湘東地區中型中層滑坡成因機制分析和穩定性評價

屈添強 夏樂 張聯志

摘? 要? 湘鄉市雙泉滑坡為湘東地區少見的中型中層滑坡，變形特征明顯，嚴重威脅區內居民的生命財產安全。本文以其為對象，基于野外詳細勘查結合滑坡特征對其成因機制和破壞模式進行了深入研究，采用畢肖普法對滑坡的穩定性作出定量評價和預測，提出了綜合治理方案，為湘東地區類似地質條件下的中型中層滑坡的防治提供借鑒。

關鍵詞? 中型中層滑坡;成因機制;穩定性評價;治理方案

中圖分類號：P642.22 文獻標識碼：A

文章編號：1672-5603（2020）03-31-6

Abstract： The Shuangquan landslide of Xiangxiang was a rare mid-sized and mid-level one in the east district of Hunan， with obvious deformation characteristics， which seriously threatened the residents lives and estates there. In this paper， based on the detailed field investigation and landslide characteristics， the genetic mechanism and failure style of the landslide were deeply studied， the stability of the landslide was evaluated quantitatively and predicted by bishop method， and a comprehensive control measures was put forward， which can be used for reference for the prevention and control of the mid-sized and mid-level landslides under similar geological conditions in the east district of Hunan.

Keywords： Medium-sized Middle-level landslide; genetic mechanism; evaluation of stability; solution plan

湘東地區為湖南省地質災害集中分布區之一，據1：5萬地質災害詳細調查及變更調查報告，共有地質隱患點3885處，其中滑坡2535處，占隱患點點總數的65.25%，規模達到中型的滑坡64處，占滑坡災害點總數的2.52%，其中中型中層滑坡14處，僅占滑坡災害點總數的0.55%[1]。由此可見，湘東地區滑坡地質災害以小型淺層為主，中型中層滑坡較為少見[2]。

2016年6月15日，湘潭地區遭遇五十年一遇的特大暴雨，受此次特大暴雨影響，湘鄉市雙泉村突發滑坡災情。滑坡后緣出現多處張拉裂縫，造成滑坡中部及前緣多棟房屋損毀、下方X030縣道出現多處鼓脹變形，對當地人民群眾生命財產及X030交通要道過往車輛行人安全通行造成嚴重威脅。該滑坡為湘東地區極少見的中型中層滑坡，其破壞模式為先牽引后推移[3]。本文基于雙泉滑坡的變形特征進行了成因機制分析并研究其穩定性評價。

1? 滑坡地質環境條件

滑坡區屬于典型的剝蝕丘陵地貌，地形總體為南高北低，海拔標高70-116m，相對高差46m，地形坡度一般大于25°，局部陡立，最高點為南部山頂海拔116m，最低點為北部農田海拔70m。坡面中下部植被不發育，部分坡腳開挖嚴重，坡頂植被以矮灌木和雜草為主，植被覆蓋率約35%。坡體表面巖土體破碎，雨水沖溝密集。

滑坡區內主要地層由新至老主要為第四系雜填土層（）、第四系殘坡積含塊石粉質粘土層（）、第四系殘積含礫粉質粘土層（）、白堊系上統下組（）含礫砂巖，巖層產狀225°∠12°。

2? 滑坡基本特征

2.1 滑坡形態特征

滑坡周界明顯，滑坡后緣以滑坡壁為界，左右兩側以發育裂縫、陡坎為界，前緣以坡腳及隆起區域為界，滑坡整體坡度約25°，滑坡后緣與前緣垂直高差近30m。滑坡體主要由含塊石粉質粘土（）組成，屬于中層土質-碎石土滑坡[4]。滑坡整體呈“圈椅”狀分布，主滑方向312°，滑坡縱向長度平均100m，橫向寬度平均120m，滑坡體平均厚度11m，滑坡規模11.8×104m3，屬于近五年以來湘潭地區發生的唯一一處中型中層滑坡（平面圖如圖1所示，剖面圖如圖2所示）。

2.2滑坡變形特征

滑坡變形跡象明顯，主要表現為后緣裂縫及錯臺，錯臺高度可達1.2m;坡體中后部內出現多處橫向貫通裂縫，裂縫寬10～60cm，可見深度0.2～3.6m;前緣處地面隆起，隆起高度可達1.2m;造成滑坡中部及前緣2戶房屋破壞，6戶房屋不同程度受損，房屋前后的排水渠道及路面因滑坡位移發生多處鼓脹變形和斷裂滑坡處于破壞變形階段，變形特征見圖3～圖9。

2.3滑坡物質結構特征

滑坡體主要物質組成為雜填土、含塊石粉質粘土。呈黃褐～紅褐色，可塑～硬塑狀，粘土不均勻夾有石英砂巖塊石，塊徑0.5-60cm不等，含量10%-35%，局部可達50%，次棱角狀。滑體在滑坡中部較厚，后緣及兩側較薄，平均厚度11.0m。

滑帶土由淺黃色～黃褐色粉質粘土組成，含少量礫石[5]，礫石成份以石英為主，軟塑～可塑狀，厚度0.2-0.8m，含水量高，鉆進速度快。鉆孔揭露滑坡中后部滑帶埋深較深，深度平均11.0m左右，最深可達13.8m，前緣及近后緣部分較淺，一般不超過10.0m。

滑床為紅褐色～紫紅色含礫粉質粘土，硬塑～堅硬狀，為含礫砂巖風化殘積土，工程地質條件較好。該滑床在縱向斷面上呈近似圓弧的曲線型，橫向斷面上呈凹狀。

3? 滑坡成因機制和破壞模式分析

依據前文，對該處滑坡成因綜合分析如下：

（1）地形地貌因素：滑坡區屬于剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，坡度一般>25°，滑坡前緣右側處于臨空狀態（臨空面近直立，平均高7m），為滑坡提供了有利的地形條件。

（2）地質構造：本區位于歇馬隆起北緣與中-新生代白堊-第三紀湘鄉斷陷盆地接觸部位，該區域內有呈向南東緩傾斜斷層，斷層走向約45°，長達60km以上，區內表現為張扭性斷層，斷面傾向330°～340°，傾角大于45°。

（3）地層巖性：區內地層為雜填土（），殘坡積含塊石粉質粘土（）、殘積含礫粉質粘土、含礫砂巖（）。上覆雜填土及殘坡積土結構松散，孔隙率高，滲透系數高，下滲遇水易在層間軟弱帶滲流，為滑坡提供了有利的地質條件。

（4）降雨因素：當滑坡區突遇暴雨，由于上覆雜填土及殘坡積土土體結構松散，孔隙率高，滲透系數高，短時間內大量雨水沿孔隙滲入坡體，導致坡體的容重迅速增大，進而造成土體的抗剪強度降低，同時浸潤軟化滑帶附近巖土體，對滑坡的變形加劇起促進作用。因此強降雨是形成滑坡的一個主要誘發因素。

（5）人類工程活動：滑坡區內人類工程活動主要為切坡修路及建房，切坡形成了高陡的臨空面，且未進行合理有效的支護，加上建房時未做好相應的排水措施，為滑坡的發生起到了一定的促進作用。

綜上所述，滑坡區屬剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，區內修路、建房時人工切坡使得坡腳產生了高陡臨空面且未做好相應的排水措施，遇暴雨短時間內大量雨水沿松散土體孔隙滲入坡體無法及時排出，導致滑體容重迅速變大，并使巖土體的抗剪強度降低，浸潤軟化滑帶附近巖土體形成軟化帶。坡體破壞表現為滑坡西側前部先出現多條張拉裂縫，大量雨水由裂縫滲入坡體，再其牽引下，拉動坡體后部，而形成后緣裂縫，大量雨水沿后緣裂縫下滲，造成前部坡體發生新的滑動，形成滑面更深、規模更大的整體滑坡[6]，其破壞模式為先牽引后推移。

4? ?滑坡穩定性評價

4.1 計算方法與參數選擇

滑坡為土質滑坡，滑面總體呈圓弧狀，為土層滑面。故采用畢肖普法（Bishop 法）計算滑坡穩定性系數[7]，計算簡圖（圖10）及公式如下：

其中：

根據現場大重度實驗以及室內土工試驗成果數據，結合反演分析，綜合確定滑坡巖土體相關計算參數（詳見表1）。

4.2 計算工況確定

依據滑坡的形態特征、結構特征、成因機制及穩定性分析，結合區域氣象、地震等情況綜合分析，考慮在以下2種工況下進行穩定性計算。

（1）工況Ⅰ：天然自重+地下水，僅考慮滑體自重及附加荷載和地下水位，采用滑帶土天然狀態下的C、φ和滑體天然容重。

（2）工況Ⅱ：天然自重+地下水+暴雨（全飽和水），采用滑帶土飽和水下的C、φ和全飽水時容重。

4.3 計算成果分析

綜合考慮滑坡特征選取4條剖面，采用畢肖普法進行穩定性計算，并對滑坡進行穩定性分析，將穩定性分為四級：不穩定（F<1.00）、欠穩定（1.00≤F<1.05）、基本穩定穩定（1.05≤F<1.15）及穩定（F≥1.15）。（見表2）

滑坡在天然狀態（工況Ⅰ）下處于欠穩定狀態，在暴雨工況（工況Ⅱ）下處于不穩定狀態。

5? 治理方案建議

通過前文對滑坡的變形破壞特征、成因機制分析和滑坡穩定性計算，結合區內地質環境條件和類似工程經驗，建議在5-5剖面和6-6剖面處各布設一排抗滑樁支檔[8]，輔以“裂縫填埋+地表截排水溝+擋土墻+削坡+坡面復綠+監測”的綜合治理方案。

（1）裂縫填埋：對滑坡體內產生的裂縫開挖并用優質粘性土分層回填并夯實，防止雨水下滲。

（2）截排水工程：在滑坡后緣穩定地段設截水溝，在前緣設墻下排水溝，截排水溝均采用矩形斷面，斷面尺寸均為0.5m×0.5m可滿足排水要求。

（3）擋土墻工程：對滑坡變形地段采取擋土墻支護，設置在滑坡前緣陡坎坡腳，采用直立式擋土墻。

（4）抗滑樁工程：布置兩排抗滑樁在滑坡5-5、6-6剖面處，采用矩形抗滑樁，抗滑樁樁身尺寸2.0m×2.0m，樁心間距5m;通過理正6.5抗滑樁設計模塊計算，樁頂位移分別為68mm、73mm，符合抗滑樁設計規范要求。

（5）坡面復綠：坡面整理后，對施工區域覆蓋10cm厚的種植土，表面用馬拉尼草皮護坡，并用斜坡固定網固定。

（6）監測：在治理期間及治理工程竣工后進行專業監測，監測內容包括地表位移、裂縫監測、深部位移、地下水位監測，支護樁沉降位移監測，并納入地質災害隱患點建立群測群防系統，出現緊急情況立即組織人員撤離，避免產生人員傷亡。

6? 結論

（1）滑坡為湘東地區極少見的中型中層土質滑坡，滑坡體主要由含塊石粉質粘土（）組成，滑床由含礫粉質粘土（）組成。

（2）滑坡的破壞模式為先牽引后推移，影響滑坡穩定性的主要因素為突遇特大暴雨及前緣局部滑塌。

（3）滑坡為土質滑坡，滑面為圓弧狀土層滑面，采用畢肖普法計算分析滑坡在天然狀態下處于欠穩定狀態，在暴雨工況下處于不穩定狀態。

（4）采用中后部設置兩排抗滑樁+裂縫填埋+地表截排水溝+擋土墻+削坡+坡面復綠+監測”的綜合治理方案，確保滑坡下方居民和交通要道X030大量過往車輛行人的生命財產安全。

參考文獻/References

[1]湖南省地質災害綜合防治信息系統[DB/OL]http：//dzzh.hndzhj.com，2020-05-15.

[2]張江偉，李小軍，遲明杰，盧滔.滑坡災害的成因機制及其特征分析[J].自然災害學報，2015，24（06）：42-49.

[3]楊麗平.一種黃土滑坡漸進破壞過程分析[J].巖土力學，2018，39（07）：2591-2598.

[4]孫紅月. 含碎石粘性土滑坡的成因機理與防治對策[D].浙江大學，2005.

[5]許建聰. 碎石土滑坡變形解體破壞機理及穩定性研究[D].浙江大學，2005.

[6]溫輝波，王俊杰，張亮.某推移式黃土滑坡的成因及處治[J].地下空間與工程學報，2010，6（S2）：1636-1639.

[7]陳國華. 滑坡穩定性評價方法對比研究[D].中國地質大學，2006.

[8]葉宇.深中層切腳牽引式滑坡體的治理技術[J].山東農業大學學報（自然科學版），2020，51（01）：94-97.