四川西昌某滑坡地質特征及其穩定性分析

王建中

(四川省建筑科學研究院，四川 成都 610081)

本文研究的滑坡位于四川西昌昭覺縣境內。所在區域屬剝蝕山地，與南側的邛海斷陷盆地、大興斷陷盆地構成了山地與盆地的組合地貌形態。微地貌屬山脊，地勢總體北東高，南西低，相對高差達323 m，自然坡度18°，坡向245°～255°。山脊與東側溝谷底相對高差90～130 m，自然坡度31°～35°，谷底與坡緣坡度可達32°，東側溝谷中段靠勘察區一側橫坡有陡崖，相對高差19 m;山脊與西側溝谷底相對高差25～53 m，自然坡度18°～24°，谷底與坡緣坡度43°。山脊東西向坡緣與坡緣之間寬150～200 m，相對高差1～3 m。

滑坡體由兩個塊段組成，即Ⅰ號塊段和Ⅱ號塊段，兩個塊段有共同的側向邊界。Ⅰ號塊段位于Ⅱ號塊段后，Ⅱ號塊段在滑坡中部滑斷，根據實地量測，二者相距約25～40 m。

1 滑坡體地質特征

1.1 滑坡體規模及滑坡周界

滑體平面上近北東－南西向展布，縱向長約900 m，橫向寬約300 m，面積約0.27 km2。

滑坡周界后緣主要為不連續的微弧型張性地裂縫帶或梯狀的坍塌陡坎組成，兩側則為強風化基巖分布界線。

1.2 滑坡體物質組成

該滑坡主要由第四系滑坡堆積物(Q4del)的角礫粘土、角礫、碎石和侏羅系下統飛天山組(J3f)強風化、中風化互層狀泥巖、粉砂巖所組成。

1.3 滑坡體裂縫

滑坡裂縫有拉張裂縫、鼓張裂縫、剪切裂縫三種。

(1)拉張裂縫:主要分布于滑體后緣、滑體中部，裂縫的延伸長度40～80 m，裂縫寬度一般5～20 cm，大者可達120 cm，裂縫呈直線型或弧型，南傾或南東傾，部分地段南西傾。裂縫兩側的土層有明顯的錯動，錯落距有10～40 cm，局部地段錯落距可達1.5 m以上。

(2)鼓張裂縫:主要分布于滑體前緣，在滑坡裂縫中鼓張裂縫最為發育，裂縫的延伸長度20～75 m，裂縫寬度一般50～80 cm，大者可達250 cm，裂縫主要呈直線型展布，有少量呈弧型展布，南傾或南西傾。裂縫兩側的土層有40～250 cm錯落距，局部地段錯落距可達3.2 m以上。

(3)剪切裂縫:僅見一條較大的剪切裂縫，分布在Ⅰ號滑坡體中部，長130 m，順滑體的主滑方向展布，近似直線分布，裂縫寬15～40 cm，裂縫西側土層較裂縫東側土層平錯動4 m以上(位于滑坡中部ZK6號鉆孔與ZK7號鉆孔之間，早期張裂縫被錯斷，錯距有4 m以上)。

1.4 滑動面特征

通過鉆探和實地工程地質調查，滑坡的滑動面為強風化泥巖與上覆松散堆積體的接觸面。其特征表現為:

(1)滑坡兩側深切割溝谷中，局部地段基巖形成陡崖。陡崖頂界面為強風化泥巖頂面，沿該界面以上有上部松散堆積物剪出后形成的平緩傾斜地形，沿該界面以下，由基巖形成陡崖。

(2)Ⅰ號滑坡塊段前緣，探槽揭露，強風化泥巖呈碎塊狀，或塊石狀。碎塊或塊石表面有滑動痕跡(有磨光現象)，局部大塊石面有滑動梯坎，接觸帶土體有擾動擠壓現象，泥巖呈泥狀，粉砂巖呈碎裂狀。

(3)鉆孔揭露，強風化泥巖層面以上，20～50 cm碎石土因擠壓作用，巖石多呈泥狀、碎裂狀，鉆探時滑帶土上部碎石層嚴重漏漿，滑帶土下部強風化泥巖輕微漏漿，滑帶土起隔水作用。

(4)滑動面埋深(Ⅰ號塊段):中部和后部滑動面埋深15～19 m，前部滑動面埋深28～36 m。滑動面傾角:中部和后部6°～22°，前部小于4.5°。

1.5 滑坡體類型

該滑坡滑坡體面積0.27 km2，滑面深度15～36 m，滑體體積大于5.9×106m3，其類型為推移－牽引式深層超大型滑坡。

2 滑坡形成條件分析

2.1 地層巖性

滑坡體下伏基巖為侏羅系上統飛天山組(J3f)紫紅色泥巖與粉砂巖互層，泥巖與上覆松散堆積體直接接觸。泥巖呈強風化，相對隔水，上覆松散堆積體孔隙多，透水性強，遇水易形成相對的飽水帶，二者的接觸帶為軟弱結構面。地層產狀295∠15，順坡傾向，其傾向與坡向夾角40°～50°，巖層傾角小于坡度(坡度18°)，這種組合特征是形成滑坡的重要條件。

2.2 地質構造

滑坡體位于轎頂山－米市向斜核部及其附近，巖石破碎，節理裂隙發育。

2.3 地下水作用

雨季時，大氣降水沿松散堆積物孔隙及滑坡裂縫滲透，在松散堆積體與強風化泥巖接觸帶(軟弱結構面)匯聚，在接觸帶形成飽水帶，降低了軟弱結構面的力學性能。地下水對滑坡的形成起著積極的作用。

2.4 地形條件

滑坡體縱向地形坡度約18°，前后緣高差約170 m(Ⅰ號滑體)，兩側為深切割溝谷，坡緣與谷底高差西側25～53 m，東側90～130 m，谷橫坡坡度 18°～35°，最大坡度 43°，Ⅰ號滑體前緣，地形坡度36°，高差72 m。地形高落差、大坡度組合條件，為滑坡的形成、滑積物的剪出創造了良好的臨空條件。

2.5 植被條件

滑坡體范圍大部分地段被松林覆蓋，但沿輸電線路走廊有80 m寬的林木被砍伐，植被稀少。腐爛的樹根、樹樁形成許多空洞，地表裸露，大氣降雨可直接沖刷裸露地表，或沿空洞補給地下水，保水固土條件差。

2.6 滑動歷史

根據調查和當地居民介紹，該滑坡始滑于1964年，這次滑坡滑動形成了現在滑坡的基本輪廓。1965年政府進行了飛播造林，以后滑坡滑動不明顯。近兩年來滑坡滑動有明顯加快跡象。

綜上所述，滑坡的形成是多因素綜合作用的結果。其中軟弱結構面及其與地形條件的不利組合，滑坡前緣及其兩側高臨空面是滑坡形成的主要條件，構造及地下水活動，植被的破壞對滑坡的形成起到了積極作用。

3 滑坡的穩定性分析語評價

3.1 折線型滑面計算方法

根據滑面形態和《建筑邊坡工程技術規范》(GB 50330－2002)的要求，針對不同的滑動情況采用傳遞系數法進行滑坡穩定性驗算和剩余下滑力計算。根據不同的滑面形態，采用折線型滑動計算方法。

圖1 折線型滑動計算簡圖

其計算簡圖如圖1?；炯僭O為條塊間的互相作用力的方向平行于上一條塊的底滑面，各條塊的剩余下滑力計算公式:

上式中第一項表示本條的下滑力。第二項表示本條的抗滑力，第三項表示上一條塊傳下來的不平衡下滑力。ψi－1稱為傳遞系數，K為安全系數。

根據滑帶土的室內試驗值，結合工程經驗，滑帶土的強度指標:c=7.1 kPa，φ=14，γ=19.4 kPa;對潛在滑動面，其潛在滑動面強度指標:c=7.1 kPa，φ=14，γ=19.4 kPa。其計算結果見表1。

表1 滑坡剩余下滑力計算成果表

3.2 有限元折減法

極限平衡法和塑性極限分析法是土坡穩定分析中的傳統方法，基于強度折減的有限元法用于邊坡穩定分析是非常先進的方法。有限元強度折減法(以下簡稱“有限元法”)的基本原理是將坡體強度參數粘聚力c和內摩擦角φ值同時除以一個折減系數F，得到一組新的c1、φ1。

依據計算的需要，選取模型范圍。選取A－A剖面導入Midas/GTS建立二維數值模型，共劃分1539個單元。模型的力學邊界條件采用左右(x方向)、底面(x、z方向)約束。巖體材料的本構模型采用摩爾－庫侖模型。并按照上面確立的選取邊界范圍大小的原則選取邊界范圍。采用四邊形單元劃分網格，在上部加密網格尺寸，有利于提高有限元計算結果的精確度，見圖2和圖3。

圖2 剖面地質模型

圖3 剖面地質模型網格的劃分

模型計算主要需要的物理力學參數見表2。

表2 滑坡穩定性計算參數取值表

下面就A－A’剖面所在邊坡在工況一(天然狀態)、工況二(天然+地震)、工況三(飽水狀態)和工況四(飽水+地震)下計算的結果進行分析，計算結果見表3。

表3 滑坡穩定性系數(K)計算結果

經滑坡穩定性數值模擬計算，工況一(天然狀態)K為1.3625，工況二(天然+地震)K為1.1125，工況三(飽水狀態)K為0.9875，工況四(飽水+地震)K為0.7125。工況一和工況二處于穩定狀態，工況三和工況四于蠕滑和滑動狀態，計算結果與實際情況相符。

4 結論

(1)綜合分析了該滑坡的地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質特征，認為該滑坡分為兩塊，滑坡體面積0.27 km2，滑面深度15～36 m，滑體體積大于5.9×106m3，其類型為推移－牽引式深層超大型滑坡。且滑動面為強風化泥巖與上覆松散堆積體的接觸面，坡體在雨水和外荷載的共同作用下，首先滑體后緣產生變形破壞，推動著后部滑體向前滑移，牽引中部滑體，導致整個滑坡體的滑動破壞，其變形破壞模式為推移—牽引式滑動破壞。

(2)在滑體的后緣、中部和前緣有大量的滑坡裂縫，上部建筑物已水平位移0.1 m，說明滑體已產生了蠕滑。天然狀態(工況1)和天然+地震狀態(工況2)處于穩定狀態，飽水狀態(工況3)和飽水+地震狀態(工況4)處于蠕滑和滑動狀態。

(3)綜合工程地質極限平衡法分析表明，該滑坡在天然狀態下，K=1.36，滑坡處于穩定狀態;在天然加地震狀態下，K=1.11，滑坡處于欠穩定狀態或極限平衡狀態;飽水狀態下，K=0.99，滑坡處于不穩定狀態;在飽水加地震狀態下，K=0.71，滑坡處于不穩定狀態。在四種工況下，滑坡主要沿該角礫層底可能存在潛在滑動破壞。

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