下芹村巖質滑坡變形特征及發展趨勢研究

王蓓蓓

(山西省第二地質工程勘察院，山西侯馬 043011)

1 概述

山西省位于黃土高原西部，由于降雨和人類工程活動等因素的影響誘發的黃土滑坡災害頻發，但巖質滑坡的發生給當地人民生命安全和財產安全帶來的威脅也應該引起足夠重視。在滑坡形成發展過程中，對邊坡變形特性的研究極為重要，因為它可以直接反映邊坡的穩定性和發展趨勢。有些學者［1，2］通過邊坡變形的宏觀監測和測量分析滑坡變形特性，而隨著各種試驗方法和微觀技術的發展，加之滑坡的破壞實質是滑帶土受各種因素的影響發生變形破壞的過程，因此，通過觀測滑帶土的微觀變形機理［3-5］推測反映滑坡的宏觀變形機理也越來越常見，并且取得了很好的效果。

當滑坡處于不穩定狀態，并且由于各種因素的影響可能再次發生滑動，因此對滑坡發展預測的研究也尤為重要，這實際上與滑坡的預警預報密切相關［6］，可以通過監測系統［7，8］以及建立模型［9，10］等方法綜合判定滑坡再次發生的可能。因此，本文以下芹村巖質滑坡為例，通過穩定性分析及變形特性研究，對滑坡的發展趨勢進行變形特性研究，對滑坡的發展趨勢進行預測分析，為滑坡治理設計和防治提供一定依據。

2 滑坡概況

2.1 工程地質條件

2.1.1 地形地貌

該滑坡所處位置位于陽城縣縣城西部，為中低山斜坡地貌。該處總體地勢南高北低，西高東低，其北部為下芹村住宅小區及民房，南側為公安局訓練場。研究區的最高高程為661.5 m，最低高程在滑坡前緣的下芹村住宅小區內，高程 616.2 m，項目區相對高差 45.3 m。

2.1.2 地層巖性

滑坡所處研究區的地層巖性從新到老描述如下:

第四系全新統(Q4):主要由碎石、黃色及黃褐色粉土、粉質粘土組成，為人工雜填土，局部地區會有建筑垃圾、磚屑等出現，厚度 2.0 m～4.7 m。

第四系上更新統(Q3):主要為棕色、紅棕色的粉質粘土，可塑～硬塑，豎直節理發育，厚度 3.2 m～10.3 m。

石炭系上統太原組(C3t):為主要含煤地層之一。主要由灰色、灰黑色泥巖、不同粒徑的砂巖、灰巖及煤層組成。泥巖呈碎屑結構，極破碎，強風化，裂隙發育。厚63.16 m～109.47 m，平均 85.21 m。

2.1.3 人類工程活動

研究區內影響滑坡穩定性的人類工程活動主要為下芹村住宅小區建設和公安局訓練場建設，現敘述如下:

1)滑坡前緣下芹村住宅小區建設。在小區建設中，對山體坡腳進行了人工開挖，并修筑了漿砌石擋墻護坡，高度為4 m，目前較為穩定，但在極端降雨、地震等作用下，可能會發生失穩。

2)滑坡中部農業活動。在滑體中部，當地居民對山地進行了開墾種植，對原有地形地貌進行削坡開挖，改變了原有的地形地貌，使山體形成一些臨空面。

2.2 滑坡基本特征

該滑坡所在的原始斜坡為直線型坡，東西走向陡坎較發育，坎高約1 m～5 m，局部陡坎坡度 50°～70°，平均坡度23°，坡向10°?；缕矫嫘螒B呈“橢圓形”(見圖1)，近似圈椅狀，東西向延伸，主滑方向為10°。滑坡南北長約140 m，東西寬約300 m，平均厚度25 m，滑體體積約105.0×104m3，屬于大型滑坡。

圖1 滑坡全景圖

3 滑坡變形特征及穩定性分析

3.1 滑坡變形特征

根據現場實地調查結合勘查資料、地質資料，將滑坡變形特征總結并分析如下。

3.1.1 滑坡后緣裂縫

滑坡后緣位于山坡南部公安局訓練場，通過野外調查可清楚的觀察到在訓練場周圍及場內有近東西向延伸的張拉裂縫，走向110°～130°，寬約 1 cm～5 cm，在滑坡后緣裂縫處挖探槽，拉張裂縫清晰可見，產狀為31°∠80°(見圖2)。

圖2 滑坡后緣拉張裂縫

3.1.2 坡面變形特征

該滑坡坡面變形嚴重，主要表現為地表裂縫和坡面松散巖體崩落以及局部小滑坡。

滑坡中后部為高陡坡，高差比較大，出露的泥巖在長期風化下強度比較低，加上長期受臨空卸荷影響在滑坡中后部形成了平行等高線的集中卸荷裂隙帶，裂縫寬約20 cm～40 cm。在2017年7月強降雨季節過后，滑坡坡面變形跡象不斷加劇，在坡體上形成了多道垂直滑動方向的平行張拉裂縫，其中滑體中部的拉張裂縫寬度將近40 cm長約140 m，可見深度達到0.6 m(見圖3)。

圖3 滑坡中后部裂縫發展

在滑坡體中部左側部位，出露基巖主要為泥巖，在長期風化作用下極為破碎，由于村民不合理的開挖卸荷導致此處坡面變得比較陡峭，在其自重及強降雨等不利因素下發生了局部的崩塌(見圖4)。

圖4 滑坡的局部崩塌

位于滑坡中后部右側處泥巖風化嚴重，坡度較大，節理裂隙比較發育。在強降雨及長期風化等不利因素下，裂隙不斷加寬加深并貫通，最終導致發生局部小型滑坡?；麻L約16 m，寬約18 m，平面上近似橢圓形，主滑方向為10°，與本滑坡主滑方向基本一致(見圖5)。

圖5 坡體的小型滑坡

3.2 滑坡穩定性計算

結合試驗資料和反分析法綜合確定滑帶土的參數取值，并選取2個合適剖面(如圖6所示)進行天然工況和天然+暴雨工況的穩定性計算，采用不平衡推力傳遞系數法對滑坡的穩定性進行計算，其計算公式如下:

其中，Fs為邊坡穩定性系數;ψj為傳遞系數;Ri為第i個滑塊的抗滑力;Ti為第i個滑塊的下滑力;Ni為第i個滑塊在滑動面上的法向反力;ci為第i個滑塊內聚力標準值;φi為第i個滑塊內摩擦角標準值;li為第i個滑塊滑動面長度;Wi為第i個滑塊的重力;θi為第i個滑塊與水平面的夾角。

根據確定的計算參數和計算剖面分別對滑坡在工況一(自重)、工況二(自重+暴雨)，進行穩定性和推力計算，并對照相關規范確定其穩定性是否滿足要求，滑坡穩定性系數和推力計算成果見表1。

表1 穩定性計算結果

圖6 穩定性計算剖面

4 滑坡發展趨勢預測

根據勘查資料和實地調查結合相關分析，可以得出如下結論:

1)在坡面上垂直節理發育，形成了大大小小的裂隙，裂隙延伸至數米，為降雨等進入滑體內部提供了通道。

2)滑坡后部由于牽引作用也形成拉張裂縫，在長期風化、地表水滲透作用下，裂隙不斷加寬加深。

3)滑坡中前緣的泥巖在雨水長期浸泡下強度大大降低，久而久之泥巖層間軟弱夾層逐步形成(初步推測為潛在滑移面)，并且在滑坡前緣處裂縫發展到一定程度后與底部軟弱結構面相結合。

4)當遇到強降雨或暴雨時，滑坡巖體荷載增大，在靜水壓力和托浮力的共同作用下，軟弱結構面相貫通，最終導致滑坡前緣失穩破壞，滑坡后緣巖體由于失去下部支撐作用，在其自重等作用下向前發生滑動。

圖7 滑坡最終形成示意圖

綜上，本滑坡總體上穩定性差，處于緩慢變形破壞階段，結合上述穩定性計算結果，可知在強降雨或暴雨等極不利因素影響下，以中后部拉裂縫為后緣拉裂面、泥巖層中經受強烈蠕變的軟弱面為潛在滑面發生滑動(如圖7所示)。

5 結論

本文以下芹村巖質滑坡為研究對象，通過實地調查結合分析，得到的主要結論如下:

1)該滑坡受到降雨和人類工程活動雙重因素的影響，目前處于不穩定狀態。

2)根據現場實地調查，滑坡變形情況非常嚴重，包括后緣和坡面的大量拉張裂縫以及坡面形成的小型泥石流，并且在降雨等因素的影響下，變形會進一步加劇。

3)結合穩定性計算，可知該滑坡仍舊處于變形階段，在強降雨等極不利因素影響下，可能以泥巖層中經受強烈蠕變的軟弱面為潛在滑面發生滑動。因此，需要引起當地有關部門的重視，做好防災減災工作。