湖南某滑坡的變形機制分析及其穩(wěn)定性評價

黃紹瓊

（湖南省核工業(yè)地質(zhì)局三0六大隊，湖南 衡陽 421008）

滑坡是斜坡的巖土沿著某一破壞面(或軟弱面)整體向下滑動的現(xiàn)象，是一種常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象,常會給社會經(jīng)濟和人類生活帶來巨大的危害[1-3]。很多滑坡現(xiàn)象是由人為因素造成的，與人類的工程活動息息相關。滑坡既有自然屬性，又有社會、經(jīng)濟及環(huán)境等屬性。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展及城市化進程的不斷加快，滑坡及其危害問題日益突出[4-6]。

2015年7月3日上午10時，受持續(xù)強降雨影響，湖南省某小學后山滑坡發(fā)生滑動，直接威脅滑坡體下方民居47戶、商住房85戶計635人、某小學師生952人（學生917人、教師35人），共計1587人，以及坡體上部電力微波塔一座，直接經(jīng)濟損失1000萬元，潛在經(jīng)濟損失約1億元。本文通過對滑坡的基本特征、變形機制及穩(wěn)定性進行分析研究，并提出滑坡的防治措施。

1 地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于侵蝕丘陵山坡，地勢較為平緩。滑坡區(qū)內(nèi)丘頂渾圓，山頂較平緩呈臺地，海拔標高75m～125m。相對高差20m～45m，坡角為10°～20°，坡面植被欠發(fā)育，主要以耕地為主。坡體前緣為某小學和居民房屋。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)出露的前第四紀地層主要為白堊系下統(tǒng)（K2）：巖性為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖夾礫巖，抗風化能力較弱，強風化——中風化，薄層狀，軟巖，裂隙較發(fā)育，巖體較完整，主要分布在滑坡調(diào)查區(qū)西側。

第四紀地層主要為全新統(tǒng)（Q4）：主要為坡積層，少量滑坡堆積層、崩積層。坡積層（Q4dl）厚度變化較大，在3～15m不等，主要由含礫粉質(zhì)粘土組成，褐黃色，多呈可塑-硬塑狀分布，含泥巖碎塊，含量10%～30%，粒徑5～40mm，棱角狀。滑坡堆積層（Q4dcl）厚度變化較大，在5～15m之間，主要由粉質(zhì)粘土組成，黃褐色，可塑-軟塑狀，含少量礫石，為滑坡體的主要土層，呈層狀、帶狀分布。

1.3 地質(zhì)構造與地震

據(jù)《1：20萬衡陽幅區(qū)域地質(zhì)報告》，滑坡區(qū)大地構造單元屬新華夏構造體系中。根據(jù)野外現(xiàn)場實地調(diào)查，未發(fā)現(xiàn)斷裂構造。區(qū)內(nèi)巖層為單斜構造，區(qū)域內(nèi)巖體相對破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育。巖層產(chǎn)狀為350°∠10°。

根據(jù)衡陽地震史及近期資料記載，場區(qū)內(nèi)未發(fā)生過大于Ⅵ級的地震，屬弱震區(qū)。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB18306-2015），場區(qū)地震設防烈度為Ⅵ度區(qū)，地震動峰加速度值a為0.05g，地震動反應譜特征周期Ts=0.35s。

1.4 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)及其附近地下水類型為第四紀松散層孔隙水和裂隙巖碎屑水。

1.5 人類工程活動

滑坡區(qū)常年耕作，表土疏松，地表水容易浸潤軟化巖土體，并下滲補給地下水，不利于斜坡的穩(wěn)定。同時，滑坡體前緣修建民房和學校，大量的民房修建，需開挖填平、切坡棄土，改變了斜坡的原始地貌景觀，增加了斜坡體的下滑力，對滑坡穩(wěn)定性有一定的影響。在滑坡區(qū)中部修建了公路，破壞了坡體的原始地貌，有利于水體入滲，不利于滑坡穩(wěn)定。

2 滑坡變形機制分析

2.1 滑坡體的形態(tài)及規(guī)模

受持續(xù)降雨影響，雨水從勇明小學后山甑米山、五里排山老滑坡的裂縫滲入、軟化軟弱層及加重上部土體重量，山體沿不同方向往下滑動，其中西面坡往西滑、北面坡往北滑動，根據(jù)低空航拍和地面踏勘結果，該滑坡體為復合型土質(zhì)滑坡，由4個滑坡體（H1～H4）組成（見圖1）。

H1滑坡位于甑米山的西北面坡度靠近山頂?shù)男逼碌貛希熬墳楦兀匀黄露?0°～20°；中部為灌木林，自然坡度15°～25°；后緣較陡，自然坡度30°～45°，微地貌屬緩坡，原始坡形為弧形。該滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，主滑方向為358°，滑坡體長度約170m，寬度約150m，前緣高程90m，后緣高程125m，高差約35m，滑體最大厚度約為25m，平均厚度12m，體積約為30.6×104m3，剖面形態(tài)整體呈直線型，為一中型推移式巖質(zhì)滑坡。該滑坡后緣以坡頂下挫陡坎為界，滑坡前緣以居民區(qū)后陡坎為界，滑坡左、右側界線以變形裂縫消失為界。

H2滑坡位于甑米山的西面坡度靠近山頂?shù)男逼碌貛希熬墳楦兀匀黄露?2°～22°；中部為耕地和灌木林，自然坡度15°～25°；后緣較陡，自然坡度20°～30°，微地貌屬緩坡，原始坡形為凸形。該滑坡平面形態(tài)呈半橢圓狀，主滑方向為307°，滑坡體長度約180m，寬度約130m，前緣高程80m，后緣高程118m，高差約38m，滑體最大厚度約為25m，平均厚度13m，體積約為30.42×104m3，剖面形態(tài)整體呈弧線型，為一中型牽引式巖質(zhì)滑坡。該滑坡后緣以坡頂下挫陡坎為界，滑坡前緣以學校籃球場處陡坎為界，滑坡左、右側界線以變形裂縫消失為界。

H3滑坡位于甑米山的西南面坡度靠近山頂?shù)男逼碌貛希熬墳榫用衩穹浚匀黄露?0°～15°；中部為灌木，自然坡度12°～28°；后緣較陡，自然坡度20°～30°，微地貌屬緩坡，原始坡形為凸形。該滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，主滑方向為273°，滑坡體長度約100m，寬度約130m，前緣高程75m，后緣高程110m，高差約35m，滑體最大厚度約為15m，平均厚度10m，體積約為13.0×104m3，剖面形態(tài)整體呈弧線型，為一中型牽引式巖質(zhì)滑坡。該滑坡后緣以坡頂裂縫為界，滑坡前緣以居民房屋后陡坎為界，滑坡左、右側界限以變形裂縫消失為界。

圖1 滑坡區(qū)平面圖

H4滑坡位于甑米山的南面坡度靠近山頂?shù)男逼碌貛希熬墳榫用穹课荩匀黄露?°～12°；中部為灌木林，自然坡度15°～25°；后緣較緩，自然坡度10°～25°。原始坡形為凸形。該滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，主滑方向為177°，滑坡體長度約80m，寬度約90m，前緣高程101m，后緣高程121m，高差約20m，滑體最大厚度約為12m，平均厚度8m，體積約為5.76×104m3，剖面形態(tài)整體呈直線型，為一小型牽引式巖質(zhì)滑坡。該滑坡后緣以坡頂裂縫為界，滑坡前緣以居民房屋后陡坎為界，滑坡左、右側界限以變形裂縫消失為界。

2.2 變形特征

滑坡于2015年7月3日發(fā)生滑動，本次滑動變形主要集中在H1和H2兩個滑坡區(qū)域內(nèi)：

2.2.1 H1滑坡

HI滑坡滑動劇烈，后緣出現(xiàn)下挫裂縫寬1m～3m，坡體中部出現(xiàn)下挫形成多級臺階，相對高差1m～2m地面下沉，中部水泥公路出現(xiàn)破裂，前緣滑移至房屋墻后毀壞房屋。

2.2.2 H2滑坡

H2滑坡滑動劇烈，后緣出現(xiàn)下挫裂縫寬0.5m～1m，坡體中部出現(xiàn)下挫形成多級臺階，相對高差1-2m地面下沉，前緣土體擠壓教學樓、壓占籃球場和操場。

2.2.3 H3、H4滑坡

H3、H4滑坡相對于H1和H2滑坡體倆說變形較少，主要集中在滑坡體的后緣出現(xiàn)少量的拉張裂隙，裂隙寬約0.5m～1m，裂隙長約10m～20m，可見深度約20cm。

2.3 滑坡巖性特征

（1）滑體：組成滑坡體的巖土層分為兩層，一層為黃褐色的粉質(zhì)粘土，呈可塑-硬塑狀，含約10%的泥巖角礫，粒徑一般為2mm～10mm，呈棱角狀，表層見少量植物根系，用手捻時有滑膩的感覺，不易粘手，無搖振反應，主要分布與滑坡前緣，中、后緣分布較少。另一層為紫紅色粉砂質(zhì)泥巖，強風化，巖體裂隙較發(fā)育，巖體破碎，巖質(zhì)軟，容易被水軟化，主要分布在滑坡后緣和中部。

（2）滑帶組成滑帶的巖土層為軟-可塑粉質(zhì)粘土，褐黃色，土體韌性較高，土體濕潤含水量豐富，含約2%的角礫，用手捻時有滑膩的感覺，易粘手，無搖振反應，由于長期位于地下水位以下，質(zhì)軟，該層厚度在0.1m～0.5m，該層位于穩(wěn)定基巖面以上，故易沿層面產(chǎn)生滑動。

（3）滑床滑床主要由白堊紀粉砂質(zhì)泥巖組成，紫紅色，泥質(zhì)結構，薄層-中層狀構造，泥質(zhì)膠結，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂寬一般為2mm～8mm，多為泥質(zhì)充填，巖質(zhì)較軟，巖體較完整，呈層狀結構，遇水易軟化、崩解，風干易開裂。

3 滑坡成因機制分析

通過對滑坡所處地質(zhì)環(huán)境條件、巖土體特征、人類工程活動以及出現(xiàn)險情時的降雨情況分析，本次滑坡成因機制主要可以概括為以下幾個方面。

3.1 地質(zhì)環(huán)境因素

滑坡所處為低山丘陵地貌，高差近50m，坡度10°～35°，斜坡呈階梯，坡面凹凸不平，前緣形成臨空面。滑坡區(qū)巖層產(chǎn)狀平緩，坡向北西向，與地形坡向相同，構成順層坡，巖層傾角與地表坡度相近，地層層面構成了巖土界面。滑坡區(qū)上部粉質(zhì)粘土含少量礫石，土質(zhì)松散，坡面多處開裂且未經(jīng)覆土壓實、雨水易滲入，結構力差；下部碎屑沉積物質(zhì)成分較雜、泥質(zhì)含量高、巖質(zhì)軟硬相間，抗風化能力弱，裂隙發(fā)育，暴露地表以崩解、脫落成碎石，堆積在斜坡地帶，為滑坡形成提供有利條件。

3.2 工程活動因素

滑坡體前緣修建民房和學校，大量的民房修建，需開挖填平、切坡棄土，改變了斜坡的原始地貌景觀，增加了斜坡體的下滑力，對滑坡穩(wěn)定性有一定的影響。在滑坡區(qū)中部修建了公路，破壞了坡體的原始地貌，有利于地下水的下滲；同時，滑坡區(qū)常年耕作，表土疏松，地表水容易浸潤軟化巖土體，并下滲補給地下水，不利于斜坡的穩(wěn)定。

3.3 降雨因素

滑坡區(qū)降水豐富，年平均降水量1322.4mm，本次滑坡前出現(xiàn)間歇性強降雨，其中某鎮(zhèn)降雨量達148.3mm，大氣降水與地表水長期沿坡體下滲，由于下伏碎屑沉積巖軟硬相間，透水性不均勻，且上覆松散堆積層隔水，使上部粉質(zhì)粘土、孔隙水壓力不斷增大，基巖淺部軟化、巖面上部土層飽和，在穩(wěn)定基巖面上形成軟弱層，降低巖土力學性能，從而導致巖土體失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡。同時，滑坡區(qū)地下水較豐富，松散堆積層賦存孔隙水，基巖淺部含裂隙水。地下水埋藏淺，位于基巖面上部，且流量穩(wěn)定，順層巖面、巖土界面滲透，浸潤軟化巖土層，形成滑動帶。

表1 滑坡穩(wěn)定性計算結果

4 滑坡的穩(wěn)定性分析評價

4.1 計算模型

本滑坡穩(wěn)定性計算分別選取H1～H4滑坡的主滑面1-1’～4-4’剖面4個滑移面進行計算，并對可能的滑移面進行穩(wěn)定性計算。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查推斷，本滑坡的滑移面為基巖與覆蓋層接觸面，起滑面形態(tài)呈折線型(圖2)，采用傳遞系數(shù)法計算滑移面穩(wěn)定性及滑坡推力。

4.2 滑坡穩(wěn)定性計算

對1-1’～4-4’剖面分天然狀態(tài)和飽水狀態(tài)兩種工況下，采用相關軟件，分別進行穩(wěn)定性計算，結果如下：天然狀態(tài)下，H1滑坡和H2滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，H3滑坡和H4滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；飽水狀態(tài)下H1滑坡、H2滑坡和H3滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，H4滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)（計算結果見表1）。

圖2 折線滑動法模型及條塊劃分圖(折線形滑動面)

4.3 滑坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)滑坡體的定性分析及定量評價，某小學滑坡現(xiàn)狀為基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，但滑坡體各處變態(tài)與穩(wěn)定性現(xiàn)狀不同，其中H1、H2滑坡變形較大，H3和H4滑坡變形較少，滑坡的形成地形地貌、地層巖性與構造、大地降水等的綜合作用形成，其中大氣降水與地下水活動是滑坡的誘發(fā)因素，斜坡地形為滑坡提供了勢能。滑坡的發(fā)展趨勢受人類工程活動影響較大，無序的工程建設與農(nóng)業(yè)耕種破壞地形地貌景觀，改變巖土體力學結構，不利于滑坡的穩(wěn)定，將加速滑坡滑動。

5 滑坡治理措施

為保障居民和學校的安全，根據(jù)滑坡所處的地質(zhì)環(huán)境條件結合周邊自然環(huán)境。本滑坡主要采用的治理措施為：

（1）在H1和H2滑坡前緣布設抗滑樁工程；在H3和H4滑坡體前緣剪出口位置和H1和H2之前不穩(wěn)定坡體位置布置擋土墻工程。

（2）為防止滑坡體內(nèi)部地表徑流無序排放，影響滑坡體整體穩(wěn)定性，在滑坡周界外5m～10m設置截水溝，攔截地表徑流，并在滑坡體中部村道內(nèi)設置排水溝，引排流水，截排水溝通過村道及居民地坪處采用預制混凝土管涵進行穿越。

（3）對因滑坡破壞的路面進行修復，同時對滑坡進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)異常保證安全。

6 結語

該滑坡位于某小學后甑米山，目前該滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但滑坡堆積體嚴重影響勇明小學和當?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)生活。且滑坡失穩(wěn)將對將對小學和當?shù)鼐用裨斐蓢乐匚：Γ仨殞麦w進行治理。根據(jù)勘查結果，在分析滑坡機理和進行滑坡穩(wěn)定性計算評價的基礎上,滑坡主要采用詳細勘查+抗滑樁+擋土板+截排水溝+道路修復+監(jiān)測的綜合治理措施，切實可行，最終達到消除滑坡隱患的效果[7，8]。