老街三社滑坡穩定性分析及防治措施建議

(1.四川省煤田地質工程勘察設計研究院 四川 成都 610000) (2.四川省涼山彝族自治州會東縣地質環境監測站 四川 會東 615200)

老街村3社滑坡位于會東縣會東鎮老街3社。滑坡坡腳地理坐標為北緯26°37′33.72″；東經102°34′32.97″。地處會東縣城城區，位于老街小河左岸，屬縣城規劃區老街古鎮風貌景觀打造區域，會東縣距成都市約850km，會東縣～會理縣S310省道從滑坡坡腳通過。

老街村3社滑坡其一旦失穩破壞將直接威脅坡腳會東鎮老街3社規劃區16戶65人、汽修廠以及租住在此的流動人口約450人，共約515余人的生命財產安全及前緣省道S310過往車輛安全，威脅財產即潛在經濟損失達1500萬元。因此開展該地質災害評估分析是必要的。

一、滑坡的基本特征及工程地質條件

勘查區內出露的基巖主要是侏羅系中統新村組(J2x)砂巖，灰色，主要由石英、長石、少量云母等礦物組成，中粒結構，中厚～厚層狀構造，鈣質膠結，錘擊聲啞。滑坡坡腳地形陡緩交界處及崩塌危巖帶出露多。產狀為52°∠69°，巖土類別為Ⅳ類

二、滑坡的成因及形成機制分析

(一)滑坡形成成因及機制

滑坡的形成與其地層巖性、地形地貌、地表水、地下水及人類生產活動密切相關。勘查區內第四系松散堆積物的存在，為滑坡的形成提供了物質基礎。在滑坡區域內，以含碎石粉質粘土為主，淺表塊石含量較重，結構較疏松，在暴雨作用下，粉質粘土的內聚力和內摩擦角急劇減小，易形成滑坡，是滑坡形成的物質因素；該地段地形縱向坡度平均38°，地勢較陡，且前緣坡腳由于人為活動，在民房背后形成陡坎，較陡的地勢和前緣分布的臨空面是滑坡形成的地形地貌條件；水的作用是滑坡形成的誘發因素，在雨季時勘查區內降雨量大而集中，地表水容易沿碎石(含粉質黏土)下滲，從而降低了土體的抗剪強度，增加了土體自身的重量，并產生動水壓力等，因此是滑坡暴發的決定性因素。而人類的生產活動，改變坡體原有地形，破壞斜坡原有應力平衡狀態，為滑坡形成提供有利條件。

(二)滑坡破壞模式分析

根據本次勘查，滑坡是在暴雨作用下發生變形，且從變形跡象來看，后緣的拉張主裂縫、中部地表裂縫也為拉張性質、前緣及剪出口垮塌變形等，結合坡體及剪出口村民開挖臨空面，綜合判斷該滑坡為牽引式滑坡。另據宏觀判斷會東縣老街村3社滑坡于2008年9月開始發生變形，2013年6月暴雨作用下變形加劇，發生大規模垮塌變形，在至今的每次降雨后，坡體均會有不同程度的微小變形，若遇到連續強降雨，極可能再次發生大規模滑移變形。

根據以上定性分析，認為該滑坡在天然狀態下處于穩定狀態，在暴雨及地震工況下處于不穩定至基本穩定狀態。

三、滑坡穩定性計算及評價

(一)計算模型及工況組合

計算目的是為滑坡穩定性評價及防治提供依據。根據該滑坡的破壞模型，采用綜合野外與室內分析的滑面即軟弱面來計算，滑面呈折線形，故穩定計算采用折線型滑動面計算模型。

根據本次勘查可知，坡體上無建筑，可不考慮建筑荷載；滑坡不被水淹沒，不考慮水淹沒的影響；因坡體物質松散，滲水性比較強，可不考慮動靜水壓力對滑坡的影響；坡體內無穩定地下水位，不考慮地下水的影響；該區地震設防烈度為7度；本區降雨季節雨量集中，要考慮暴雨對滑體加載及對滑帶軟化的影響，由于該滑坡造成的潛在經濟損失為1500萬元，根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T0219-2006),其防治工程級別屬Ⅱ級，對應暴雨強度按20年的重現期計。經以上分析綜合本滑坡特征及其各種荷載情況，本次選定如下幾種工況計算評價滑坡穩定性。(1)工況1：自重(天然狀況)；(2)工況2：自重+暴雨(坡體1/3飽水)；(3)工況3：自重+地震。

通過鉆孔資料和野外變形調查，系統分析滑坡內軟弱帶、巖性分界面和已有變形破壞跡象，推測出滑坡滑帶，并對滑坡4條縱剖面分別進行三種工況下的滑坡穩定性計算分析，滑坡推力計算模型見滑坡推力計算附表后附圖。

(二)計算方法

本次滑坡計算采用傳遞系數法計算滑坡穩定性系數及剩余下滑推力。

1.穩定性系數計算公式

式中：

Rn=(Wn((1-ru)cosαn-Asinαn)-RDn)tgφ CnLn

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+TDn

式中：

ψj—第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數(j=i)；ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1；Wi—第i條塊的重量(KN/m)；Ci—第i條塊內聚力(KPa)；Φi—第i條塊內摩擦角(°)；Li—第i條塊滑面長度(m)；αi—第i條塊滑面傾角(°)；βi—第i條塊地下水線與滑面的夾角(°)；A—地震加速度(重力加速度g)；Kj—穩定系數。

2.剩余下滑推力計算公式選擇

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-R1i

滑坡推力計算模型圖1所示。

圖1 滑坡推力計算模型

其中：

傳遞系數：ψ=Cos(ai-1-ai)-Sin(ai-1-ai)tanφi

下滑力：Ti=Wisinαi+Acosαi

抗滑力：Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)+CiLi

式中：Pi—第i條塊推力(KN/m)；Pi-1—第i條塊的剩余下滑力(KN/m)；Wi—第i條塊的重量(KN)；Ci、ψi—第i塊的內聚力(KPa)及內摩擦角(°)；Li—第i條塊長度(m)；ai—第i塊的滑面傾角(°)；A—地震加速度(重力加速度g)；Ks—設計安全系數。

(三)計算參數

本次分析主要采用如下途徑選取巖土物理力學參數：(1)根據勘查試驗結果確定；(2)滑帶土多次反演試算至與實際的地質情況對比達到基本吻合。

經現場大重度試驗可知：滑體土天然重度為19.1kN/m3；在已知天然重度基礎上，根據巖土體物理力學參數經驗值，本次滑體土飽和重度建議值21.2kN/m3。

根據試驗結果，結合反演分析結果，并綜合考慮滑坡宏觀穩定性分析，最終綜合確定滑坡穩定性計算巖土體物理力學參數值，見表3-1。

表1 滑坡巖土體物理力學性質指標取值表

(四)計算結果及評價

1.滑坡坡穩定性計算與結果評述

根據《滑坡防治工程勘查規范》第12.4.6條的規定，滑坡穩定狀態應根據其穩定系數按表3-2確定。

表2 滑坡穩定狀態劃分

2.設計安全系數取值

結合滑坡威脅對象、潛在受災損失等，根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》(DZ/T0219-2006)相關技術要求，該滑坡防治工程等級為Ⅱ級，計算推力時設計安全系數Ks取值見下表。

表3 滑坡設計安全按系數取值

3.計算結果

按照上述工況及方法進行滑坡穩定性計算，現將計算結果匯總于下表。

表4 滑坡穩定性計算成果

(五)滑坡變形發展趨勢分析

滑坡演化發展的過程顯示坡體總是具有從高位能向低位能轉化的趨勢，滑坡暴發時右前緣大面積垮塌，并在后緣形成橫向貫通拉裂縫，并形成下錯達1.2m，滑坡右側的位能已得到了一定的釋放，但左側坡體物質并未整體下滑，且滑坡前緣還有較陡的臨空面條件，結合滑坡穩定性定量計算分析，本次滑坡在天然工況下處于穩定狀態，在暴雨工況下處于不穩定-欠穩定狀態，在天然+地震工況下處于基本穩定狀態。

滑坡穩定性分析結果表明，滑坡在暴雨工況下，極有可能沿滑面產生滑坡。經過敏感因素分析，滑坡穩定性對Φ值的敏感度較高，暴雨對滑坡的誘發至關重要。綜上分析得本次滑坡在暴雨工況下還有很大的滑動趨勢。

三、滑坡防治工程建議

通過計算得知，老街3社滑坡在暴雨工況下處于不穩定-欠穩定狀態。鑒于該滑坡可能繼續造成嚴重人員傷亡和重大財產損失，建議對該滑坡進行綜合治理，在對滑坡進行樁板支擋的同時，為防止滑坡體次級剪出，在板后采用碎塊石土回填反壓，由于該地質災害點的治理應考慮災害點地處縣城城區，治理工程不僅安全性要求極高，而且應當與會東縣城老街古鎮風貌緊密結合，與環境協調一致，治理工程應當成為景觀的一個有機組成部分。因此防護工程應配有相應綠化工程。