某滑坡成因機制分析及穩定性評價

張永輝，郭 松，王永彬

（中國水電顧問集團北京勘測設計研究院，北京 100024）

1 滑坡概況

某滑坡位于擬建壩址上游約5.0 km處，滑坡分布高程1410～1860 m，后緣～前緣長度約1000 m，順河向寬度約1060 m，周邊為基巖陡壁，呈 “圈椅”狀，形成后緣及上、下游側緣被基巖陡坡圍限、前緣臨空的態勢，前緣已達瀾滄江邊。滑坡體厚度約50 m，體積約4840×104m3，屬于大型滑坡。水庫正常蓄水位1477 m時，滑坡體前緣約有67 m的深度位于水位以下。根據滑坡地表地形特征，將滑坡分為5個區 （見圖1）。

Ⅰ區位于滑坡體上部，地面高程1650～1860 m，區內早期錯臺明顯，呈階梯狀斜坡地貌，前緣地形橫向起伏不大，呈緩波狀，坡體上有多條殘存的橫向拉裂縫。Ⅱ區位于滑坡體下游偏上部，地面高程1580～1810 m，呈舌狀展布，該區前緣和上、下游側緣以高約15 m的陡坎與其他各區分界。Ⅲ區位于滑坡下游，呈喇叭狀展布，分布高程1410～1580 m， 總體坡度 26°， 前緣陡坡坡度 50°～60°。Ⅳ區位于滑坡中游，呈扇形展布，地面高程1410～1720 m，地形總體坡度26°，前緣為陡坡，坡度約50°。Ⅴ區位于滑坡上游下部，分布高程1410～1700 m，呈長舌狀展布，滑坡前緣為陡坡，中部為緩斜坡，形成一個明顯的滑坡平臺，其中前緣岸坡坡度約 50°～60°， 中部坡度約 15°～20°， 后緣坡度約35°～45°。

圖1 滑坡分布

圖2 1-1地質剖面

2 形成機制分析

2.1 區域構造

瀾滄江流域地處橫斷山脈，屬高山峽谷地貌，山脈總體走向北北西向，河流亦呈北北西或近南北向展布，與地質構造線近乎一致。在區域構造作用的影響下，形成一系列的復式背斜，河流沿瀾滄江逆沖斷裂發育。區域右岸以侏羅系地層為主，左岸以白堊系地層為主，均為中生界軟弱巖層。因右岸位于斷層上盤，故巖層破碎，彎張面上陡下緩，張性松弛十分發育。因此，區內右岸滑坡、崩塌等地質現象較發育，這與區域內幾個規模較大的滑坡均在右岸發育也相符。此外，該地區新構造運動以大面積掀斜抬升為主，隨著地殼的不斷上升，瀾滄江不斷下切，在江水的側蝕作用下，致使右岸形成高陡岸坡，為岸坡的變形破壞提供了臨空面。

2.2 滑坡體結構

滑坡體原巖屬軟巖，陡傾坡內，巖層傾角65°～85°，明顯為反傾巖層，為邊坡的傾倒變形提供了有利的巖體結構條件。在重力荷載的長期作用下，巖層上部不斷傾倒、彎曲，以至于折斷。經長期地質演變、坡面沖刷，局部產生失穩滑移。隨著瀾滄江的不斷下切以及地下水等內外營力的作用，前緣臨江地帶不斷被瀾滄江水沖蝕，產生蠕滑，后緣產生拉裂縫，繼而引發后緣邊坡失穩。周而復始，后期頂部逐漸被坡積層所覆蓋，形成了目前的古滑坡堆積地貌。

滑坡體主要由碎石土及全、強風化巖體組成，其中碎石土層結構松散，局部架空，穩定性差；全、強風化巖體呈散體結構、薄～極薄層狀結構，極為破碎。由于堆積物透水性好，大氣降水大量滲入，巖體濕水軟化，強度不斷降低，構成了滑坡失穩的重要因素。

2.3 地下水

根據地下水位長期觀測資料，滑坡內地下水位埋藏不一，淺至5～10 m，深至60～70 m，其水位變幅大部分在10 m左右，個別孔受地表水的影響，水位變幅較大。強降雨及地表水的下滲使滑帶土飽水，力學強度明顯降低，同時也使巖土體飽水增重，增加孔隙水壓力，增加了滑坡的下滑力。前緣受江水漲落及沖蝕，經常產生局部變形及塌滑，使滑坡抵抗力逐漸降低。

3 穩定性評價

3.1 定性分析

從地形、地貌上看，該邊坡具有典型的滑坡地形特征，如坡體形態整體呈圈椅狀，前緣存在局部塌滑，后緣存在拉裂縫，坡體上沖溝發育，前緣坡腳地下水呈帶狀出露等。從現場裂縫調查來看，Ⅰ、Ⅳ區現存有新生成的張裂縫，也殘存有十幾年前老裂縫。同時，地面存在有多處新老錯落陡坎，局部高度可達約20 m，這說明滑坡變形較大。

滑坡體地形總體較緩，其上發育的沖溝切割較深，排水條件較好。從鉆孔巖芯揭露來看，在上部覆蓋層中及覆蓋層與下部完整基巖接觸面上很少發現滑動光面、擦痕、碎石的定向排列、搓揉等滑動跡象。因此，該滑坡尚未形成連續的滑面，僅部分地段存在局部滑移面。此外，居民點、水田種植區以及滑坡各區地形上相對獨立，且均以陡坎或剪切裂縫分開，這也說明各區并未發生同步的整體滑動，活動方式以解體式蠕變為主。因此，從宏觀上來看，該滑坡目前整體處于蠕動變形狀態，不具有統一的滑面。

水庫蓄水后，Ⅰ、Ⅱ區分布位置較高，并且有前緣幾個區的支撐，水庫蓄水對其影響不大。Ⅲ、Ⅳ區和Ⅴ區的滑面在蓄水前即處于地下水位以下，水庫蓄水后，巖土體力學強度變化不大，加之Ⅲ、Ⅴ區地形較緩，處于正常蓄水位處，勢能有限，不會發生劇滑，只是由于庫水的側蝕沖刷作用，時有塌岸發生，并導致滑坡發生牽引式的蠕滑變形。因此，水庫蓄水后，該滑坡發生整體高速下滑的可能性較小，但前緣存在局部滑移及塌岸現象，并會對滑坡后緣Ⅰ、Ⅱ區的穩定性產生一定影響，失穩模式以前緣牽引式漸進破壞為特征，產生大規模堵江的可能性不大。

3.2 定量計算

3.2.1 滑動模式

該滑坡的滑動模式主要有碎石土層內的圓弧形滑動、碎石土層沿與全強風化板巖的接觸面滑動、全強風化板巖沿下伏完整基巖接觸面滑動等形式。

本文采用剛體極限平衡法對該滑坡體的整體及局部穩定性進行分析評價，選用摩根斯坦-普賴斯法（Morgenster-Price）計算滑坡安全系數。

3.2.2 計算參數

通過對滑帶土進行現場原位抗剪試驗、室內重塑樣反復剪試驗，并結合滑坡體組成結構及其地質特征，調查附近類似滑坡的破壞形態及滑面傾角，模擬有關滑坡的已有經驗資料，經綜合分析后，提出該滑坡體穩定分析計算參數，見表1。

表1 滑坡體物理力學參數

3.2.3 不同工況下穩定性計算成果

本文采用天然狀況、天然狀況+地震、天然狀況+降雨、正常蓄水位、正常蓄水位+地震、正常蓄水位+降雨、庫水驟降等幾種工況進行計算。根據選用的參數及工況，滑坡各分區的穩定性計算結果見表2。

表2 滑坡各分區的穩定性計算結果

3.3 穩定性分析

根據計算成果，天然狀況下各區的安全系數在1.07～1.37之間。其中，后緣Ⅰ、Ⅱ區安全系數較大，穩定性相對較好；Ⅲ～Ⅴ區安全系數較小，安全裕度不大，處于臨界穩定性狀態。天然狀態+地震或降雨條件下，各區安全系數均顯著降低，穩定性較差。

正常蓄水位狀態下，各區的安全系數在0.97～1.37之間，特別是前緣Ⅲ～Ⅴ區受水庫蓄水影響較大，整體安全系數在1.05～1.14之間，局部安全系數為0.96，穩定性差，可能會沿著坡體內潛在滑動面發生失穩滑動。正常蓄水位+地震或降雨條件下，各區安全系數均顯著降低，滑坡變形會加劇，可能會沿著坡體內局部滑動面或者前緣岸坡發生失穩滑動。

3.4 反演分析

從宏觀分析及定量計算可以看出，在天然狀況及正常蓄水位工況下，滑坡整體處于臨界穩定狀態，雨季前緣局部存在岸坡失穩以及淺表層滑動，與實際情況基本相符。但在考慮地震及降雨的工況下，安全系數均偏低，這與計算中所采用的參數偏低有關。因此，假定天然+降雨工況時滑坡處于極限平衡狀態，滑坡體安全系數采用1.05，通過調整滑坡體力學參數，使得相應剖面在該工況下處于極限平衡狀態，此參數即為天然+降雨狀態下滑坡體的力學參數，并根據經驗系數得到天然狀態下各層的力學參數，再反過來進行計算。根據以上反演的參數，選取滑坡體3個剖面，采用畢肖普法進行穩定性計算，計算成果見表3。

表3 滑坡各工況下的安全系數

由表3可知，剖面1-1在庫水位緩慢上升工況下處于極限平衡狀態，在其他各工況下均不滿足安全要求，處于極限破壞狀態。剖面2-2在天然+降雨、庫水位緩慢上升、庫水位緩慢下降狀態下處于極限平衡狀態，其他工況下處于極限破壞狀態。剖面3-3在正常蓄水位+降雨、正常蓄水位+地震時處于極限破壞狀態，其他工況下處于穩定狀態。

4 變形監測

結合該滑坡主要勘探剖面、穩定滲流計算剖面，在4個斷面布置10個測斜孔，孔底均深入完整基巖面以下，采用活動測斜儀進行位移變形測試，監測時間從2010年4月至今，監測成果見表4。

表4 滑坡變形監測成果

從表4可以看出，滑坡測試深度在25～68 m之間，最大位移161.49 mm，位于HIN5孔的地表；最小位移4.31 mm，位于HIN7孔地表；一般位移在10～52 mm之間。變形速率HIN5孔較大，HIN7～HIN9變形速率均小于0.1 mm/d，其他孔在0.2 mm/d左右。滑面位置HIN1、HIN2、HIN7、HIN8均位于地表，其他孔滑面多位于基巖與覆蓋層交界處。

目前該滑坡各個區均存在不同程度的蠕滑，變形最大處位于Ⅳ區與Ⅴ區的分界處。從滑面分布深度分析，一部分滑面位于淺表層，主要與地表地形破碎、沖溝切割及外部環境有關，雨季變形明顯，易造成淺層的滑動；深層的滑移位于基巖與覆蓋層的分界處。總體分析，該滑坡體不具有統一的滑移面，監測成果與理論分析結論基本一致。

5 結論

（1）該滑坡體為一大型古滑坡堆積體，由于其前緣不斷受江水的沖蝕破壞，使整個滑坡體在蠕動變形之間產生分解，局部變形位移不同，形成目前的5個區，但未形成統一的滑動面。水庫蓄水會加劇其蠕動變形，產生牽引式滑動變形。其中，Ⅴ區穩定性相對其他分區較差，蓄水后失穩滑動的可能性較大。

（2）天然狀態下，各區的安全系數處在臨界穩定～穩定狀態，后緣相對前緣安全裕度較大，前緣處于臨界穩定性狀態。水庫蓄水后，后緣Ⅰ區和Ⅱ區分布位置較高，水庫蓄水對其影響不大；前緣Ⅲ～Ⅴ區受水庫蓄水影響較大，整體安全系數及局部安全系數均較低，穩定性差，可能會沿著坡體內潛在滑動面發生失穩滑動。此外，前緣Ⅲ～Ⅴ區失穩后，后緣Ⅰ區穩定系數將會大幅度降低。

（3）鑒于該滑坡蠕滑狀態，水庫蓄水后將加劇其變形，對滑坡上的居民點需進行搬遷。滑坡處理以地表及地下排水為主，并對滑坡體進行長期變形監測。