耒陽龍?zhí)两^滑坡成因分析和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)★

代領(lǐng) 何建澤 資鋒 黃棟良 張慧

(1.湖南科技大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 湘潭 411201;2.湖南省地質(zhì)科學(xué)研究院，湖南 長(zhǎng)沙 411100)

耒陽境內(nèi)已發(fā)生的滑坡98%為土質(zhì)滑坡，滑體具有結(jié)構(gòu)松散，透水性好的特征，在強(qiáng)降雨作用下，沿巖土接觸面下滑。經(jīng)調(diào)查和研究表明，耒陽境內(nèi)的滑坡具有許多共同特征，如形成多受地層巖性、地形地貌、邊坡開挖或水利建設(shè)等的影響，通過對(duì)耒陽境內(nèi)1∶5 萬精度的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查發(fā)現(xiàn)，境內(nèi)共有滑坡311 處，占整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害的72.16%。為此，以滑體特征較為典型的江頭滑坡為例，對(duì)其特征和影響因素進(jìn)行綜合性分析，進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，預(yù)測(cè)滑坡的發(fā)展趨勢(shì)，為耒陽地區(qū)的滑坡預(yù)防作出具有普遍意義的指導(dǎo)方法。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)概況

滑坡區(qū)位于新華夏構(gòu)造體系西側(cè)，由一系列近似于南北向的圓滑梳狀、箱狀褶皺及壓扭性斷裂組成，次級(jí)褶皺較發(fā)育，局部可見層間擠壓帶。本區(qū)主要出露二疊系下統(tǒng)(P1)，二疊系上統(tǒng)斗嶺組(P2dl)、當(dāng)沖組(P2d)和長(zhǎng)興組(P2c)，三疊系下統(tǒng)大冶組下段，以及第四系形成的各種殘坡積土，滑坡主要以斗嶺組(P2dl)的砂質(zhì)頁巖、長(zhǎng)興組(P2c)的泥灰?guī)r以及第四系的粉土、粉質(zhì)粘土為主，巖層產(chǎn)狀120°～130°∠45°～50°。斷層較發(fā)育，滑坡區(qū)位于楓泉斷層西盤，而楓泉斷層是以五豐仙巖體為砥柱的蓮花狀構(gòu)造的西側(cè)一支，整體位于旋卷狀構(gòu)造區(qū)內(nèi)，因此，滑坡區(qū)內(nèi)巖層變形強(qiáng)烈。

2 滑坡特征

2.1 滑坡體參數(shù)

江頭滑坡平面形態(tài)前寬后窄，呈“貝殼”形。滑坡坡向210°，縱長(zhǎng)約80 m，滑坡體前緣寬約40 m，后緣寬約15 m，面積約1 500 m2，體積約6 000 m3，前緣最低高程124.5 m，后緣最高點(diǎn)高程152.5 m，高差28 m。

2.2 滑坡特征

通過工程地質(zhì)測(cè)繪，結(jié)合物探、槽探和鉆孔資料，滑坡體主要由粉質(zhì)粘土、粉土及泥灰?guī)r碎屑組成，從坡體表層至下，泥灰?guī)r碎屑層漸增厚，而粘土和粉土層變薄，到滑坡后緣裂縫處底部可見少量泥灰?guī)r碎屑，下層泥灰?guī)r由表及里風(fēng)化程度逐漸變?nèi)酰聺撛诨瑒?dòng)面位于堅(jiān)硬灰?guī)r之上，整體分層性不夠明顯(見圖1)。江頭滑坡坡面地形起伏，整體呈凸形，滑坡發(fā)育有多級(jí)平臺(tái)和陡坎，滑坡后緣為滑坡型陡壁，“圈椅狀”地形較明顯。前緣陡峭存在下傾趨勢(shì)，常有風(fēng)化的泥灰?guī)r剝落滾下堆積于坡腳，側(cè)壁為薄弱的強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r，有滑動(dòng)過的痕跡和牽引現(xiàn)象。滑坡體后緣裂隙發(fā)育，由于坡體向下錯(cuò)動(dòng)形成的滑坡壁清晰可見，該區(qū)域每年都有3 次～4 次集中且水量較大的降雨，形成的地表水多在裂隙處集中滲流進(jìn)入滑坡體，極易引起滑坡的再次滑動(dòng)或錯(cuò)動(dòng)。

圖1 江頭滑坡工程地質(zhì)縱剖面圖

3 滑坡形成和影響因素分析

3.1 地質(zhì)構(gòu)造與滑坡關(guān)系

在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用和影響下，龍?zhí)伶?zhèn)區(qū)域內(nèi)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，在長(zhǎng)期的地殼運(yùn)動(dòng)過程中，受到不同方式的應(yīng)力作用，主要形成有徑向構(gòu)造體系，為一系列走向近南北的圓滑梳狀、箱狀褶皺和壓扭性斷裂組成，此壓扭性斷裂與巖層走向近乎一致，斜坡的殘余應(yīng)力向下坡方向回彈，使斜坡內(nèi)部應(yīng)力失衡，此為江頭滑坡形成的主要誘因之一。江頭滑坡研究區(qū)內(nèi)斷層十分發(fā)育，其位于楓泉斷層西盤，而整體位于蓮花狀構(gòu)造體系內(nèi)，受斷裂構(gòu)造的影響，巖體變形，層間擠壓，層間擠壓帶較發(fā)育，在變形過程中，巖層彎曲，在巖層接觸帶上易發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，形成滑面。在人類工程活動(dòng)作用下，坡腳開挖，在自重牽引力作用下產(chǎn)生滑動(dòng)。

3.2 地形地貌與滑坡關(guān)系

江頭滑坡研究區(qū)屬于侵蝕堆積丘陵地貌，風(fēng)化侵蝕較嚴(yán)重，走向和巖層走向基本一致，周邊相對(duì)地勢(shì)高差在200 m～500 m 之間，坡度與巖層傾角大致相同，形成了前緣陡峭的順向坡，導(dǎo)致前緣臨空面易發(fā)生卸載回彈變形。在自重的作用下，坡體應(yīng)力會(huì)在臨空面附近集中，整體上坡體應(yīng)力會(huì)集中于坡腳和坡頂，這會(huì)為斜坡的變形滑動(dòng)提供有效的下滑力和臨空條件。

3.3 降雨與滑坡關(guān)系

斜坡上部土層透水性較好，下部為相對(duì)遇水易泥化的基巖，從土層入滲的水僅能沿粉土(滑坡體)與泥灰?guī)r接觸面向前緣排泄，隨著時(shí)間的推移，接觸面逐步成為軟弱結(jié)構(gòu)面，為滑坡的形成提供了良好的滑面。土體在暴雨作用下，降水通過孔隙、裂隙入滲轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤螅环矫嫱馏w自重增加，另一個(gè)方面，土體內(nèi)聚力減小，粉土與下伏強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r接觸面處抗剪強(qiáng)度降低，從而使土體沿斜坡向下緩慢滑移，形成斜坡上的拉張裂縫，裂隙接受地表水及降水入滲，加速斜坡變形破壞。強(qiáng)降雨不但增加滑體的重量，而且使滑帶與滑床接觸處地下水活動(dòng)更加強(qiáng)烈，降低滑帶土的強(qiáng)度和抗剪能力，從而誘發(fā)坡體失穩(wěn)。

3.4 地層巖性與滑坡關(guān)系

斜坡上存在比較厚的殘坡積層，下伏泥灰?guī)r產(chǎn)狀145°∠50°，部分地段為順層坡，且強(qiáng)風(fēng)化基巖遇水易風(fēng)化成殘積土層，為坡體變形提供了物質(zhì)來源，在地下水及降雨作用下容易變形。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)實(shí)測(cè)的滑體剖面特征，按《工程地質(zhì)手冊(cè)》(第四版)及GB 50021—2009 巖土工程勘察規(guī)范要求，采用傳遞系數(shù)法(極限平衡理論)對(duì)滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析。

傳遞系數(shù)法計(jì)算公式:

其中，Ri=［Wicosαi+Disin(βi-αi)］tgφi+cili(i=1，…，n);Ti=Wisinαi+Dicos(βi-αi)(i=1，…，n);ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1(j=i時(shí))，Ti為第i塊段的下滑力，kN/m;Ri為第i塊段的抗滑力，kN/m;Di為第i塊段的動(dòng)水壓力，kN/m;ψj為第i塊段剩余下滑力傳遞至i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i時(shí));Wi為第i塊段自重標(biāo)準(zhǔn)值與相應(yīng)附加荷載之和，kN/m;αi，βi分別為第i塊段底面傾角和地下水位面傾角;ci為第i塊段滑面粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值，kPa，水位面以下自重采用飽和重度計(jì)算時(shí)，按總應(yīng)力法取值;水位面以下自重采用浮重度計(jì)算時(shí)，按有效應(yīng)力法取值;φi為第i塊段滑面內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值，(°)，水位面以下自重采用飽和重度計(jì)算時(shí)，按總應(yīng)力法取值;水位面以下自重采用浮重度計(jì)算時(shí)，按有效應(yīng)力法取值;n為塊段數(shù);Fs為穩(wěn)定性系數(shù)。

通過對(duì)滑體中的含砂粉質(zhì)粘土(花崗巖強(qiáng)風(fēng)化產(chǎn)物)等進(jìn)行取樣分析，其飽和重度為20.2 kN/m3，天然重度為18.0 kN/m3。選取滑坡體后緣的滑帶土土樣進(jìn)行測(cè)試，設(shè)計(jì)安全系數(shù)Fs=1.2。

2—2'剖面的穩(wěn)定系數(shù):天然狀態(tài):Fs=1.184;飽和狀態(tài)(暴雨):Fs=1.033，見表1，表2。

表1 2—2'剖面天然狀態(tài)下穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

通過對(duì)滑坡穩(wěn)定系數(shù)的計(jì)算得出，在自重天然狀態(tài)下，滑坡體處于相對(duì)平衡狀態(tài)，在飽和狀態(tài)(暴雨)下，2—2'剖面處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。在現(xiàn)狀條件下，其前緣表層土體已出現(xiàn)多處變形形跡，可見其安全儲(chǔ)備不高，已處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，加上外界條件的不斷影響，滑坡將進(jìn)一步惡化，極有可能發(fā)生整體失穩(wěn)下滑。

表2 2—2'剖面飽和狀態(tài)(暴雨)下穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果表

5 結(jié)語

1)江頭滑坡是該區(qū)域內(nèi)各種地質(zhì)綜合作用的結(jié)果，是在巖層產(chǎn)狀與坡向一致這一因素的主導(dǎo)下形成的順層滑坡，在整個(gè)耒陽區(qū)域滑坡地質(zhì)災(zāi)害中具有典型性和代表性。

2)滑坡的物質(zhì)來源主要為風(fēng)化殘坡積土，在縱向上地層分層不明顯，實(shí)際地，在滑坡上形成多個(gè)不規(guī)則次級(jí)滑面，滑坡的潛在滑動(dòng)面在橫向上并非呈直線分布。

3)通過穩(wěn)定性計(jì)算表明，滑坡目前處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，但在地下水或暴雨等的影響下，滑坡整體上易復(fù)活，造成人員傷亡或財(cái)產(chǎn)損失;或者，滑坡局部滑移，造成在坡體前緣出現(xiàn)小崩小滑。

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