甘肅康縣某堆積層滑坡暴雨工況下穩定性分析

王奇

摘要：康縣地質環境脆弱，堆積層滑坡較發育。滑坡穩定性直接影響人民生命財產安全，本文以甘肅省康縣燕子河南岸某堆積層老滑坡為例，采用穩定性計算與SLOPE有限元數值模擬相結合的方法，分析暴雨工況下降雨入滲過程中坡體內位移及滑坡穩定性情況，為滑坡防治工作提供參考，具有一定的理論和實踐價值。

關鍵詞：堆積層滑坡；暴雨入滲；滑坡穩定性；數值模擬

引言

該滑坡位于康縣燕子河流域南岸，為一老滑坡，2008年地震、2009、2013年暴雨后，該滑坡曾發生過三次不同程度的滑動，目前整體處于穩定狀態，但持續降雨或地震等復雜狀態下，該滑坡不穩定，威脅坡腳百余人生命財產安全。因此研究其暴雨下降雨入滲過程中坡體位移及滑坡穩定性顯得尤為重要。

1. 地質環境

該滑坡北靠燕子河及康碾公路；滑坡東西兩側為泥石流溝；整個滑坡由南到北階梯式下降，滑坡陡坎形成2～3級臺階，陡坎高度1m～3m，整體呈“共”字形，滑向355°。滑坡后緣高程1338.0m，前緣高程1277.0m，高差61.0m，總長約105m，寬約120m，平均厚度約8.60m，屬淺層滑坡；滑體體積約10.8×104m3，屬中型滑坡。滑體為第四系全新世殘坡積含碎石粉質粘土、第四系全新統殘坡積碎石土，滑體平均厚度8.60m。滑帶為碎石土與全風化千枚巖接觸帶，厚度約0.40m～0.60m。滑帶土多呈青灰色，夾有大量角礫、塊石。滑床為泥盆系中統上巖組（D1 2S）含石英千枚巖、中風化千枚巖，飽和單軸抗壓強度較低，為較軟巖～較硬巖。滑帶及滑床照片見圖1、2。

康縣位于揚子板塊北緣西段，東西秦嶺褶皺帶接壤南側，甘孜—松潘褶皺帶東側的三大構造單元銜接地區，其構造發展受到華北板塊、揚子板塊北緣褶皺帶和印度板塊運動演化的制約，是中國板塊構造重要活動區之一。工作區新構造運動是在歷次構造運動的基礎上形成。新構造運動的基本特征，受老構造運動的影響和控制，具明顯的繼承性。主要為差異性、間歇性升降運動為主，表現為山區的強烈上升，河流下切形成“V”字型溝谷和河谷平原。由于勘查區附近未發現有斷層、褶皺等構造運動，且距離“文—康”構造帶尚遠，因此地質構造對滑坡的直接影響很小。

2. 滑坡變形特征

該滑坡周界清晰，主體平面形態呈“共”字形；滑面為呈折線形，滑向355°，目前整體處于基本穩定狀態，局部已經出現變形錯動。后壁與后緣頂部邊界明顯，后緣頂部裂縫寬2cm～3cm，長6m～8m，后緣下錯0.3m～0.6m形成小范圍平臺。裂縫及錯臺見圖3。

在走訪與調查中得知，由于2008年地震及2009、2013年暴雨等誘發因素，滑坡整體雖未發生大規模滑動，但滑坡體中部高程1300m～1310m范圍出現一條長約30m，寬1cm～2cm的裂縫，裂縫整體走向258°；因此滑坡局部強變形區穩定系差，在連續降雨、滲透情況下易發生局部滑動。滑坡前緣東側周界附近殘坡積層堆積區，坡度角陡，為前緣強變形區，發育有小型次級滑坡，為局部變形，推測因地表水滲流不均勻所致。馬刀樹明顯，局部穩定性差，前緣東側剪出口處出露卵礫石層，雨季時有水滴滲出。因此滑坡局部強變形區穩定系差，在暴雨或連續降雨滲透情況下易發生局部滑動。滑坡前緣西側周界處為一小型沖溝，沖溝走向近330°，至坡體中部消失，因局部滑動，加之地表水流動、沖蝕形成。

3. 滑坡穩定性分析

3.1 滑坡穩定性計算

因滑帶為基巖與堆積層交界面，因此根據極限平衡理論，采取折線滑動法計算滑坡穩定性，工況選用天然、暴雨兩種工況。根據土工試驗成果表，結合地區經驗，選取以下參數（表1）計算，計算結果見表2。

通過計算結果可知：滑坡在天然工況下處于穩定狀態，暴雨（飽和）工況下處于不穩定狀態，由于滑坡所處區域為強降雨多發區，結合滑坡的實際變形特征、強變形區變化特征及暴雨工況下的不穩定狀態，因此暴雨時加之其他外因誘發作用下發生滑坡失穩的可能性大。

3.2 數值模擬及趨勢預測

為探討滑坡在不同條件下不同部位的應力——應變關系及降雨入滲導致滑坡失穩等變形規律，利用Geo-slope/seep軟件對滑坡主滑剖面進行了模擬，得出了該滑坡在天然狀態和暴雨條件下兩種工況的可能破壞形式。滑體土采用飽和剪強度參數，而地表降雨入滲深度有限，滑床土體均采用未擾動強度參數，天然工況下及地表降雨條件下模型見圖4、5，數值模擬結果見圖6、7。

天然狀態下，模擬結果顯示，滑坡變形位移很小，僅僅達到cm級。最大總應力及最大剪應變與最大位移部位一致，但是均很小。剪應變主要集中在滑坡后緣位置。整體來看，滑坡整體變形趨勢比較小。這與穩定性驗算及現場調查分析結果是一致的，首先坡體相對較薄，可提供的下滑力不大，而且坡腳處比較平緩，沒有足夠的臨空條件，因此天然工況下坡體再次向下滑動的可能性很小。

通過有限元模擬暴雨工況下，滑坡中的水分入滲以及應力應變情況，考慮降雨后，隨著水分入滲的過程，滑坡的位移（10cm級）、應力和應變特征與天然狀態有較大變化，剪應變范圍明顯增大，并向滑體中部擴散，滑坡的穩定系數明顯下降，這種模擬結果表明，持續降雨對滑坡體的整體穩定性有較大影響，滑坡有局部下滑的可能性較大。

4. 結論

（1）該堆積層滑坡位于山坡坡腳與河流窄階地的接觸地帶，地形地貌以及臨空面的空間位置決定其容易失穩變形。

（2）該滑坡滑帶為強風化千枚巖與碎石土交界處，滑帶土巖土體參數較低，在天然工況下保持穩定狀態，發生整體滑動的可能性小。

（3）暴雨入滲不僅使得滑體巖土參數降低，更使得滑帶土參數大幅度降低。

（4）隨著暴雨的入滲，滑坡位移、應力和應變特征與天然工況下有明顯的變化，剪應變范圍明顯增大并向滑體中部擴大，導致滑坡穩定性明顯下降，滑坡整體不穩定，局部失穩的可能性大。

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