四川省豐樂鄉蠟溪壩滑坡穩定性分析

潘立文，王宇馳，關義濤

(湖北省地質環境總站，湖北武漢 430034)

0 引言

蠟溪壩滑坡位于四川省石棉縣豐樂鄉蠟樹村四組，所處山體斜坡地質環境條件復雜(見圖1)，地表出露基巖主要為第三系上新統昔格達組(N2x)泥巖，巖性呈半成巖、半膠結狀，易風化，具弱膨脹性，遇水軟化呈泥狀，被稱為易滑地層。受“5·12”大地震的影響，蠟溪壩滑坡產生多處規模較大的拉裂、下錯變形，致使居民房屋被毀，嚴重威脅到附近居民的生命財產安全，受到當地政府的高度重視，該滑坡也因此被納入2010年四川省雅安市第五批重大地質災害勘查項目。

本文通過對滑坡進行勘查，在分析影響滑坡穩定性因素的基礎上，建立滑坡的穩定性計算模型，采用傳遞系數法與簡布法，按照三種工況條件對滑坡穩定性進行計算評價，提出相應的防治措施，為滑坡治理提供科學依據。

1 滑坡區環境地質條件①

1．1 地形地貌

蠟溪壩滑坡位于侵蝕構造中山區，處于大沖河與其支流桐子溝、石板溝圍成的山體斜坡的中下部，斜坡坡頂高程1 060 m，坡腳大沖河河床高程920 m，坡高140 m，坡度15°～40°。滑坡區地貌總體表現為一條呈200°方向展布低洼槽谷，兩側山脊高出滑坡區10～30 m。滑坡后緣分布高程1 015 m，前緣剪出口高程935 m，相對高差80 m，坡面中上部地勢寬緩，坡角15°～25°，下部地勢較陡，坡角40°，形成有利于滑坡的高陡臨空面，前緣處于河床上，坡面寬緩;坡面多為階梯狀梯田，可見有4處弧形拉裂變形裂縫。

圖1 蠟溪壩滑坡地質平面圖Fig．1 Geological plane of Naxiba landside1．滑坡周界;2．主滑方向;3．探槽;4．鉆孔;5．地層分界線;6．勘探線;7．地層代號;8．拉裂縫。

1．2 地層巖性

滑坡區自上而下出露地層如下:

①沖洪積(Qal+pl)卵礫石 雜色，成分以花崗為主，結構松散。厚度2～5 m。

② 含碎石粉質粘土(Qdel、Q4el+dl) 灰黃色，可塑狀，呈弱透水性，干而堅硬，遇水易軟化，厚度0～18 m，屬昔格達組泥巖風化物，與下覆泥巖呈漸變接觸關系。

①潘立文、秦荷等，石棉縣豐樂鄉蠟溪壩滑坡治理工程勘查報告，2010。

③第三系上新統昔格達組(N2x)泥巖 灰黃色，呈半成巖、半膠結狀，由于粘土礦物含量較高，巖體具弱膨脹性，易風化，遇水易軟化、泥狀，強度低，使其成為四川地區典型的易滑地層。該層在區內近水平層狀展布，厚度0～35 m。

④中元古代侵入花崗巖(γ2) 以淺色礦物石英、長石為主，暗色礦物角閃石、黑云母等次之，巖石強度高，力學性能好，全—強風化厚度約10 m，10 m以下呈中風化狀態，主要發育北東、北西向兩組構造裂隙，分割巖石呈0．2～10．0 m3不等的塊體。

1．3 地質構造與地震

滑坡區位于美羅斷裂東側約5 km，受其控制和影響，基巖節理裂隙以構造裂隙為主，裂隙走向主要呈北東向、北西向，傾角70°～80°，線裂隙率0．3 ～0．6 條/m。

滑坡區所在的石棉縣處于川西地震構造帶上，境內地震活動具有弱震密集，小震頻繁的特點。2008年5月12日汶川大地震滑坡區震感強烈，但是沒有余震發生。

1．4 水文地質條件

滑坡區地下水水位埋深位于巖土界面，具微承壓性，屬基巖風化裂隙水;同時在滑體中賦存上層滯水。地下水對滑體、滑帶物質起浸潤、軟化作用，是誘發滑坡的主要因素之一。

2 滑坡基本特征

2．1 滑坡形態、規模及結構特征

滑坡平面形態呈長舌形，剖面形態呈階梯狀，主滑方向200°。其縱長約200 m，橫向寬35～70 m，面積1．27 ×104m2，滑體平均厚度15 m，總體積19．05 ×104m3，屬于中型中層土質滑坡。

滑坡后緣呈現一條近30 m長的弧形下錯坎，坎高約2 m，灰黃色泥巖出露;前緣位于大沖河河床，剪出口可見滑體覆蓋于沖洪積砂卵石之上;兩側邊界處呈小坎，局部與基巖接觸。

滑體厚度3～18 m，厚度在橫向上表現為由中間向兩側逐漸減小，在縱向上表現為從后緣向中下部逐漸變大，前緣轉薄(見圖2)。

圖2 1-1'工程地質剖面圖Fig．2 1-1'engineering geology section1．含碎石粉質粘土;2．卵礫石;3．泥巖;4．花崗巖;5．強風化代號;6．鉆孔編號及孔深;7．槽探及編號;8．地層代號;9．滑動面;10．拉裂縫及編號。

滑帶土為粉質粘土，處于巖土接觸面處，分別與泥巖和花崗巖接觸，呈灰黃—灰白色，濕—飽和狀態，可塑狀，手捏滑感強，厚度約0．50 ～1．0m。

滑床為昔格達組泥巖和(γ2)花崗巖。泥巖呈薄層狀，巖芯完整呈長柱狀;花崗巖全—強風化，巖芯呈砂狀。

2．2 滑坡區變形特征

蠟溪壩滑坡于2001年產生滑坡，后緣下錯并在前緣產生拉裂縫(變形點編號L4)，其后滑坡整體處于穩定狀態。“5·12”地震使滑坡產生新一輪的變形，多以局部蠕滑為主。2008年8月初，受長時間連雨的影響，滑坡中上部出現了規模較大的(見表1)以拉裂、下錯為主的變形破壞(變形點編號L1、L2、L3)，致使房屋被毀，公路受損，直接威脅6戶25人的生命財產安全，同時威脅村道、果園、電力、通訊、有線電視線路及自來水管線等，涉及財產金額近200萬元。主要變形特征見表1。

表1 滑坡地表變形特征表Table 1 Feature table of landslide surface deformation

3 滑坡穩定性影響因素分析

根據滑坡的變形特點分析，影響滑坡穩定的主要因素包括四個方面:

(1)地形地貌 滑坡區位于山體斜坡的中下部，地勢低凹，有利于地表水的匯集與逕流;同時區內地表坡度25°～40°，下部高陡臨空，為滑坡滑移變形奠定了良好的臨空地形條件。

(2)地層巖性條件 滑體物質主要來源于泥巖風化后形成的粉質粘土，最大厚度可達到18 m，遇水軟化，在陡坡環境下受重力作用易產生蠕滑變形;滑床泥巖具有較好的隔水性，它將滑體地下水阻滯于巖土界面，使巖土界面成為地下水富集徑流場所，同時地下水長期浸泡泥巖導致巖體軟化，并在巖土界面形成軟弱結構面。二者為滑坡的產生提供了良好的物質條件。

(3)地震作用 根據調查，滑坡變形以拉裂、下錯為主，新近產生的變形均發生在“5·12”地震時或震后產生，表明地震是誘發滑坡的因素之一。

(4)大氣降水是滑坡的主要誘發因素 調查資料顯示，滑坡區變形主要集中發生在長時間連雨后，表明大氣降水是其主要的誘發因素之一。

綜上所述，滑坡區覆蓋層厚度大，地勢低凹，下部地形高陡臨空，具備產生滑坡的內在條件。“5·12”地震破壞了滑體的平衡條件，使其原有的裂縫結構面得到擴展和延伸，并產生新的裂縫結構面。在遭遇到長時間連續降雨后，地表水沿裂縫滲入滑體，使其抗剪強度明顯降低;而地下水產生的靜水壓力和動水壓力，也大幅度增加了滑體的下滑推力，當抗滑力不足以支撐滑體自身產生的下滑推力時，即產生滑移變形。因此，“5·12”地震和大氣降雨是滑坡產生變形的直接因素。

4 滑坡穩定性評價

4．1 計算模型的建立［1］

根據滑坡結構與變形特征，選取地形高差大、坡度陡、基巖接觸面傾角大，最有可能產生滑移變形的主軸線1－1'剖面作為穩定性和推力計算典型剖面(圖3)。地形線按折線處理，計算時取單寬1 m進行研究，將滑坡穩定性問題簡化為二維空間問題進行計算。

圖3 1-1'剖面穩定性計算模型Fig．3 Calculation model of 1-1'profile stability

4．2 計算方法［2］

選用傳遞系數法和簡布法對滑坡穩定性進行計算、比較。

4．3 計算工況

綜合考慮滑坡的工程地質條件、變形破壞特點及可能造成的危害，擬訂各種計算工況組合條件如下:

工況一 自重+地下水(即天然工況);

工況二 自重+地下水+暴雨;

工況三 自重+地下水+地震。

表2 滑坡穩定性計算參數一覽表Table2 Schedule of calculation parameters of landslide stability

4．4 計算參數的確定

根據滑帶土室內土工試驗分析結果及抗剪強度反演分析，確定滑坡穩定性計算參數C、φ值見表2。

4．5 穩定性計算結果及評價

穩定性計算結果見表3。

表3 滑坡穩定性計算結果表Table 3 Calculation results of landslide stability

根據穩定性計算結果，在天然狀態下滑坡穩定系數＞1．15，滑坡處于穩定狀態;在工況二、工況三條件下，穩定系數為1．00～1．02，滑坡處于欠穩定狀態，說明滑坡在暴雨久雨狀況下，直接威脅到附近居民的生命財產安全，有必要采用適當的工程治理措施予以防治。

5 結論

(1)蠟溪壩滑坡屬中型中層土質滑坡，產生于昔格達組易滑地層。影響滑坡穩定性的因素可分為內在因素與外部因素兩類。內在因素包括陡坡地形和高陡的臨空面、有利于匯水的凹形坡面及厚層可塑狀粉質粘土易滑地層;外在因素包括“5·12”地震、大氣降水等。其中“5·12”地震和大氣降水是誘發滑坡的主要因素。

(2)根據滑坡結構及變形特征，通過建立計算模型，采用傳遞系數法和簡布法按三種工況對滑坡穩定性進行計算，計算結果表明，在滑坡遭遇長時間暴雨或大地震的條件下，處于欠穩定狀態，直接威脅到附近居民的生命財產安全，有必要采用適當的工程治理措施予以防治。

(3)防治工程建議 ① 在滑坡中上部村道下方布置一排抗滑樁阻滑，以防止滑坡產生蠕滑變形及樁頂剪出。樁截面1．2 m×1．8 m，樁心距6 m，樁長18～24 m，樁數8根。② 在滑坡外圍修建截水溝，以減少地表水滲入滑體。治理工程結束后，滑坡穩定性將大幅提高，在前述不利工況條件下滑坡整體處于穩定狀態。

［1］ 劉傳正．論滑坡穩定性評價的幾個關鍵問題［J］．中國地質災害與防治學報，1996，7(2):55 －99.

［2］ DZ/T0218－2006，滑坡防治工程勘查規范［S］．北京:中國標準出版社，2006:20.