的加剧变形情况, 表明基于本次监测成果的滑坡应急处置措施是恰当及有效的。管道的及时运营也最大程度上降低了经济损失。