峨邊縣新聲后山不穩定斜坡穩定性分析和治理工程設計

袁磊，吳煥恒，邱恩喜

峨邊縣新聲后山不穩定斜坡穩定性分析和治理工程設計

袁磊1，吳煥恒1，邱恩喜2

（1.四川省地質工程勘察院，成都 610072；2.西南石油大學，成都 610500）

峨邊縣新聲后山地質災害點由X1和X2兩個不穩定斜坡組成，威脅新聲村170戶1118人。X1不穩定斜坡滑體、滑床均為崩坡積含塊碎石粉質粘土，規模為中型，變形表現為間斷性蠕滑，天然工況下為穩定～基本不穩定狀態，暴雨等極端工況下為基本基本穩定～不穩定狀態。X2不穩定斜坡潛在滑面為基覆界面，規模為中型，變形輕微，以地表房屋開裂為主，天然工況下為穩定狀態，暴雨等極端工況下為基本穩定狀態。為消除地質災害隱患，通過勘查手段、工程地質條件、變形特征、變形歷史等分析其變形原因及發育特征，通過傳遞系數法進行了穩定性定量計算，并將計算結果與現場宏觀判斷進行比較驗證。綜合分析計算結果與現場施工條件，確定了抗滑樁、擋土墻和接排水溝等措施相結合的綜合治理方案。

不穩定斜坡；暴雨；地震；治理工程

峨邊縣新聲后山不穩定斜坡位于峨邊彝族自治縣沙坪鎮新聲村1、2、3、4、7組尖石包（中心點直角坐標：X=3236655，Y=18331645；地理坐標：東經103°16′06″，北緯29°14′09″）, 屬峨邊彝族自治縣縣城建筑密集陡坡區。將地質災害劃分為X1和X2不穩定斜坡（圖1）。分布區寬900～980m，長300～600m，面積約0.5km2。

區域內坡體變形跡象表現為：陡坡坡腳及北側油房溝臨溝岸坡地面及其上的建筑物有裂縫產生。在暴雨、地震等作用下極可能發生滑坡災害。威脅當地農戶170 戶1118 人、資產8 500 萬元;和縣食品公司、縣人民醫院、縣老蠶繭站及縣計量局等企事業單位和部門職工家屬287 戶861人、資產20 090 萬元，總威脅457 戶1 979人、資產28 590萬元。

圖 1 災害分布全貌圖

本文在收集了峨邊縣地質災害發育特征[1-2]和一些不穩定斜坡治理經驗[3-4]的基礎上，對峨邊縣新聲后山不穩定斜坡的分布及發育特征的進行詳細研究，根據勘探剖面進行穩定性計算，結合穩定性計算結果和不穩定斜坡工程地質條件，綜合提出治理方案思路如下：抗滑擋墻、抗滑樁、截水溝和排水溝綜合治理，以期為后續工程治理提供參考。

1 工程地質條件

1.1 地形地貌

峨邊彝族自治縣位于四川盆地與川西高原的過渡地帶。受區域構造控制及官料河、大渡河等切割影響，屬于侵蝕構造斷塊中山區。勘查區位于構造剝蝕溶蝕堆積低中山區大渡河Ⅰ級階地與內側斜坡坡腳過渡帶。坡向北西，油房溝岸坡向北。大渡河Ⅰ級階地標高560m，為峨邊縣城所在地。為第四系全新統沖洪積層砂卵石堆積物。斜坡坡度25°～35°，大多被第四系全新統坡積層覆蓋，局部陡崖為玄武巖或冰水堆積塊石土，陡崖高度18～45m。

1.2 地層巖性

據前人資料和勘查成果，工程區出露的主要地層有第四系全新統（Q4）崩坡積、沖洪積等松散堆積層級二疊系上統峨眉山玄武巖（P2）。

1.2.1 第四系全新統地層

1）全新統沖洪積層（Q4al+pl）：分布于大渡河Ⅰ級階地、河床及油房溝溝底，主要成分為中密-密實狀砂土夾雜少量卵石，多呈半膠結狀，力學強度較高。

2）全新統崩坡積層（Q4col+dl）：分布于斜坡表面。褐紅-紫紅色，巖性為含塊碎石粉質粘土，結構松散，塊碎石含量約30%～50%，粒徑一般5～30cm，大都可達3～5m石質成份以玄武巖為主。勘探范圍內厚度4m～10m。

3）人工填土（Q4ml）：分布于道路下方。主要由削坡土方和建筑棄物組成，結構松散。

1.2.2 基巖

二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2）：主要分布在該區東部陡崖區。為致密狀玄武巖，黑色，具顯徽輝綠結構及間隱結構，交織結構，塊狀構造，礦物主要為基性斜長石（35%）、普通輝石（25%）及玻璃質（30%），副礦物有榍石、磁鐵礦等。

1.3 地質構造與地震

1.3.1 地質構造

勘查區位于揚子準地臺（Ⅰ級）上揚子臺拗（Ⅱ級）峨邊斷拱（Ⅲ級）瓦山斷穹（Ⅳ級）的東部邊緣，地處東西向的峨邊斷層及南部向的峨邊-金陽大斷裂交匯處附近西側，為單斜構造。巖層產狀:305°∠22°；巖層為二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2）玄武巖。

距勘查區較近為峨邊斷層（3）及苦竹壩-沙匡斷層（2）。苦竹壩-沙匡斷層在勘查區西側沿近南北向通過，對勘查區有一定的影響。縣域新構造運動主要為強烈的不均衡抬升和斷裂活動。表現為河流下切作用，發育多級階地、夷平面。

1.3.2 地震

勘查區位于中國南北地震帶中南段東側，與馬邊地震帶相毗鄰，是中強地震區。歷史上縣域內及鄰區曾發生過多次破壞性地震，如：1935年12月19日，馬邊、峨邊間發生6級地震，震中在斯合鄉西南3公里（依烏）附近，大堡一帶房屋倒塌，人畜有傷亡；清乾隆五十一年5月5日，康定、瀘定發生7.5級地震波及峨邊，烈度為7度；2008年“5·12”地震及2013年“4·20”地震，本區震感明顯，并誘發加劇了大量地質災害，并對本區造成一定的影響。

根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011-2010）及《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306-2015），調查區抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，特征周期為0.40s。

1.4 水文地質條件

勘查區主要賦存松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。

1）第四系松散巖類孔隙水

賦存于第四系松散土層孔隙之中。主要受大氣降水補給，沿孔隙下滲后，沿著下部相對隔水層順坡向徑流排泄。勘查揭露，地下水位面埋深1.2～25.0m（潛水面與地形相關）。

2）基巖裂隙水

主要賦存在二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2β）裂隙、孔洞之中，屬玄武巖孔洞裂隙水亞類。淺表層風化裂隙發育密度大，透水性較強，地下水動態變化大，無統一地下水位面。地下水受大氣降水補給后，沿巖體柱狀節理、風化面向下滲透。地下水裂隙水壓力，往往成為淺表層松動巖塊失穩的誘發因素。

3）泉水

勘查區上升泉群發育，總出水量56.09L/s，地下水轉為地表徑流，沿坡表向大渡河排泄。

4）水土腐蝕性評價

根據《巖土工程勘察規范》（GB50021－2001）（2009年版）第12.2的規定關于水質腐蝕性評價的相關要求，場地環境類別為Ⅱ類。現場取水樣室內試驗，勘查區水無色、無味、透明，pH值6.64～7.03，水化學類型為HCO3?SO3-Ca型水和HCO3-Ca?Mg型水。對混凝土結構的腐蝕性為微，對混凝土中的鋼筋腐蝕性為微，對鋼結構腐蝕性為微。

1.5 不良地質現象

勘查區及周邊范圍內，除本標段地質災害外，在勘查區東側，油房溝右岸還發育有一處大型土質滑坡地質災害（沙坪鎮新聲村油房溝戀愛橋1、2、3組滑坡），該地質災害在2015年已經完成治理工作，目前處于穩定狀態。

1.6 人類工程活動

區域內人類活動類型主要為城建民宅土建;挖填方和不當排水工程。在20°～35°陡坡區開挖回填形成平臺進行民宅建設，部分挖填方堡坎不穩定，甚至沒有堡坎;上部填方與下部挖方相鄰，相互影響，造成更大規模人工邊坡不穩定。民宅區無統一的排水系統，生產生活用水隨意排放，對坡體穩定性的影響也很大。

2 地質災害發育特征

2.1 X1不穩定斜坡發育特征

X1不穩定斜坡位于油房溝下游左岸，前緣沿油房溝展布，高程約505～552m，后緣高程567m，坡度上陡下緩，臨溝處因溝水沖蝕形成3～5m高陡坎。坡向333°，坡面坡度25°～40°，前緣較陡，中上部略緩。坡表喬木及灌木極發育，少量區域為農田及房屋，植被覆蓋率約60～70%圖2。

圖2 X1不穩定斜坡全景圖

該不穩定斜坡分布，油房溝上游段長約40m，下游段長約80m，橫向寬約150～200m，潛在滑面位于土層內部，滑體厚度約8～15m;體積15.12×104m3，屬于中型牽引式土質滑坡。滑體及滑床均為全新統崩坡積層（Q4col+dl）（圖2）。二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2），在該部位為埋深較深。

X1不穩定斜坡受“5·12”、“4·20”等地震影響，坡體結構受到一定影響。在前緣油房溝較大水量的溝水沖刷下，不穩定斜坡前緣不斷被沖蝕，形成臨空陡坎，為不穩定斜坡的失穩變形提供了失穩條件，在暴雨等工況作用下，土體飽和，強度降低，易發生失穩變形。

不穩定斜坡自從上世紀80年代就開始活動，表現為間斷性蠕滑。變形區主要位于靠近油房溝上游的區域，坡頂間斷出現裂縫、錯坎，蠕滑變形多同步汛期油房溝溝水較大時段。目前處于間斷性蠕滑階段。如不及時對X1不穩定斜坡進行治理，油房溝溝水汛期持續沖刷前緣坡腳，使前緣土體不斷垮塌并被溝水帶走，臨空條件加大的牽引作用下，X1不穩定斜坡的穩定性逐漸降低，間斷性發生蠕滑變形，突發成整體失穩滑動風險增大。

2.2 X2不穩定斜坡發育特征

X2不穩定斜坡位于大渡河右岸Ⅰ級階地內側陡坡坡腳居民建筑密集區。前緣沿新村路內側分布，高程507～509m，后緣高程530～562m，坡度呈陡緩交替變換，坡度約25°～35°，坡向314°，多人工開挖形成的臺階狀地形。坡表大部分范圍內均為居民住宅建筑，僅在后緣附近為農田（圖3）。

X2寬250m，長100m，最危險潛在滑面為基覆界面，滑體厚度10～20m，滑體總體積37.5×104m3，規模為中型。X2不穩定斜坡區域出露第四系全新統崩坡積層（Q4col+dl）、全新統沖洪積層（Q4al+pl）、全新統人工填土（Q4ml）及二疊系上統峨眉山玄武巖組（P2）。

滑體為第四系全新統崩坡積層（Q4col+dl），滑床為二疊系上統峨眉山玄武巖（見圖3）。在大渡河邊存在第四系全新統沖洪積層，在銅河路、新村路及個別建筑基礎位置存在人工填土。

根據勘查及走訪當地住戶，上世紀60年代初現峨邊縣城沙坪鎮當地居民（峨邊縣城由大堡鎮遷往沙坪鎮）由城市建設區搬遷至斜坡區安置。自上世紀60年代開始坡體偶有變形，80年代后隨著建筑密度增加而加劇變形，危害不斷顯現。2006年在實施“地質災害調查區劃”項目時，發現民宅普遍開裂，堡坎變形、地面開裂嚴重，列為隱患點。2008年“5·12”地震后又有部分房屋、墻體產生裂縫。2013年“4·20”地震后，峨邊作為21個重災縣之一，災后重建力度較大，區域內大多數民宅、地壩、堡坎均在2015～2016年進行了翻修重建，地面及建筑變形跡象被掩蓋，修葺后有依稀可見到裂縫痕跡，未翻修建筑仍保留明顯的裂縫，未發生整體失穩; 但失穩隱患存在。

X2整體變形較為輕微，局部坡表建筑可見變形開裂痕跡，無強烈變形跡象，建筑變形多為早期變形，近期原裂縫無變化。無新近裂縫產生，判斷天然工況處于穩定狀態，暴雨等極端工況下處于基本穩定狀態。

3 穩定性計算

3.1 巖土體物理力學參數

因X1、X2不穩定斜坡變形跡象均不明顯，未形成整體貫通滑面，未采用參數反演法求參。根據物理力學試驗結合工程類比法綜合確定巖土體物理力學參數。參數值如表1、表2所示。

表2 X1、X2不穩定斜坡巖體主要物理力學參數取值統計表

3.2 計算剖面及計算方法

1）計算剖面

表3 X1不穩定斜坡穩定性及剩余下滑力計算成果統計表

表4 X2不穩定斜坡穩定性及剩余下滑力計算成果統計表

X1不穩定斜坡選取3條（1-1’、2-2’、3-3’）穩定性最差潛在滑面進行計算；X2不穩定斜坡選取(6-6’、7-7’、8-8’、9-9’)4條剖面進行穩定性計算。

2）計算方法

采用《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）中13.4.2（a）推薦的傳遞系數法。

3）計算工況

因新聲后山不穩定斜坡受威脅人數＞1000人，潛在經濟損失＞10000萬元，防治工程等級為Ⅰ級。暴雨重現期按50年設計，100年校核；地震荷載（年超越概率10%）按50年設計，100年校核。

本次計算選用天然工況、暴雨工況、地震工況三種工況進行計算。

工況一：天然，安全系數s=1.25。

工況二：暴雨，安全系數s=1.10。

工況三：地震，安全系數s=1.10，調查區抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15g，設計地震分組為第二組，特征周期為0.40s。

3.3 穩定性計算結果

X1不穩定斜坡剖面穩定性系數和推力計算成果統計見表3；X2不穩定斜坡剖面穩定性系數和推力計算成果統計見表4。

綜合判定X1不穩定斜坡穩定性：天然工況下處于基本穩定-穩定狀態，暴雨工況下處于不穩定-穩定狀態，地震工況下處于欠穩定-穩定狀態；X2不穩定斜坡穩定性：天然工況下處于穩定狀態，暴雨工況下處于基本穩定-穩定狀態，地震工況下處于基本穩定-穩定狀態。通過上述分析與計算，穩定計算成果與現場勘查宏觀判斷基本吻合，計算成果基本可信。

4 治理工程設計

4.1 防治工程等級與標準

防治工程等級按照《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）的有關要求執行，該滑坡防治工程等級為一級。

防治工程標準按照《滑坡防治工程設計與施工技術規程》（DZ/T 0219-2006）的有關規定執行，該滑坡按50年暴雨暴雨強度重現期進行設計，按100年暴雨強度重現期校核。

防治工程設計參數詳見表1、表2。

4.2 治理方案選擇

本地質災害處于峨邊縣城移民安置區，威脅對象眾多，威脅資產巨大，實施地質災害治理工程是十分必要的。且本地質災害位于建筑密集區，可設治理工程的區域有限。加之地勢陡峭，大型機械難以到達。最終根據地質災害分布及發育特征，治理方案思路如下：抗滑擋墻、抗滑樁、截水溝、排水溝措施綜合治理。治理工程具體布置平面圖詳見圖 4、圖 5、圖 6分別為X1不穩定斜坡和X2不穩定斜坡典型治理工程剖面圖。

4.3 分項工程設計

1）抗滑樁。治理方案中X1不穩定斜坡采用前緣設A、B型抗滑樁，X2不穩定斜坡中部設C、D、E型抗滑樁。均按剩余下滑力進行設計，樁心距6m，C30鋼筋混凝土結構。樁型詳細參數如表4.5所示。

圖7 治理工程平面布置圖

圖8 X1不穩定斜坡2-2’剖面治理工程布置圖

圖9 X2不穩定斜坡8-8’剖面治理工程布置圖

2）擋土墻。在X1不穩定斜坡1’-1’剖面前緣臨河區域設置擋土墻，長約21.0m，高5.0m，C20砼結構，頂寬0.5m，墻胸1∶0.30，墻背豎直，基礎埋深1.2m，設單排泄水孔。

表5 抗滑樁設計主要參數一覽表

3）截水溝。在X1、X2 不穩定斜坡后緣修建一條截水溝，向油房溝單向排水，總長約461.5m，C15 砼結構，梯形過流斷面，頂寬0.65m，底寬0.5m，深0.5m，壁底厚0.2m。

4）排水溝。為減少坡面沖溝對X1、X2不穩定斜坡的影響，于2號沖溝及3號沖溝修建排水溝，使其內溝水匯入截水溝中。

排水溝1：于3號沖溝位置修建排水溝1。P1～P7段長約141.5m，C15砼結構，矩形過流斷面，深0.5m，寬0.5m，壁底厚0.2m，其一側設1.0m寬人行步道，并采用C15砼進行硬化；P7～P18段長約154m，C15砼結構，矩形過流斷面，深0.5m，寬0.5m，壁底厚0.2m。其中P7～P12段一側設1.0m寬人行步道，并采用C15砼進行硬化。

排水溝2：于2號沖溝位置修建排水溝2，總長約28m，C15砼結構，矩形過流斷面，深0.5m，寬0.5m，壁底厚0.2m。

5 結語

1）峨邊縣新聲后山X1不穩定斜坡滑體及滑床均為全新統崩坡積層（Q4col+dl），X2不穩定斜坡潛在滑面為基覆界面。受“5·12”和“4·20”地震影響，坡體松散，前緣油房溝較大水量的溝水沖刷下，不穩定斜坡前緣不斷被沖蝕，形成臨空陡坎，使不穩定斜坡發生變形，在暴雨工況下極易發生滑動。

2）不穩定斜坡位于建筑密集區，其變形嚴重威脅著人民生命財產，其防治工程等級為一級。

3）結合不穩定斜坡工程地質條件及穩定性計算結果，選擇抗滑樁、擋土墻和截排水措施綜合治理。

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Stability Analysis and Control Engineering Design of an Unstable Slope in the Xinsheng Back Hill, Ebian County

YUAN Lei1WU Huan-heng1QIU En-xi1

（1-Geological Engineering Survey Institute of Sichuan Province, Chengdu 610072; 2-Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

Geohazards in the Xinsheng Back Hill, Embian County are two unstable slopes X1 and X2.The sliding mass of the unstable slope X1 is composed of debris-bearing silty clay with loose soil structure. The potential slip surface of the unstable slope X2 is the bedrock-regolith interface. Affected by the Wenchuan Earthquake and the Lushan Earthquake, the structure of unstable slope become loose. Under the scouring of water current of the Youfang Stream, the front of the unstable slopes is continuously eroded, forming empty steep ridges and making it unstable. The unstable slopes are deformed by the combined action of these factors.Lying in the densely built area, and their deformation seriously threatens people's lives and property.This paper calculates the stability of the unstable slopes on the basis of study of its material and deformation characteristics.According to engineering geological conditions of the unstable slopes and stability judgment results, a reasonable engineering design is carried out.The comprehensive treatment measures adopted are anti-slide pile, retaining wall and drainage ditch.

unstable slope; rainstorm; earthquake; control measure

2019-07-12

袁磊（1980-），男，山東棗莊人，高級工程師，主要從事地質災害防治工作

P694

A

1006-0995（2020）01-0112-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.023