醴陵市枧上社區江華組滑坡穩定性分析及失穩機制

凌波，陳婉君，張海忠

摘 要 湖南醴陵地區是滑坡地質災害影響較為嚴重的地區之一。本文以醴陵市泗汾鎮枧上社區江華組滑坡為例，在收集自然地理及區域地質環境資料基礎上，結合滑坡勘查資料，對滑坡類型、變形特征及成因機制進行研究，綜合利用傳遞系數法定量分析評價滑坡的穩定性，采用ABAQUS有限元模擬滑坡滑動變形過程。結果表明該滑坡依舊處于不穩定狀態，未來在暴雨狀態下，滑坡體大概率會再次發生推移式滑動。

關鍵字 滑坡;成因機制;穩定性;數值模擬

中圖分類號： P694 文獻標識碼：A

Stability Analysis and Instability Mechanism of Jianghua Formation Landslide in Jianshang Community， Liling City

Ling Bo ， Chen Wanjun ， Zhang Haizhong

（214Team， Hunan Geological & Mining Organization for Non-Ferrous Metals， Zhuzhou Hunan 412007）

Abstract： Liling area in Hunan is one of the areas with serious landslide geological disasters. Jianghua Formation landslide in Jianshang Community of Sifen Town， Liling City was taken as an example. Based on the collection of natural geography and regional geological environment data， combined with landslide exploration data， the types， deformation characteristics and genetic mechanism of landslide were studied. The transfer coefficient method was used to quantitatively analyze and evaluate the stability of landslide and the ABAQUS finite element simulation was employed to simulate landslide sliding deformation process.The results show that the landslide is still in an unstable state. In the future， the landslide will slide again under heavy rain.

Keywords： landslide; genetic mechanism; stability; numerical simulation

醴陵市泗汾鎮枧上社區江華組滑坡位于湖南省醴陵市四汾鎮，2019年7月9日，受50年一遇的強降雨影響，該滑坡發生明顯滑動變形，造成財產損失，并威脅人身安全。2020年7月，受醴陵市自然資源局委托，我單位技術人員實地勘察，發現滑坡裂縫依然有變寬趨勢，推斷滑坡依然處于不穩定狀態，嚴重威脅前緣居民人身財產安全。

1 區域工程地質條件

滑坡所在區域為低山丘陵地貌，滑坡所在山體海拔最大高程88 m，前緣最低高程55 m，最大相對高差為33 m，山體坡度20°～50°，整體地勢為北高南低。滑坡前緣因切坡建房，形成局部臨空，如圖1所示容易導致滑坡地質災害。

滑坡區地層巖性由新到老依次為更新統（Qp）碎石土、戴家坪組（K2dj）強風化-半風化砂巖夾薄層泥巖。根據工程揭露情況，第四系碎石土主要分布表層，厚度不均勻，山坡厚度1～3 m，山頂及山脊厚度達到6～8 m，成分主以礫石、砂質及少量泥質、腐殖質組成。戴家坪組（K2dj）：紫紅色強風化-半風化-未風化砂巖，強風化砂巖，巖芯破碎，呈松散、干塑狀態，中密-致密塊狀;半風化-未風化砂巖夾薄層泥巖，呈致密塊狀，完整性較好，厚度不明。

滑坡所在區域屬于亞熱帶季風氣候區，四季分明，夏季多強降雨，且具有強暴發，短集中的特點。滑坡區地表水系不發育，滑坡的地下水的補給主要依靠大氣降雨，水體順坡向山下溪溝排泄。

2 滑坡的類型及變形特征

滑坡體處于一個前緣臨村莊、農田，背靠丘陵斜坡位置。根據詳細勘查資料，該滑坡體呈似弓形，具多個臺坎滑塌，縱長120 m，橫寬19 m，平均厚3.0 m，面積2 280 m2，體積6 800 m3，為小型土質滑坡。滑坡體內東西發育1#、2#兩個垮塌區，垮塌區前緣及中部均出現了拉張裂縫。滑坡體為強風化紫紅色中-厚層砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖，滑帶土為碎石土、強風化砂巖與半風化砂巖間薄層粉砂質泥巖。鉆孔揭露滑帶土具有明顯流塑狀態。

滑坡邊界特征顯著，后緣形成1.0～1.5 m陡坎，前緣以垮塌房屋屋后擋墻為界，左側邊界有0.2～1.0 m高差陡坎，右側邊界具有明顯拉張裂縫及0.5～2m高差陡坎。

1#呈橢圓形，前緣寬55.3 m，后緣寬37.5 m，滑坡長度16 m，面積約750 m2，厚度1.6～4.6 m，滑坡體方量約2 250 m3，以推移式滑動為主。2#前緣寬度27.5 m，后緣寬度13.2 m，滑坡體縱向長度15.5 m，面積約320 m2，厚度2.2～3.5 m，滑坡體方量約1 000 m3，以遷移式滑動為主。

3 成因機制分析

綜合滑坡地形地貌、地層巖性、形成條件、影響因素及變形特征分析，該滑坡形成是多種因素綜合作用[1-2]。

（1）地形地貌。地形是滑坡形成的基礎，滑坡所處地形地貌屬于強風化丘陵地貌，滑坡體所在斜坡坡垂直高差33 m，坡度40°～50°，陡坡及百姓切坡前緣臨空為滑坡的形成創造有利條件。

（2）地層巖性。滑坡區地層為碎石土、強風化-半風化-未風化砂巖夾薄層泥巖，砂巖風化層極易產生滲流，加之薄層泥巖強度極低，遇雨水侵潤極易軟化，形成軟弱帶，形成滑動面。

（3）降水因素。滑坡為單面斜坡，地表無水系，對滑坡形成影響最大的主要是暴雨影響。滑坡發生的時間是2019年7月6日至2019年7月9日，正是醴陵市遭遇50年一遇重大洪災，全市普降大到暴雨，最大降雨413.8 mm，暴雨造成土體重度增加、動水壓力增大、土體抗剪強度降低，最終誘發該滑坡。

（4）人類活動因素：滑坡1#、2#垮塌區前緣均有百姓切坡建房，切坡形成局部1.0～1.5 m臨空，且坡腳未修建基礎護角墻，極容易形成滑坡。

綜上所述：滑坡形成機制為地表強風化中—厚層碎石土、粉質黏土由于遭受暴雨滲入，導致土體處于飽和狀態，風化層中泥巖軟弱接觸界面軟化，抗剪強度降低，同時坡面前緣臨空缺乏護腳，暴雨沖刷坡體及土體重度荷載增加增大，最終導致滑體沿著滑動面滑移，力學模式為以推移式滑坡為主的混合式滑坡。

4 穩定性分析

4.1 穩定性計算

滑坡巖土體力學參數根據土工試驗、反演分析綜合確定（見表1）。以剖面2-2′為例，滑動面大致為折線滑動，用傳遞系數法計算滑坡穩定性及推力，計算模型見圖4計算結果見表2[3]。

4.2 ABAQUS數值模擬分析

滑坡數值模擬分析采用的本構模型為Mohr-Coulomb模型，具體方法為強度折減法Cm=C/Fr ，Φm=arctan（tanΦ/Fr），通過不停增加Fr強度折減系數，模擬分析邊坡變化情況[4]。強度折減法根據3個方面進行判斷：

（1）計算數值是否收斂;

（2）以特征部位的位移拐點;

（3）是否形成連續貫通區[4]。為建模方便，減少計算效率同時不失去真實性，簡化為二維模型。本滑坡以2-2'剖面進行研究，建模巖石體力學參數采用表1，具體模型如圖4所示：

從滑坡位移等值線云初始階段、中期、終期3個階段可以發現（見圖5-7），在工況2暴雨+自重狀態下，上部滑坡土體中上部土體先滑，不停地向下推移，而后后緣產生裂縫，最終使滑坡體整體發生較大滑移，滑坡依然處于不穩定狀態。

5 結論

（1）滑坡體滑帶土巖性為強風化上白堊統粉土，土質結構松散，容易透水，在大-暴雨時，一部分雨水下滲，軟化滑動面，降低了滑動面（帶）巖土體抗剪強度;一部分雨水沖刷坡面土體，二者共同作用，導致坡面淺層土體失去支撐，在重力等作用下，斜坡失穩而產生位移變形，最終導致滑體沿著滑動面滑移，力學模式為以推移式滑坡為主的混合式滑坡。

（2）ABAQUS數值模擬分析與傳遞系數法相結合，準確判斷該滑坡依舊處于不穩定狀態，未來在暴雨狀態下，滑坡體大概率會產生滑移，滑移的變形機制為上部土體先滑，不停地向下推移擠壓，最終滑坡體整體發生較大滑移，再次發生推移式滑坡。

參考文獻/References

[1]董建輝，邱茂.梅子坪滑坡變形機制及穩定性分析[J].成都大學學報（自然科學版），2021，40（2）：202-206.

[2]侯李杰，張玉芳，劉洪瑜等.西南地區紅層滑坡致災成因及致災模式研究[J].鐵道建筑，2021，61（2）：71-74.

[3]蘇愛軍，馮明權.滑坡穩定性傳遞系數計算法的改進[J].地質災害與環境保護，2002（3）：51-55.

[4]張鵬，張紹和，劉磊磊.基于物質點強度折減法的二維均質c-φ邊坡穩定性分析圖表[J/OL].工程地質學報：1-12[2021-12-03].https：//doi.org/10.13544/j.cnki.jeg.2020-660.