鎮安縣水泥廠后滑坡穩定性評價與防治措施研究

李宏陽

(西北有色勘測工程公司，陜西西安 710054)

0 引言

滑坡是我國最嚴重的地質災害之一，為了盡可能避免或降低滑坡地質災害的危害，需要認識滑坡地質類型及其變形破壞規律，同時對滑坡變形和穩定性的發展趨勢作出可靠的預測預報［1］。滑坡穩定性分析是研究滑坡風險、監防工程的基礎，目前滑坡穩定性分析主要有極限平衡法和數值計算方法兩種方法［2-4］。由于極限平衡方法具有明確的物理涵義，為工程界普遍應用于滑坡的穩定分析中，并作為邊坡設計的主要依據［5］。

鎮安縣地處陜西省商洛市西南部秦嶺南麓中段，地貌單元屬中低山區，地勢整體呈北高南低，由北向南傾斜，坡體北部坡度較陡，局部近直立，坡度40°～70°。地層以泥盆系絹云母千枚巖、炭質千枚巖夾灰巖為主，上覆第四系殘坡積及人工堆積之松散堆積物，由上而下主要分為①素填土②含碎石粉質粘土(Qel－dl)、③粉質粘土(Qel－dl)、④斷層角礫巖、⑤炭質千枚巖、⑥絹云母千枚巖和⑦灰巖7層。鎮安縣屬北亞熱帶山地濕潤氣候，降水豐沛。大氣降水下滲與滑坡關系密切:一方面增加土體重量，一方面軟化軟弱結構面，降低其強度，促使坡體變形。

1 滑坡形態特征與成因分析

1．1 滑坡形態特征

鎮安縣水泥廠后滑坡處于蠕動變形階段，尚未形成較大距離的滑動，除坡體表面拉張裂縫發育，公路、擋墻變形及前緣民房破壞外，其他地貌形態不明顯。滑坡平面形態呈長條狀(見圖1)，長約176 m，上窄下寬，寬50 m～102 m，厚約10 m，體積約143 000 m3，主滑方向20°，屬中型松散層滑坡。滑體中下部地形呈階梯狀，5 m～20 m不等，坎高1m～3m，坡度5°～30°，滑體后緣至坡頂處坡度約40°～70°。坡腳地面標高約445．00 m，坡頂處地面標高約630．00 m，相對高差約185 m。滑坡后緣地面標高512．6 m，相對坡腳高差為67．6 m。

滑體土主要由第四系殘坡積物組成(Qel－dl)，成分以含碎石粉質粘土為主，碎石含量(20%～70%)不等，土體結構松散，滲透系數達2．1 ×10－3cm/s～6．6 ×10－3cm/s，滲透性強，飽水易滑，常形成表層滑塌。滑床由粉質粘土及全風化千枚巖、斷層角礫巖不同風化程度的片麻巖組成。

目前，滑坡體處于蠕動變形階段，尚未形成較明顯的滑面。

圖1 滑坡周界形態及剖面位置示意圖

1．2 滑坡成因分析

鎮安縣水泥廠后滑坡滑體范圍內地層，上部以含碎石粉質粘土為主，表部分布有少量以碎石、含碎石粉質粘土及卵礫石為主的人工填土。下伏泥盆系巖層受構造及風化作用影響，巖體多呈土狀、碎石土狀，且炭質千枚巖、絹云母千枚巖及灰黑色粉質粘土為相對隔水層。雨季或連陰雨時下滲的大氣降水，一方面軟化上部含碎石粉質粘土，降低其抗剪強度，一方面加重上覆土體重量，上覆飽和土體易沿千枚巖及灰黑色粉質粘土層頂部產生蠕動變形。因此該區特有的地質環境及地層結構是造成滑坡形成的內在因素。

人類活動主要表現為修建公路和坡腳處修建民房，一方面局部開挖坡腳、在坡體上填方(局部加載)，破壞坡體的應力狀態，促使坡體蠕動變形;另一方面新修公路及沿公路北側修建擋墻改變自然坡體的排水系統，造成地表排水不暢，下滲形成地下水，從而軟化土體并加重土體重量，促使坡體變形。因此人類工程為滑體的蠕動變形提供了外在條件。

綜上所述，一方面人類活動開挖坡腳，坡體前緣蠕動變形，牽引后部土體的蠕動變形，另一方面特有的地層結構地形及匯、排水條件，促使后緣坡體上部的飽和土體沿基巖面蠕動，推動下部土體的蠕動變形，因此該滑坡屬推移牽引式松散層蠕動滑坡。

2 滑坡變形破壞特征與發展趨勢

2．1 滑坡變形破壞特征

滑坡坡體上出現數十條裂縫，裂縫沿坡面呈弧形分布，長數米至數十米不等，縫寬1 cm～30 cm不等，局部下錯呈0．20 m～1．2 m的陡坎;坡體表面發育兩個小滑坡(H1，H2)滑坡(見圖1)，其中H1滑坡位于滑坡后緣東側周界附近，圈椅狀形態明顯，平面形態呈長條狀，后壁坎高2 m～3 m，前部坎高1 m，長約16 m，寬約12m，滑體物質為含碎石粉質粘土，厚1m～2m，滑體中部有泉水滲出，沿滑體兩側可見3 mm～5 mm的拉張裂縫。H2滑坡分布于滑體前緣2—2'附近，長約6 m，寬約22 m，厚約2 m～3 m，地表形態呈簸箕狀，圈椅狀形態明顯，后緣形成高1 m～2 m的陡坎，滑體土成分為含碎石粉質粘土，滑床為灰黑色粉質粘土。

2．2 滑坡變形破壞發展趨勢

滑坡周界整體不太明顯，尚處于蠕動變形階段。坡體表面拉張裂縫發育，滑體后緣有泉水滲出，滑體中局部有地下水分布。在天然狀態下，滑體整體處于極限平衡狀態，遇連陰雨等會加速蠕動變形，滑體在飽和狀態下穩定性差，有整體失穩的可能。

3 滑坡穩定性分析與評價

滑動面抗剪強度指標即粘聚力C和內摩擦角φ根據測試成果、反分析并結合巖土野外特征綜合確定。鎮安水泥廠后滑坡尚處于蠕動變形階段，尚未形成鮮明的滑動，故在計算滑坡穩定性和滑坡推力時，采用了滑面土的快剪強度指標:

天然狀態:②層粘聚力 C=17．8 kPa，內摩擦角 φ =19．6°，③層粘聚力C=22 kPa，內摩擦角φ=13°;

飽和狀態:②層粘聚力 C=11．1 kPa，內摩擦角 φ =12．6°，③層粘聚力C=7．3 kPa，內摩擦角φ=12°。

滑體土重計算參數:

天然狀態:取②層含碎石粉質粘土的采用現場實測數據18．1 kN/m3;

飽和狀態:取②層含碎石粉質粘土重塑土飽和容重統計指標20．7 kN/m3。

根據《滑坡防治工程勘查規范》的規定，穩定系數Fs＜1為不穩定，1≤Fs≤1．05 為欠穩定，1．05≤Fs＜1．15 為基本穩定，Fs≥1．15 為穩定。

據穩定性計算結果(見表1)，天然狀態下1—1剖面處于不穩定狀態，1—1'，1—2處于欠穩定狀態，2—2'，2—2處于穩定狀態，其余剖面處于基本穩定狀態。飽和狀態下除2—2處于欠穩定狀態外，其余剖面均處于不穩定狀態。因此滑坡在天然狀態下整體處于穩定狀態或欠穩定狀態，局部處于不穩定狀態;飽水條件下坡體整體處于不穩定狀態，滑坡整體失穩的可能性大(見圖2)。

圖2 2—2′剖面及其分剖面穩定系數計算簡圖

表1 斜坡穩定性驗算結果

4 滑坡防治措施

鎮安縣滑坡體天然狀態下整體處于穩定狀態，局部處于欠穩定狀態;飽和狀態下，坡體整體處于不穩定或欠穩定狀態，穩定性差。從滑坡的發展情況來看，處于蠕動變形階段，尚未形成統一的滑面，以局部變形為主，其進一步發展，一旦整體失穩，將有約14萬m3的土體下移，破壞后果極為嚴重，應盡快進行整治。

根據該滑坡區工程地質和水文地質條件、滑坡成因及滑坡穩定性，建議對滑坡采取地面截排水和抗滑樁支擋相結合的綜合治理措施。

1)排水措施:據滑坡的成因機理分析，滑體中下部是一個匯水區，修筑公路、擋墻，破壞自然坡體原有的排水系統，造成局部區域排水不暢，是造成坡體蠕動變形的一個主要外在因素，建議中下部設置截水溝，將地表水引出坡體以外。同時建議逐個回填坡體上的裂縫，以制止大氣降水沿裂縫下滲進入坡體。2)支擋設施:建議在滑體的下部、中部各設一排抗滑樁，樁長進入絹云千枚巖或炭質千枚巖不小于5 m，樁徑及樁的數量應根據滑坡推力計算而定。抗滑樁上方做漿砌片石護坡，護坡坡底前做排水溝，護坡按梅花狀布置排水孔，及時排出坡體地下水。

5 結語

1)鎮安縣水泥廠后滑坡為一尚處于蠕動變形階段的松散層滑坡，滑面主要受基巖面及灰黑色粉質粘土層控制，屬中型滑坡。通過計算可知，坡體在天然狀態下整體處于穩定狀態，局部處于欠穩定狀態，在飽水狀態下均處于不穩定或欠穩定狀態。2)根據該滑坡區工程地質和水文地質條件、滑坡成因及滑坡穩定性，建議對滑坡采取地面截排水和抗滑樁支擋相結合的綜合治理措施。

［1］李 靜．滑坡穩定性研究現狀綜述及思考［J］．西部探礦工程，2006(8):278-280．

［2］鄭穎人，趙尚毅．邊(滑)坡工程設計中安全系數的討論［J］．巖石力學與工程學報，2006，25(9):1937-1940．

［3］趙尚毅，鄭穎人，時衛民，等．用有限元強度折減法求邊坡穩定安全系數［J］．巖土工程學報，2002，24(3):343-346．

［4］桂 蕾，殷坤龍，翟 月．基于FLAC3D模擬和強度折減法的滑坡穩定性計算［J］．安全與環境工程，2011，18(6):9-14．

［5］張發明，陳祖煜，彌宏亮．滑坡體穩定性評價的三維極限平衡方法及應用［J］．地質災害與環境保護，2002，13(2):55-58．