四川某滑坡形成機制分析及穩定性評價

胡才源 劉秀偉 李小玲

(貴州省地質環境監測院，貴州貴陽 550004)

0 引言

本文所研究的滑坡位于四川某縣境內，該滑坡是汶川“5·12”地震后誘發的次生地質災害之一，經調查，在2009年滑坡前緣發生局部崩滑現象。通常降雨是破壞滑坡穩定的直接因素，人類施工活動則是誘因[1]。對各種滑坡，尤其是牽引式滑坡所形成的前緣高陡切坡[2，3]的研究，已受到較多關注。水既能增加邊坡下滑力，又能降低巖土體抗剪強度[4-6]。因此，本文應用傳遞系數法，計算該滑坡穩定性系數，并對該滑坡進行失穩評價，提出防治措施建議，具有十分重要的意義。

1 滑坡區地質環境條件

滑坡區屬于淺丘地貌，高程在370 m～400 m，相對高差20 m～30 m，地形坡度20°～40°。滑坡體上的樹木呈“馬刀狀”。滑坡區為臺階地貌，臺階寬度為13.0 m～18.0 m不等，高度2.0 m～6.0 m 不等。

野外勘查表明:滑坡區地層較簡單，出露巖層較單一，無褶皺斷裂構造，上覆地層為第四系坡積層(Qdel4)，主要成分為粉質黏土，含少量泥巖塊體，稍濕、可塑狀，下覆地層為白堊系白龍組(K1b)磚紅色中風化泥巖、砂質泥巖，節理裂隙較為發育。

滑坡區屬于北亞熱帶濕潤季風氣候，氣候溫和，雨量充沛。滑坡區地下水主要為第四系土層孔隙水及基巖裂隙水兩種類型，其埋藏較深，淺部地下水貧乏。地下水接受降水與地表水補給，主要向兩側溝渠徑流排泄。滑坡區水文地質條件較簡單。

2 滑坡體基本地質特征

2.1 滑坡體形態特征

所研究的滑坡體位于某建筑場地后坡，滑坡橫寬約100 m，縱長約30 m，滑體平均厚度為2 m～6 m，坡度20°～40°，堆積體體積約13 500 m3，主滑方向292°，屬小型滑坡，如圖1所示。該滑坡在平面上呈圈椅狀，高程在370 m～400 m，相對高差20 m～30 m，坡面臺坎縱橫交錯，前緣有2 m高的堡坎。

2.2 滑坡體結構特征

通過工程地質測繪、鉆孔和探槽等現場調查得出，該滑體土第四系覆蓋層不厚，平均厚度約0.5 m，巖性主要為褐色粉質黏土，呈硬塑狀，次為雜填土。滑體與基巖之間夾一軟弱層，為磚紅色中風化泥巖，呈軟塑～可塑狀。由于長期受滑坡體上部水塘滲漏及持續強降雨的影響，水迅速滲透到滑坡體內，使得抗剪強度降低，滑體自重增大，有誘發滑坡發生地質災害的可能性。滑床主要由中等風化的白堊系白龍組泥巖、砂質泥巖(K1b)組成，整體具有向建筑物2方向(N68°W)下滑的特點。

2.3 滑坡體變形特征

圖1 滑坡地質平面圖

受汶川大地震和9·24特大暴雨的影響，且2009年7月份開始興建建筑物1后，坡腳開挖受挫，滑坡體后緣、中部均出現不同程度的拉裂縫變形。滑坡體后緣拉裂、錯落形成上陡下緩的地形(見剖面2—2')。滑坡中部臺坎縱橫交錯，房屋出現寬度0.03 m～0.20 m不等，延伸深度1 m～3 m不等的裂縫，其中一平房向前傾倒、垮落。滑坡前緣鼓丘明顯。另外，滑坡體上醉漢林和馬刀樹分布密集，該滑坡是下部先滑動，使上部失去支撐而變形滑動，為牽引式滑坡。逢雨季，該滑坡的變形有明顯加劇的特點。

3 滑坡成因機制分析

通過滑坡現場勘查研究，該滑坡有以下幾個方面的原因:

1)內因。發育于砂、泥巖互層的緩傾角順層結構，差異性風化產生殘坡積松散堆積物，基巖穩定，基覆界面為軟弱結構面。

2)地表水體及降雨的影響。滑坡體后緣平臺水塘長期滲漏，降雨補給、地表水下滲和地下水作用，加上風化作用，加大了滑坡的下滑力，2010年9月強降雨是主要誘因。

3)人類工程活動。震后工程活動對滑坡坡體的前緣開挖和擾動是誘發滑坡體淺部變形拉裂的原因之一。

4 穩定性分析與評價

4.1 宏觀判斷

現場鉆探等調查表明:滑坡體前緣臨空，存在鼓丘;中部可見拉張裂縫，房屋垮塌;上部平臺寬、緩，易積水，且降水、水塘地表水可通過拉裂縫滲入，可滯留在巖土界面，為滑坡的形成提供不良的地質條件。該滑坡正處于緩慢蠕滑狀態。

4.2 穩定性計算

4.2.1 三種工況

依據該滑坡的工程地質條件，穩定性分析計算時考慮以下三種工況:1)自然條件，僅考慮自重。2)自重+暴雨。3)自重+地震。

4.2.2 物理力學參數

滑帶(面)抗剪強度在滑坡穩定性定量評價和抗滑工程設計的滑坡推力計算中起重要作用[7-9]。影響抗剪強度參數取值的因素包括滑面粗糙程度、滑床形態變化、含水量及滑面物質組成等。物理力學參數值見表1。4.2.3 計算模型和計算方法

表1 物理力學參數表

選取剖面1—1'和2—2'進行穩定性計算和推力計算。其條分圖見圖2。該滑坡變形破壞主要受軟弱夾層界面最大剪應力控制，應用滑坡防治工程勘查規范[10]規定的折線型傳遞系數法計算滑坡穩定性。

圖2 剖面2—2′穩定性計算模型

1)滑坡穩定性公式:

其中，φj為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時的傳遞系數(j=i)，即:φj=cos(αi－ αi+1) －sin(αi－ αi+1)tanφi+1;Wi為第i條塊的重量，kN/m;Ci為第i條塊粘聚力，kPa;Li為第i條塊滑面長度，m;φi為第 i條塊內摩擦角，(°);αi為第 i條塊滑面傾角，(°);A為地震加速度，地震設防烈度為6度，水平地震加速度取0.2g;rU為孔隙壓力比;Fs為穩定系數。

2)滑坡推力公式:

其中，下滑力 Ti=Wi(sinαi+Acosαi);抗滑力 Ri=Wi(cosαitanφi－ Asinαi)+CiLi。

4.2.4 計算結果

經計算，滑坡穩定性和剩余推力計算結果如表2所示。按照滑坡穩定狀態分四級原則，當穩定系數Fs＜1.00時，為不穩定;1.00≤Fs＜1.05 時，為欠穩定;1.05≤Fs＜1.15 時，為基本穩定;Fs≥1.15時，為穩定。由表2判定:沿主滑剖面2—2'，在工況1下可能處于穩定～基本穩定狀態，而在工況2，3下可能為不穩定狀態;位于滑坡體其他位置如1—1'剖面，在工況1下穩定，而工況2下可能處于基本穩定～不穩定狀態，工況3下可能處于欠穩定～不穩定狀態。

結合圖3的關系圖得出，暴雨、人類施工活動與滑坡的穩定影響有密切關系。在暴雨工況下，滑坡土體和滑帶土的物理力學

其中，Rn=(Wn((1 － rU)cosαn－ Asinαn))tanφn+CnLn;性質發生變化，抗剪強度降低，增大土體內靜水壓力和水浮托力[11]。而人類施工擾動使巖土體應力不斷重新分布，加速滑坡體持續變形，失穩。目前，滑坡體實際狀態與分析結果一致。

表2 剖面1—1'和2—2'三種工況下穩定系數和剩余推力

圖3 滑坡穩定系數與三種工況的關系圖

5 結語

1)所研究的滑坡為小型牽引式滑坡，目前處于緩慢蠕滑狀態，沿主滑方向約N68°W滑動。

3)滑坡成因:基覆界面為砂、泥巖互層的軟弱結構面，是內因;暴雨、地表水(水塘)入滲和人類施工活動產生的地震作用力是該滑坡體失穩的最為關鍵因素。

4)滑坡體在自然條件下可能處于穩定～基本穩定狀態，而沿主滑方向滑帶土在暴雨和地震力荷載條件下可能處于欠穩定～不穩定狀態，沿局部滑動方向的滑帶土可能為基本穩定～不穩定狀態。

5)建議采用抗滑樁支擋防護，結合地表排水和加強監測等最為經濟有效的防治措施。

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