雅安市寶興縣海子棠滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施

文/舒述安 四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川德陽 618000

近年來，隨著人類工程活動的范圍不斷擴(kuò)大，山地自然生態(tài)的平衡逐漸被打破。隨之而來的山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害也越發(fā)成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展和民生穩(wěn)定的一大因素，特別是滑坡。西南山區(qū)因其復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造和區(qū)域地質(zhì)環(huán)境，滑坡地質(zhì)災(zāi)害尤為發(fā)育。受“4.20 地震”影響，雅安及周邊區(qū)域山地出現(xiàn)了大范圍的次生地質(zhì)災(zāi)害體[1]。強(qiáng)烈的地震動導(dǎo)致山體邊坡在能量傳遞和釋放的過程中產(chǎn)生了大量的裂隙，為滑坡的發(fā)育提供了便利條件。這類滑坡以中小型淺層滑坡為主，發(fā)育快，變形明顯，威脅性強(qiáng)，因予及時防治。

本文依據(jù)雅安市寶興縣隴東鎮(zhèn)新江村海子棠組海子棠滑坡區(qū)域地質(zhì)調(diào)查結(jié)果、工程地質(zhì)勘探成果，結(jié)合室內(nèi)外試驗結(jié)果，從滑坡地質(zhì)背景、坡體變形特征、監(jiān)測數(shù)據(jù)分析等方面分析滑坡體變形破壞模式，評價滑坡體穩(wěn)定性，并提出針對性的防治措施建議。

1、滑坡工程地質(zhì)背景

寶興縣隴東鎮(zhèn)新江村海子棠組海子棠滑坡位于寶興縣隴東鎮(zhèn)新江村海子棠組境內(nèi)，距離隴東鎮(zhèn)約3km，滑坡發(fā)育于侵蝕中高山斜坡中部。滑坡中心點地理坐標(biāo)為：北緯30 °28′07″，東經(jīng)102 °41′34″。滑坡左、右兩側(cè)以山脊為界，后側(cè)以張拉裂縫、滑塌變形和斜坡陡緩交界為界，前緣至坡下陡緩交界為界。滑坡主滑方向約321 °，后緣高程約1482m，前緣高程約1411m，相對高差約71m。該滑坡平面形態(tài)呈舌形，整體呈前后緣較陡、中部平緩的特征，前緣坡度在30 °～40 °，后緣坡度約20 °，局部在40 °以上，中部坡度在4 °～10 °。橫向地形中間微凹，兩側(cè)高，呈簸箕狀。滑坡體上主要為耕地分布，前緣部分為林地；滑坡右部分布有13 戶居民(圖1)。

圖1 海子棠滑坡工程地質(zhì)平面圖

滑坡坡體物質(zhì)主要為全新統(tǒng)崩坡積（Q4col+dl）層演化而成，滑坡區(qū)域為塊碎石土，由坡體上崩坡積層滑動、堆積而成，淺灰、灰黃色，結(jié)構(gòu)松散～稍密，稍濕，碎石含量占50～70%，塊石含量約為10%，碎石粒徑一般為3～15cm，塊石粒徑一般為20～40cm，成分以灰?guī)r、石英巖為主，次為白云巖，多呈棱角狀，灰黃色粉質(zhì)粘土充填。厚度8～14m，平均厚度約11m；根據(jù)地面調(diào)查和槽探、鉆探資料分析，滑坡主滑方向為321 °，滑動面為折線狀，滑面傾角一般在10～20 °，后緣部分滑面傾角在20～38°，滑面埋深6.0～11.8m，該滑坡滑面形態(tài)大部分受基巖埋藏頂面控制。因基巖為灰?guī)r，有一定的隔水性，滑帶土為基巖強(qiáng)風(fēng)化后的含碎石粉質(zhì)粘土，厚20～50cm，為可塑-軟塑，稍濕，該層具連續(xù)性；根據(jù)鉆孔揭露滑床主要為泥盆系中統(tǒng)（D2）灰?guī)r、白云巖，局部夾炭質(zhì)頁巖，巖性較為單一。巖層產(chǎn)狀334 °∠48 °，受區(qū)域構(gòu)造和趕羊溝斷裂作用，巖體破碎，強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r強(qiáng)度較低。

滑坡區(qū)在區(qū)域構(gòu)造上位于青藏滇緬印尼巨型“歹字型”構(gòu)造和新華夏系川西構(gòu)造帶的交接、歸并部位，并受到華夏系龍門山構(gòu)造帶南端余尾的影響，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂較為發(fā)育，主要構(gòu)造形跡有：新華夏構(gòu)造體系的石滓向斜、羊子嶺背斜、天鳳背斜和花灘斷裂；歹字型構(gòu)造體系的大相嶺背斜、碗旦坪背斜、保新～凰儀斷裂和青龍斷裂；香爐山弧形構(gòu)造體系的紫路村～橫香崗背斜、濫池溝～三合向斜、新溝～新廟～前陽向斜、滎河場～河谷坪背斜以及三合斷裂。滑坡區(qū)區(qū)域地震設(shè)防基本烈度為Ⅶ度，設(shè)計基本地震加速度為0.15g。

2、滑坡變形破壞特征與成因機(jī)制

2.1 滑坡變形特征及破壞模式

圖2 滑坡前部房屋院墻基礎(chǔ)開裂、外傾

滑坡寬100～140m，滑坡縱長210-270m，該滑坡平面形態(tài)呈舌形，面積約4.43×104m2，滑 體 厚8～14m，平 均 厚11m，體積約48.73×104m3。該滑坡無明顯剪出口，滑坡體前緣變形強(qiáng)烈并伴有滑塌、裂縫發(fā)育，具體變形特征為：滑坡前部左側(cè)產(chǎn)生局部坍塌，長70m 范圍內(nèi)發(fā)生下錯，產(chǎn)生多級下錯，形成高約0.3～1.0m 的多級錯落坎；滑坡前部右側(cè)目前耕地內(nèi)有不同程度開裂變形（裂縫L1、L2），裂縫寬約5～30cm；滑坡中部地面開裂（裂縫L5），裂縫寬約2～5cm，中部坡體下錯0.3～0.6m，錯落坎長約80m，右側(cè)村道及房屋也產(chǎn)生不同程度開裂，貫穿長度一般為3～15m（裂縫L3、L4、L6、L7、L8、L9），裂縫寬約1～10cm，局部房屋發(fā)生前移、基礎(chǔ)開裂和前傾等（圖2）；滑坡后部左、右兩側(cè)均發(fā)生了不同程度的下錯或滑塌，后緣右側(cè)出現(xiàn)寬約20m 的錯落坎，坎高約0.5～1.5m，后緣房屋明顯變形，后部修建的排水溝局部變形。

從滑坡特征表現(xiàn)看，滑坡前緣多次滑塌，形成多處裂縫和錯落坎，前緣未見明顯剪出口，據(jù)此分析，滑坡目前處于蠕動變形階段[2]，但該滑坡變形不斷加劇，在降雨或地震的作用下，前緣變形牽引滑坡中后部滑體滑移，可能產(chǎn)生整體滑移破壞。從變形機(jī)理上看，該滑坡為牽引式滑坡，按滑體土物質(zhì)組成及規(guī)模分類屬于中型堆積層滑坡[3]。

2.2 滑坡成因機(jī)制

滑坡體是天然巖土體在一定的地質(zhì)背景條件下受地震、降雨、人工活動等綜合因素作用而導(dǎo)致的產(chǎn)物。海子棠滑坡的形成原因亦可歸結(jié)為內(nèi)在因素和外在因素的綜合作用。

內(nèi)在因素：（1）從地形地貌看，滑坡區(qū)地貌屬構(gòu)造侵蝕中高山區(qū)，地處斜坡上，滑坡前、后緣相對高差約達(dá)70m，后緣斜坡地形縱坡較陡，橫向地形中間微凹，兩側(cè)高，呈簸箕狀地形有利于地表水、地下水的匯集，滑坡前緣為30 °～50 °的陡坡，高差大，為滑坡的形成提供了良好的地勢條件；（2）從地層巖性看，滑坡區(qū)由于特定的自然地質(zhì)環(huán)境，形成了較厚的第四系松散堆積層，其巖性主要為塊碎石土、粉質(zhì)粘土充填，其厚度在7～14 米，多具架空，透水性較強(qiáng)，力學(xué)性質(zhì)較差，多數(shù)基巖頂面為粉質(zhì)粘土軟弱層，為滑坡的形成奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)，也是該滑坡形成的重要條件；（3）從地質(zhì)構(gòu)造和水位地質(zhì)看，該區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂較為發(fā)育，且滑坡區(qū)有一自然水溝從滑坡體右側(cè)貫穿，該水溝為常年流水水溝，流量約7～60升/秒，溝水易滲入滑體內(nèi)，沿基覆界面徑流，從而軟化滑帶土，該水溝的滲漏對滑坡體的穩(wěn)定性有不利影響。

外在因素：（1）人為因素，滑坡區(qū)墾殖率高，百姓的耕種活動使斜坡表層松散土體更易于大氣降水的入滲，軟化土體并增加滑坡體重量，其抗剪強(qiáng)度降低，從而誘發(fā)滑坡的形成；（2）地震因素，地震使滑坡巖土體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度弱化，破壞了巖土體內(nèi)部力學(xué)平衡，致使滑坡變形加劇[4]。現(xiàn)場調(diào)查，滑坡體上的裂縫多處出現(xiàn)在“4.20”地震后，在“4.20”地震作用下滑坡明顯變形加劇，表明該滑坡變形受地震的影響明顯，所以，地震是滑坡形成的重要因素之一；（3）降雨因素，滑坡區(qū)雨量充沛，暴雨強(qiáng)度大，多年平均降雨量1101.5mm，最大年降雨量為1279.0mm，最大日降雨量達(dá)123.5mm，降水分配很不均勻，70%以上集中在6、7、8 三個月，豐富而集中的降水，較多的局地大雨和暴雨出現(xiàn)，較大的暴雨強(qiáng)度，為滑坡形成提供了充足的水源條件。根據(jù)氣象資料，2010年8月和2013年8月寶興縣隴東鎮(zhèn)普降暴雨，海子棠滑坡在該兩次強(qiáng)降雨期間變形均有明顯加劇，并發(fā)生局部滑塌。因此，降雨是滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素。

綜上，地形地貌、地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件是海子棠滑坡內(nèi)在的控制因素，而后期的地震、降雨及人類工程活動等不利因素為其外在誘發(fā)因素。外在因素中前期以降雨為主，后期地震和降雨累進(jìn)破壞，降雨為其變形破壞的主要誘發(fā)因素。

3、滑坡穩(wěn)定性分析與防治措施建議

3.1 計算參數(shù)選取

根據(jù)現(xiàn)場勘查及室內(nèi)、外試驗結(jié)果可知，滑土體物質(zhì)組成主要為塊碎石土，結(jié)合工程經(jīng)驗，確定其天然重度為20.00kN/m，飽和重度為21.00kN/m；滑帶土物質(zhì)組成主要為含碎石粉質(zhì)粘土，天然重度為19.00kN/m，飽和重度為19.80kN/m；滑坡體上分布有公路和房屋，穩(wěn)定性分析計算中公路荷載按20kPa、房屋荷載按20kPa 考慮；降雨強(qiáng)度考慮為重現(xiàn)期20年一遇暴雨。

抗剪強(qiáng)度參數(shù)C、Φ取值以試驗值和工程類比經(jīng)驗值為參考，按反算取值確定[5]（表1），用以計算滑坡穩(wěn)定性。

表1 滑體巖土體物理力學(xué)參數(shù)

3.2 滑坡體穩(wěn)定性定量計算

結(jié)合滑坡區(qū)地形地貌、坡體變形特征，選取海子棠滑坡典型剖面1-1′剖面來分析，綜合考慮降雨、地震以及人類工程活動等各種影響因素，采用不平衡推力傳遞系數(shù)法[6]，對該剖面上整體滑面（滑面1）和前部強(qiáng)變形區(qū)潛在滑面（滑面2）在不同工況下的穩(wěn)定性分別進(jìn)行計算，并求出相應(yīng)的穩(wěn)定性系數(shù)，計算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果

計算結(jié)果表明：滑坡整體在天然狀態(tài)下，穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在地震作用下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；前部強(qiáng)變形區(qū)在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在地震作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

滑坡穩(wěn)定性定量計算結(jié)果與現(xiàn)場調(diào)查的結(jié)論基本吻合，滑坡整體目前處于蠕滑變形階段，坡體前部強(qiáng)變形區(qū)多處滑塌、錯落，在強(qiáng)降雨和地震等外動力作用下將加速變形，向后逐級牽引導(dǎo)致坡體整體失穩(wěn)下滑，威脅坡體上及周邊13 戶60 人的生命財產(chǎn)安全、以及村道等。

3.3 滑坡防治措施建議

根據(jù)滑坡變形特征、空間形態(tài)特征和保護(hù)對象分布情況，建議采取“抗滑樁支擋+截水溝”的綜合治理措施[7]。具體布置為：（1）抗滑樁，分兩種樁型設(shè)置，分別為A 型樁、B 型樁。A 型抗滑樁設(shè)置于滑坡前緣右側(cè)3-3'剖面段，共4根，截面尺寸1.2m×1.5m，設(shè)計樁長22m，為C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。B 型抗滑樁設(shè)置于滑坡前緣右側(cè)2-2'剖面段，共8 根，截面尺寸1.2m ×1.5m，設(shè)計樁長18m，為C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；（2）截排水溝，沿滑坡后緣設(shè)置1 條截水溝，長192m。截水溝采用C20 混凝土結(jié)構(gòu)。

結(jié)論：

（1）通過現(xiàn)場勘察和監(jiān)測，查明了海子棠滑坡體的變形特征：滑坡前部變形強(qiáng)烈，前緣多次滑塌，形成多處裂縫和錯落坎，前緣未見明顯剪出口；坡體其它部位可見不同程度的次級錯落和裂縫發(fā)育。

（2）結(jié)合滑坡區(qū)的地質(zhì)條件及坡體變形特征，確定海子棠滑坡為“中型土質(zhì)牽引式滑坡”。

（3）海子棠滑坡的形成內(nèi)因是：簸箕狀地形有利匯水，松散的坡體碎塊石土及軟弱夾層易受外力破壞，滑坡區(qū)發(fā)育的地下水系不利于坡體穩(wěn)定；其形成外因是：坡上人類活動對坡體土形成持續(xù)擾動并增加了坡體自重，“4.20”地震作用及后續(xù)余震導(dǎo)致坡體結(jié)構(gòu)破壞更加嚴(yán)重，持續(xù)集中的強(qiáng)降雨入滲使得坡體土及滑帶土體物理力學(xué)強(qiáng)度降低，滑面逐漸貫通。降雨是海子棠滑坡形成的主要誘因。

（4）采用極限平衡法計算滑坡穩(wěn)定性，得出滑坡整體在天然狀態(tài)下，穩(wěn)定系數(shù)均大于1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在地震作用下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；前部強(qiáng)變形區(qū)在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在地震作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（5）因其對坡體上及周邊居民的生命財產(chǎn)安全具有較強(qiáng)威脅，對海子棠滑坡建議采取“抗滑樁支擋+截水溝”的綜合治理措施。