雷打石滑坡特征及穩定性評價

劉清泉，江春麗

雷打石滑坡特征及穩定性評價

劉清泉，江春麗

（四川省煤田地質局一四一隊，四川 德陽618000）

在對雷打石滑坡地質環境綜合調查的基礎上，分析了滑坡體的形態特征及分布范圍，用傳遞系數法和Morgenstern-Price法分別對滑坡的3種工況的穩定性進行分析，最終對滑坡體穩定性進行了綜合評價。結果表明：主要由于坡腳開挖和強降雨等因素誘發了坡體產生了整體推移式的劇烈滑移變形，目前滑坡體在天然工況下處于極限平衡狀態，在暴雨和地震工況下處于失穩狀態。

滑坡 傳遞系數法 穩定性評價；雷打石

雷打石滑坡位于在建的成都至簡陽旅游快速通道（以下簡稱快速通道）和簡陽三岔湖環湖路（以下簡稱環湖路）交匯地段，該滑坡由于路塹邊坡開挖形成獨特的局部牽引式滑坡演變成整體推移式滑坡。快速通道路基開挖時間從2008年10月開始至同年12月結束，環湖路道路基開挖時間從2009年10月開始至2010年3月左右結束，開挖過程中坡體上發生了局部滑移和垮塌現象，地表零星出現了拉張裂縫。由于持續特大強降雨潤滑和加載作用，加之滑坡前緣受工程開挖失去原有的支撐，于2010年8月20日約中午11時30分開始發生整體向三岔湖和溪溝側劇烈滑移變形，在當日下午18時左右變形速度逐漸衰減，劇烈滑動階段時間約7小時。滑坡的變形使山腳下正在修建的快速通道—窯河壩大橋的橋樁擠裂和橋臺被推傾斜、5戶的房屋不程度的破壞、環湖路路基隆起5～15m，靠快速通道側格構、排水溝及擋墻等受嚴重破壞變形，后緣形成約7～55m弧形拉裂槽，滑坡體及兩側發生剪切破壞形成了多條鼓脹裂縫和多級滑坡臺坎等十分明顯地變形跡象。若不及時采取合理的措施對其進行加固，滑坡的變形破壞逐漸向前緣發展，在工程開挖、降雨等因素作用下，滑坡有再次發生整體失穩的可能，從而將嚴重威脅坡體前緣的5戶22人和在建的兩條公路。

1　滑坡地質環境條件

1.1地形地貌

滑坡處于四川盆地南東側紅層低山區，該地區海拔高程約400～700m，相對高差200～270m。雷打石滑坡位于三岔湖北西側及溪溝切割形成山麓臺階狀緩坡地段，滑坡區地貌主要由三部分組成，即中部則為次級山脊，南側沖溝（呈“V”字沖溝，地形上南陡北緩，南側較陡坡度約25°，北側緩坡度約10°～15°）、北側溝岸緩坡（平均坡度約3°～5°，在快速通道側分布有臺階狀陡崖，在陡崖下為寬18～30m左右的緩坡，緩坡外側及快速通道靠山側為開挖和滑坡垮塌陡坡，坡度為45°）。總體地形南西高北東低，滑坡后緣坡體較滑坡區陡，坡度15°～25°，植被發育；滑坡體地形坡度較緩，平均坡度約7°～13°左右，并伙隨有滑坡拉裂槽、滑坡平臺、鼓丘等微地貌特征；下部剪出口區較陡，坡度約15°～20°。由于兩條公路建設對滑坡中前緣坡體開挖，在滑坡中前緣和北側形成3～15m高的臨空面，臨空面坡度約40°～70°，坡體失去原有的支撐、并為滑移提供了位移空間，臨空面走向5°～10°與基巖巖層傾向近于垂直（巖層產狀為109°∠21°），巖層傾向與臨空面傾向間的夾角為13°。斜坡體上現狀主要為耕地，在滑坡后緣和前緣地段為林地，植被發育，多為柏樹、青岡樹等。

1.2地層巖性及地下水

雷打石滑坡體錯落滑動后呈臺階狀堆積，地層層序一般不逆轉。根據其成因滑坡區主要地層為第四系全新統崩坡積物（Q4col+dl）和侏羅系上統蓬萊鎮組（J3p）的頁巖與砂巖互層。滑坡區普遍被崩坡積物覆蓋，僅在脊梁和陡坡地段基巖出露，覆蓋層主要為含碎石粉質粘土，厚度變化較大，厚度為0.4～6.5m；下伏基巖為薄層狀紫紅、黑灰等色頁巖與淺黃灰、紫紅等色砂巖互層，頁巖和砂巖的風化差異較大，砂巖強風化層底界在基覆面以下2～5m，頁巖則在基覆面以下15～20m、最深達37m，頁巖遇水極易軟化。

滑坡區地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水，主要賦存于滑坡體土層孔隙和裂隙中，由大氣降水及農業灌溉補給，水量小-中等。在滑帶存在有層間水，在后緣拉裂槽處探井內揭露的涌水量為9m3/d，在兩條公路交匯處內側有一滑坡泉，涌水量96m3/d。滑坡區崩坡積物與風化巖層之間地下水的滲透性差異較大，崩坡積物滲透系數較大為3.56×10-5～9.38×10-4cm/s，風化頁巖滲透系數3.9×10-8～3.5×10-6cm/s，風化砂巖滲透系數4.3×10-7～8.4×10-6cm/s。

根據滑坡區探井水和鉆孔水的水質簡分析試驗成果，按《巖土工程勘察規范》（GB50021-2001，2009年版）規定進行評價，滑坡區地下水對混凝土結構和鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性。

1.3地質構造和區域穩定性

滑坡區處于新華夏構造體系第三沉降帶四川沉降褶皺帶中部偏西的川中褶皺帶內，屬龍泉山斷褶帶和威遠輻射狀構造特征區域，位于龍泉山背斜與賈家場向斜之間，距西側龍泉山背斜約4km，距東側賈家場向斜約1.3km，距東側三岔斷裂約2.5km。龍泉山背斜展布于長松寺、三大彎一線，軸向20°~0°，核部出露侏羅系上沙溪廟組，兩翼為遂寧組、蓬萊鎮組，軸部平緩，傾角3-5°，西翼陡，東翼緩；兩翼近對稱，東翼傾角近軸部為5°~10°，翼部傾角達25° ~58°。

賈家場向斜位于龍泉山背斜以東，延伸長度約52km，軸向40°~50°，北西翼陡，傾角19°~24°，南東翼緩，傾角2°~7°，核部地層為白堊系天馬山組和侏羅系蓬萊鎮組。

三岔斷裂為壓扭性斷裂，位于三岔水庫壩址左側，斷層面產狀40°~60°/∠15°~28°，上盤地層侏羅系蓬萊鎮組，下盤地層白堊系天馬山組，破碎帶7~9m，斷距70~80m。

該區歷經加里東、印度、燕山、喜馬拉雅多期構造運動，附近區域地震活動頻繁，“5.12”汶川特大地震最為強烈，縣區內震感強烈，災情較為嚴重，說明區內新構造運動較為強烈，工程區抗震設防烈度為6度，特征周期值為0.45s，設計基本地震加速度為0.10g。

圖1　雷打石滑坡平面示意圖

2　滑坡的基本特征

2.1滑坡邊界、規模、形態特征

圖2　雷打石滑坡現狀地貌

滑坡處于曾家山南西側山坡，滑坡中部為次級山脊、南側為沖溝、北側為開挖陡坡。滑坡區呈北西高南東低，總體地形較平緩坡體產狀為109°∠20°，巖層產狀109°∠21°，該坡體為順向坡。滑坡近南北向展布，整體形態以條狀及圈椅狀為主，滑坡主滑方向109°，滑坡南北寬約200m（前緣走向近NW寬約330m、后緣走向近NE寬約100～150m），東西長約650m，總面積約12.22×104m2，平均厚度20m，整個滑坡體積約240×104m3，屬大型滑坡，雷打石滑坡平面形態如圖1~2所示。

雷打石滑坡發展至今，滑坡后壁、側緣壁、地面拉裂縫、滑坡臺坎及滑坡鼓丘等滑坡要素跡象明顯，最大水平位移達55m，滑坡后緣高差2.5～17m。斜坡體上現狀主要為耕地，局部植被發育，主要集中在滑坡后緣荒坡和前緣鄰湖地段為林地，多為柏樹、青岡樹等。

工作區交通便捷，三江公路（三岔鎮至成都華陽）從勘查區北東面穿過，雷打石至新明鄉公路從滑坡前緣穿過，并有在建的快速通道和環湖路從滑坡中前緣穿過。本次勘查工作的機具設備可直接到滑坡區，也有利于以后治理施工。

2.2滑坡物質組成特征

滑坡體表層為第四系全新統崩坡積層（Q4col+dl），主要物質成分含碎石粉質粘土，松散～稍密，碎石含量約20%，粒徑一般5～25cm，分選較差，磨圓度較差，一般為次棱角狀，母巖成分以強風化的頁巖和砂巖為主；充填物質主要為粉質粘土，含量約70%，充填較好。主要分布于平緩地段，其中滑坡中部和前緣的北西側較厚，滑坡中上部和前緣的南西側較薄，厚度0.5～10.5m。下伏基巖為互層狀的砂泥（頁）巖，層狀構造，泥、鈣質膠結，由于滑坡錯動、構造和風化等作用下巖層多數為碎裂巖體，其頁巖碎裂最為嚴重。碎裂巖體中裂縫發育，其內部產生的錯動和產狀異常是判斷其存在的典型標志之一，在鼓丘處可清晰可辨碎裂巖體的結構特征，在其它地帶均被強風化物質和土層覆蓋。據調查，滑體內碎裂巖體的碎裂面走向北東與陡坎和沖溝走向近于一致，傾角較陡，一般在50°～70°之間，與區域巖層走向和傾角（109°∠21°）差異明顯。鉆孔提露的頁巖巖芯多數呈碎塊狀和顆粒狀，砂巖巖芯以短柱狀和碎塊狀為主。

2.3滑坡變形破壞特征

由于工程開挖（快速通道和環湖路路基開挖）和該地區7、8月份的持續強降雨，位于丹景鄉雷打石至荒坡間的曾家山斜坡于2010年8月20日發生了整體劇烈滑移破壞。目前，滑坡前緣剛修建好的快速通道及窯河壩大橋樁體被剪斷、環湖路路基隆起高度5～16m，靠快速通道側格構、排水溝及擋墻等受嚴重破壞變形，后緣滑移距離達7～55m左右并形成拉裂槽，滑坡體及兩側發生剪切破壞形成了多條鼓脹裂縫和階坎。滑坡體目前處于極限平衡狀態，在工程開挖、降雨等因素作用下，變形破壞逐漸向前緣發展，滑坡有再次發生整體失穩的可能。

根據滑坡變形破壞因素和特征，將滑坡分成了一般變形區、強烈變形區、鼓丘區及滑覆區，其中一般變形區位于滑坡中前緣平緩地段、強烈變形區位于兩公路以上的滑坡區、鼓丘區位于環湖路一帶、滑覆區位于滑坡腳溪溝被擠占地段。

2.4滑坡影響因素

從滑坡所處的地質環境條件、發生時間、變形現象等，該滑坡變形破壞的主要影響因素有以下幾個方面：

2）降雨：降雨主要是通過地表水沿各種結構面下滲使巖土體的重度增加，對滑面（潛在滑面）起潤滑作用，降低滑面（帶）的抗剪強度參數，在巖土體內部產生空隙水壓力和動水壓力。

3）人類工程活動：工程開挖使邊坡失去了原有支撐，減小邊坡的抗滑力，還為邊坡的失穩提供了位移空間，且巖土體應力的大小隨著坡高的增加而增大，隨著坡角的增大、邊坡張應力帶的范圍擴大且坡腳最大剪應力值也增大。工程建設形成超載惡化了巖土體的應力環境，不利于邊坡的穩定。

2.5滑坡變形破壞模式

綜合分析滑坡的工程地質條件、發育特征及已有的變形破壞跡象，該滑坡的變形破壞主要由基覆面和破碎巖底面控制，滑坡類型屬于推移式滑坡。目前處于突變階段之后位移速度減慢，變形破壞模式屬于殘余變形。其變形破壞發展過程如下：

1）由于環湖路和快速通道的路基開挖在斜坡下部開挖形成高約3～15m的陡立臨空面，使位于臨空面后面的巖土體失去原有的支撐，降低中前緣原有抗滑力，在開挖過程中坡體上發生了局部滑移和垮塌現象，同時伴隨有零星的地表拉張裂縫，應力集中由地表向下轉移。

2）今年上半年遇全球性罕見旱災，該地區也在其內，地表出現大量的收縮裂縫，加之同年7、8月巧遇50年難遇特大單次強降雨，雨水和地表水沿收縮裂縫、拉張裂縫及出露破碎巖體下滲至滑面，使潛在滑體的重力增大，滑面（帶）抗剪強度參數降低，并在滑面（帶）形成較高的孔隙水壓力，作用于滑面（帶）的有效應力降低，于2010年8月20日作用于滑面（帶）的剪應力超過其抗剪強度時，滑坡發生劇烈剪切破壞并產生位移，形成現在滑坡形態。

由滑坡的變形破壞模式可以推測，如果不及時采取合理有效的治理工程，隨著前緣的失穩破壞和公路內側的巖土體失去支撐，應力將逐漸向前集中，最終將導致整個滑坡體復活，再次整體失穩。

表1　滑帶土抗剪強度參數綜合取值表

3　滑坡穩定性評價

1）根據鉆孔中采取的滑帶土室內試驗的統計、參數反演及類比地區經驗值，多次反復試算與實際的地質情況對比達到基本吻合后確定，最終確定的物理力學參數見表1。

事實上,假設子列{xnk}是關于ρπ的Cauchy-列,且收斂到0,則對任意的0<ε> <1,存在N,使得當s,t>N時,令t→∞,則有矛盾，因此δ=0的情況不存在。ε

滑坡體重度根據室內試驗并經修正后的重度值，對各勘探孔滑面以上巖土層重度進行加權平均，最終確定滑體重度為：天然重度22.5kN/m3，飽和重度23.8kN/m3。

2）根據勘探資料，滑面為折線型，采用傳遞系數法對滑坡的穩定性進行計算，對三條主滑剖面進行計算，計算公式如表2：

考慮到地震工況+暴雨工況現時出現的概率極小，所以本次勘查未進行計算。由滑坡穩定性系數計算結果可以看出，1-1＇剖面和3-3＇剖面在天然和地震工況下滑面1處于穩定狀態，2-2＇剖面在暴雨工況下滑面1處于基本穩定狀態。

由滑面2穩定性系數計算結果可以看出，三條剖面在天然工況下均處于穩定狀態、在暴雨工況下處于失穩狀態，在地震工況下1-1＇剖面處于穩定狀態、2-2＇剖面處于極限平衡狀態、3-3＇剖面處于基本穩定狀態。

因此，在暴雨、地震及工程開挖的因素作用下可能失穩。上述滑坡穩定性定量評價結果和滑坡現有的變形破壞現象是一致的。

表2　滑坡穩定性系數計算結果

4　滑坡防治方案建議

綜合分析滑坡的工程地質條件及變形破壞模式可知，為推移式滑坡，穩定性受暴雨和人類工程活動影響較大，建議采用支擋和截排水措施進行治理。

1）截、排水工程。在滑坡后緣邊界外修建截水溝，攔截滑坡外地表水排向北側沖溝，另外，降雨時當地居民灌溉用水及生產生活形成的廢水的亂排放對滑坡也有較大的影響，建議滑坡上的居民采用混凝土護壁的排水溝將上述廢水集中排向兩側沖溝。

2）支擋工程。在公路內側設置抗滑樁+擋土板（樁板墻），并做好坡體內部排水工作。

3）夯堵滑坡體裂縫，減少地表水下滲。

4）坡面防護工程。針對開挖形成的局部陡坡，建議采用護墻和植物防護相結合的方式對坡面進行防護，同時也可以起到綠化環境的作用。

5　結論

通過資料收集、野外踏勘、工程測量、工程地質測繪、鉆探、巖土室內試驗等勘查手段，綜合分析得出了以下主要結論：

1）滑坡類型屬于推移式滑坡，變形破壞模式屬于殘余變形，影響該滑坡變形破壞的主要因素為坡體結構特征、降雨及人類工程活動。

2）滑坡在天然工況下整體處于極限平衡狀態，但局部（主要在前緣）已失穩破壞，該滑坡的穩定性受暴雨和工程活動影響較大，由滑坡的穩定性分析與評價結果知，降雨工況下滑坡的穩定性急劇降低，若不采取合理的防治措施進行加固，在暴雨及工程開挖等因素影響下失穩的可能性較大。

3）建議采用截排水工程、支擋工程及坡面防護工程等綜合防治措施對滑坡進行加固。

4）滑坡地帶設立明顯的警示標志，提醒當地居民及過往行人。

5）建議加強對滑坡變形的監測（尤其是暴雨時），對監測數據及時存檔并報送設計單位，為以后的防治工程設計和施工提供可靠的動態數據。

6）做好群策群防工作，并派專人監測，要密切觀察不穩定斜坡體的變化，一旦有出現較明顯的變形趨勢，應盡快通知危險區范圍內的居民撤離、封閉危險路段，并向當地行政主管部門匯報。嚴禁開展對坡體加載的活動，限制在坡體上布設增加坡體荷載的構筑物。

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Geological Features and Stability Evaluation of the Leidashi Landslide

LIU Qing-quan JIANG Chun-li
（No. 141 Geological Team， Sichuan Bureau of Coal Geology， Deyang， Sichuan618000）

This paper gives shape and distribution of the Leidashi landslide and makes its stability evaluation by means of transfer coefficient method and Morgenstern-Price method. The results show that the whole produced dramatically push-type deformation induced mainly by the factors such as the excavation of slope foot and heavy rainfall， presently it is in a state of limit equilibrium under natural conditions， and it will be in a state of destabilization under the conditions of heavy rain and seismic.

landslide； transfer coefficient method； stability evaluation； Leidashi

P642.22

A

1006-0995（2015）03-0417-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.024

2014-06-05

劉清泉（1979-），男，四川宜賓人，工程師，從事工程地質與災害地質研究工作