石棉縣某昔格達地層滑坡防治對策探討

覃 亮， 楊學之， 王海波

(四川省地質礦產勘查開發局 成都水文地質工程地質中心, 四川 成都 610081)

石棉縣某昔格達地層滑坡防治對策探討

覃 亮， 楊學之， 王海波

(四川省地質礦產勘查開發局 成都水文地質工程地質中心, 四川 成都 610081)

以石棉縣一處昔格達地層滑坡為例，結合其所處地質環境條件，根據滑坡基本特征，進行了滑坡穩定性評價，論述了其滑坡成因機制，同時，提出了采用“整體防護+局部支擋”的思路對滑坡進行治理.

滑坡;昔格達組;穩定性;防治對策

0 引 言

在四川攀西地區廣泛分布河湖相沉積半成巖昔格達組地層，該地層壓縮性強，遇降雨易軟化，屬易滑地層.科研人員對此類地質構造進行了相關的研究，并取得了大量的研究成果[1-5].由于石棉縣莫家崗滑坡發育于昔格達組地層中，其地層的力學性質極不穩定，本研究在已有研究基礎上，探析了該滑坡工程地質特征及防治對策，擬為當地政府的規劃建設提供科學依據.

1 工程地質環境概況

作為研究對象的莫家崗滑坡位于四川雅安石棉縣，剖面形態為階梯狀，總體坡度約16 °，為中型淺層土質滑坡.滑坡最初發生于2008年汛期，2009～2015年雨季期間，研究區斜坡均發生了不同程度的變形.

1.1 氣象水文

研究區位于大渡河左岸，屬亞熱帶季風氣候，平均年降水量為1 200.9 mm，降水主要集中在每年5～9月份，占全年降水量的86.4%.據計算，研究區內最大日降雨量為185.9 mm，最大小時雨量為81.5 mm，10 min雨強為26.7 mm，這種高強度降雨在時間分布上不均勻，多形成大～暴雨和局部暴雨，為誘發滑坡、崩塌等地質災害的重要因素.

1.2 地形地貌

研究區地處構造、剝蝕中切割中山緩脊寬谷地貌，總體上谷坡和山坡坡度均大于30 °，山脊呈長垣狀，溝谷呈“V”字型，切割深度500～1 000 m，地形陡峻，地形臨空條件發育，為滑坡、不穩定斜坡等不良地質現象的發育提供了有利條件.

1.3 地層巖性

研究區出露地層主要為第四系殘坡積層及第三系昔格達組基巖，具體為：

2)第三系中統昔格達組(N2x).主要為褐色粉砂巖、黏土巖，具有成巖低，結構構造不均一，富含黏粒及黏土礦物，壓縮性較強，遇水軟化，脫水崩解等特點.

1.4 地質構造與地震

相關研究表明，莫家崗滑坡附近無大型褶皺或斷裂發育.根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306-2015)，研究區地震基本烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.2 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s.

1.5 人類工程活動

研究區內總體上人類工程活動較為頻繁，人類工程活動主要包括農耕、房屋建設和削坡修路.工程建設改變了研究區斜坡原有排水系統，對斜坡穩定狀態影響較大，可能會引發地質災害.

2 滑坡基本特征

2.1 邊界和形態特征

研究區滑坡發育在大渡河支流獅子河左岸，主滑方向184 °，后緣有明顯的下錯現象，呈典型的圈椅狀，剖面形態為凹形，前后緣高差約100 m，總體坡度約16 °，剖面形態呈階梯狀.滑坡橫向寬約440 m，縱向長約340 m，厚1.0～7.0 m，體積約3.5×105m3，由圖1可見，滑坡邊界特征明顯，后緣發育有下錯形成的陡坎或張拉裂縫，兩側可見明顯的側邊界，右側以剪切裂縫為界，左側以小沖溝為界，前緣以獅子河左岸為界.受巖土體不等速變形的影響，滑坡體后緣(北側)下錯形成陡坎，陡坎高0.3～0.7 m不等，坡度約60 °；右側(西北側)邊界發育有長約40 m的剪切裂縫；左側(東側)邊界為小型沖溝，受滑坡巖土體不均勻變形影響，沖溝中原有排水溝受損嚴重；前緣(南側)為獅子河河谷.

為中型淺層土質滑坡(見圖1).

圖1 滑坡區工程地質平面圖

2.2 變形破壞特征

研究區滑坡最早發生于2008年汛期，降雨導致斜坡后緣巖土體發生強烈變形下錯，下錯最大高度約1.0 m，下錯致使后緣一間房屋受損.2012年雨季，斜坡后緣再次發生明顯變形，產生張拉裂縫，裂縫長約50 m，張開0.05～0.7 m，充填碎石土、植物根系等，錯開高差0～0.5m，呈圓弧形，總體走向245 °.

2013年7月受暴雨影響，斜坡發生進一步強烈變形.受變形影響，附近村道路基出現不均勻沉降，致使路面開裂，形成局部錯臺，同時，變形還引起斜坡原有排水溝受損，其裂縫下錯高度約0.3 m，總體走向92 °，屬張拉裂縫.受降雨等因素影響，斜坡中下部變形也十分明顯，附近鄉村公路受路基出現不均勻沉降，路面大面積開裂，出現區域性裂縫，一條長約16 m，寬約4 m，總體走向105 °，另一條長約18 m，寬約3.5 m，總體走向70 °.2013年強降雨導致斜坡中部產生張拉裂縫，長約32m，張開0～0.1 m，充填碎塊石土，可見明顯下錯，最大下錯高度約0.5 m，總體走向93 °.

2014年7月2日，研究區突降暴雨，最大雨量達50 mm/h，暴雨持續近2 h，強降雨致使斜坡局部(原有1#擋墻南側)強烈變形，局部失穩破壞，發生小型滑塌，滑塌縱向長約47 m，寬約15 m，厚1～4 m，方量約2 000 m3，主滑方向245 °，總體坡度約15 °，屬牽引式淺層土質滑塌.伴隨斜坡局部滑塌，在其后緣產生張拉裂縫，長約9 m，張開0～0.15 m，充填植物根系，深約0.2 m，有較明顯的下錯，最大下錯距離約0.2 m，走向150 °.伴隨局部滑塌，在滑塌體北側，原有1#擋墻南側之間斜坡也發生明顯的變形，變形致使該段斜坡體上原有排水溝被土體擠壓而嚴重受損.

2014年8月，研究區再次持續強降雨，斜坡體多處發生變形.受下部斜坡土體滑塌及降雨等影響，原有1#擋墻發生明顯拉裂變形，而局部受損.斜坡后緣產生張拉裂縫，裂縫長約6 m，張開0～0.1 m，充填夾碎石粉質黏土及植物根系，無明顯下錯，走向30 °.原有小路發生明顯沉降及破壞，小路內側排水溝被土體嚴重擠壓.

2.3 滑坡體結構特征

根據野外地質調查及淺井、探槽和鉆孔揭露的地質條件，滑坡體結構如圖2所示.

圖2 滑坡典型工程地質剖面圖

2)滑帶.位于第四系松散覆蓋層與下覆第三系中統昔格達組(N2x)粉砂巖界面處及松散層內錯動帶.滑帶土為松散覆蓋層與基巖界面上的黃褐色粉質黏土，厚約20 cm，稍濕，硬塑，含水量高，壓縮性較強.

3)滑床.第三系中統昔格達組(N2x)，褐色或黃褐色粉砂巖，強風化層約3 m，產狀145 °∠2 °，節理裂隙較為發育，主要裂隙產狀為210 °∠26 °，100 °∠11 °，無充填.

2.4 滑坡危害性分析

根據滑坡危害對象的重要性和災害損失程度，按照《滑坡防治工程勘查規范》表6危害對象等級劃分[6]，本研究將該滑坡區危害對象等級劃分為Ⅲ級.

3 穩定性計算和評價

3.1 計算方法與工況

本研究采用基于極限平衡理論的條分法和傳遞系數法分3種工況計算研究區滑坡的穩定系數和剩余下滑力[6-7].

1)工況Ⅰ(天然工況).現狀條件下滑體處于1/3～1/2飽水狀態，荷載組合為：自重+天然狀態地下水.

2)工況Ⅱ(暴雨工況).按滑體1/2～2/3飽水狀態，荷載組合為：自重+暴雨狀態地下水.

3)工況Ⅲ(地震工況).按現狀條件疊加地震荷載，荷載組合為：自重+天然狀態地下水+地震.

3.2 計算參數取值

滑體土計算參數主要根據取巖土試驗結果，采用數理統計分析確定.滑體土天然重度取18.46 kN/m3；飽和重度取19.26 kN/m3.

滑帶土計算參數在統計土工試驗數據的基礎上，可參考參數反演結果，類比類似案例的滑坡穩定性計算參數來綜合確定：天然狀態c值取8.65 kPa，?值12.63 °；飽和狀態c值取7.58 kPa，?值取11.87 °.

3.3 計算結果及穩定性分析

滑坡典型剖面穩定性計算結果如表1所示.

表1 滑坡典型剖面穩定性計算及評價結果

由表1可知，滑坡體在天然工況(I工況)下，處于穩定狀態；滑坡體在暴雨工況(II工況)與地震工況(III工況)下，均處于欠穩定狀態.工況II下，滑坡剩余下滑力為121.99 kN/m，工況Ⅲ下，滑坡剩余下滑力為135.96 kN/m.

4 滑坡成因機制分析

4.1 滑坡發育的基礎條件

1)地形地貌.研究區縱向上呈階梯狀斜坡地貌，地形臨空條件發育，為滑坡發育提供了有利的地形條件.

2)斜坡結構.研究區為順向斜坡結構，且結構面傾角小于或接近斜坡坡度，屬易發生滑坡的斜坡結構類型.

3)工程地質條件.研究區表層分布第四系全新統松散巖類殘坡積粉質黏土地層，出露基巖為第三系中統昔格達組(N2x)粉砂巖，屬極軟巖類.松散巖類結構松散，屬易滑地層，不利條件下易沿基覆界面發生滑動變形.而極軟巖類粉砂巖，層理近水平，裂隙較發育，泥質膠結，固結狀態差，遇水易軟化、崩解，抗風化能力差，遇水后其力學性質指標迅速降低，因此該地層結構組成的邊坡易發生滑坡等不良地質現象.

4)水文地質.研究區由于松散堆積層結構不均勻，局部碎塊石土常含有較為豐富的上層滯水，且滑坡區主要為地下水徑流排泄區，地下水活動較為強烈，特別是當地下水沿基覆界面徑流，或當基巖裂隙水水位抬升，裂隙水壓力增大時，成為引起滑坡變形的重要因素.

由于研究區具備上述4個方面滑坡發育的基礎地質條件，一旦降雨等不利因素具備，即可能引發滑坡地質災害的發生.

4.2 主要引發因素分析

據調查，研究區2008年汛期持續降雨，降雨量大，持續時間長，受其影響，滑坡區表層第四系松散殘坡積粉質黏土均處于飽水狀態，孔隙水壓力上升，巖土體有效應力降低，巖土體c、?值急劇減小，抗剪強度嚴重降低.孔隙水使滑體重度增大，且明顯增大了下滑力，同時，降雨入滲補給滑坡淺層基巖裂隙水，巖體裂隙水壓力增大，成為加劇滑坡變形的又一荷載，從而引發滑坡后緣局部下錯變形.

2009～2014年雨季，研究區內多次出現歷時長、雨量大的大暴雨，導致滑坡區表層松散堆積體飽水，孔隙水壓力上升，巖土體有效應力降低，巖土體c、?值減小，抗剪強度嚴重降低，抗滑力下降.同時，滑體重度增大，明顯增大了下滑力.另外，降雨入滲補給滑坡淺層基巖裂隙水，巖體裂隙水壓力增大，為滑坡區巖土體增加荷載，最終引發滑坡體出現多處張拉裂縫、排水溝受損嚴重、公路路面大面積拉裂乃至局部滑塌等.

4.3 滑坡力學性質分析

據訪問調查，滑坡啟動時，其變形破壞首先是斜坡中前部發生房屋和斜坡的變形，繼而帶動后緣斜坡巖土體變形，出現張拉裂縫變形及房屋開裂變形等，屬牽引式滑坡.

從滑坡的力學機理分析，由于裂縫的存在，在持續降水條件下，地表水通過牽引變形裂縫下滲到邊坡的更深部，導致坡體產生一定的靜水壓力.另外，地下水浮托力使巖土體有效應力降低，滑面抗剪強度降低，且將巖土體自重增加，致使下部巖土體首先發生變形，因而其啟動時具有牽引式滑坡的特點.

4.4 滑坡形成機制分析

研究區滑坡斜坡所處地形地貌、地層結構決定了殘坡積物結構松散、含水量較高，孔隙度較大，有利于暴雨期間大量降水的下滲，滑坡區受后緣地表降雨作用，大量地表水從斜坡后緣侵入斜坡體內，形成地下水，在后高前低地勢作用下，沿基覆界面運移，地下水不僅軟化消融滑面以上的土體，降低土體抗剪強度，同時還增大了滑體自重，降低了下覆地層抗滑力.

5 防治措施

根據研究區滑坡的變形特征，建議采用“整體防護，局部支擋”的治理思路，選擇“綠化防護+排水溝+局部支擋”等工程手段對斜坡進行治理.

1)綠化防護.在斜坡體上多植樹種草，增加植被覆蓋率.利用植被對降水的截留作用，減緩降水對斜坡的沖刷，減少地表水下滲，進而起到對滑坡進行整體防護的目的.

2)排水溝.研究區滑坡的主要誘因是強降雨，為防止雨水不能及時從坡表排泄，而滲入巖土體中，建議完善斜坡排水體系，根據現場地形地貌條件增設和修復排水溝，減少雨水下滲，保證巖土體抗滑力，維持斜坡穩定性，以達到斜坡整體防護的目的.

3)局部支擋.研究區滑坡影響區范圍大，總體治理難度較大，且治理經費高.因此，建議針對斜坡強烈變形的區域，為保護居民生命財產安全，保障鄉村道路的正常通行能力，對斜坡局部進行支擋，采用局部抗滑樁、擋土墻等工程措施.

6 結 論

本研究根據分析對象的實際情況，結合相關技術規范，得出以下結論：研究區滑坡為受長歷時、強降雨誘發的昔格達地層牽引式滑坡，滑面位于基覆界面部位；滑坡在天然工況下處于穩定狀態，在暴雨及地震工況下屬欠穩定狀態，滑坡最大剩余下滑力為135.96 kN/m；根據災害體基本特征，結合現場實際情況，建議采用“綠化防護+排水溝+局部支擋”等工程手段對滑坡進行治理.

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[6]中華人民共和國國土資源部.滑坡防治工程勘查規范：GB 32864-2016[S].北京:中國標準出版社,2016.

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Discussion on Prevention Countermeasures of Xigeda Strata Landslide in Shimian County

QINLiang,YANGXuezhi,WANGHaibo

(Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, Sichuan Bureau of Geology & Mineral Resources, Chengdu 610081, China)

In this paper,a Xigeda strata landslide in Shimian County is taken as an example.Combined with the geological conditions and according to the basic characteristics of the landslide,the paper evaluates the stability of the landslide,discusses the formation mechanism of the landslide,and finally puts forward the idea of the combination of overall protection and local support for the landslide.

landslide;Xigeda;stability;countermeasures

1004-5422(2017)01-0102-04

2017-02-17.

覃 亮(1988 — )， 男， 碩士， 從事巖土工程與環境地質研究.

P642.22

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