廣州市從化區和豐村張洞山體滑坡成因特征及穩定性分析

周心經，郭 宇

(廣州市地質調查院，廣東 廣州 510440)

1 引言

近年來，滑坡地質災害頻發，嚴重威脅周邊居民的生命財產安全。2019 年，山西省臨汾市鄉寧縣發生山體滑坡， 20 人死亡，100 余人受災，直接經濟損失達2100 余萬元。同年，貴州省六盤水市水城縣發生一起特大山體滑坡災害，43 人死亡，9人失蹤，700 余人緊急轉移安置，直接經濟損失1.9億元。同樣在2019年，甘肅定西市通渭縣常河鎮發生9.14 特大(巨型)滑坡群災害，造成直接經濟損失近2000萬元[1，2]。由此可見，對滑坡的研究分析具有重要的現實意義[3～5]。同時也有越來越多的研究人員在滑坡研究領域做了較好的工作[6～9]。

隨著廣州市經濟社會的高速發展，尤其是大規模的城市化進程導致了人地關系越發緊張，位于廣州市從化區和豐村的張洞山體滑坡，給當地的居民造成了嚴重的安全隱患，并成為制約當地經濟社會發展的重大地質因素。本文在對滑坡區域收集資料和有關數據的基礎上，開展了實地滑坡現場調查和地質鉆探，分析了滑坡分布的基本特征，查明滑動的原因和規律，深入研究了后續滑動的穩定性，旨在為后續滑坡地質災害的治理提供基礎資料和科學依據。

2 研究區地質災害基本特征

研究區位于從化區良口鎮和豐村張洞，滑坡前緣中心點位地理坐標東經113°42′01″；北緯23°48′23″；西安80坐標：X=2633888，Y=38469533。該山體滑坡位于和豐村西北部張洞，滑坡所在和豐村和鎮政府所在地有村道連接，可通行中型及小型運輸車輛，現有村道至滑坡位置約40 m無公路相通，且二者之間有一條2～3 m寬的溪溝阻隔。

據現場調查，該滑坡所在的山坡總體傾向295°，坡度50～60°，山脊標高327 m，山腳標高325 m，相對高差42 m。坡體主要由全風化及強風化花崗巖組成，頂為坡殘積土。山體植被發育，據應急調查資料，該邊坡于2014年5月23日發生滑動，滑坡體長約80 m，寬約100 m，滑距60～70 m，滑坡體積約40000 m3。滑坡毀壞20間平房，造成1人受傷、2棟樓房受損，災情級別為中型。

本滑坡有以下特點：一是坡度較陡，通視條件較差，不利于地形測量及地質調查工作和勘查施工。二是植被茂盛，通行條件差，坡上沒有作業道路，不利于鉆探機械進場作業，不利于今后治理工程設備開展施工。三是從滑坡至現有鄉村公路有40 m不能通車，中間還有一條2～3 m寬的溪溝，溪溝有常年流水，且容易受到山洪影響(圖1、圖2)。

3 滑坡成因特征分析

滑坡所處地和豐村地形變化較大，部分山坡較陡，為典型的丘陵地貌。滑坡所在山體斜坡呈南北走向，滑坡邊界呈圈椅狀，最高點標高367.30 m，前緣最低點標高322.50 m，最大高差54.80 m，主滑方向約295°。從地形上看，滑動面形態與滑坡地表地貌形態基本一致，經對滑坡特征、結合鉆探結果及巖土體物理性質分析，滑動面處于殘坡積土層與全風化黑云母二長花崗巖之間。

滑坡按物質成分分類屬于殘坡積層滑坡，按滑坡體的厚度分屬于淺層滑坡，按滑體體積分，和豐村滑坡總體積約40000 m3，屬于小型滑坡。殘坡積層具有較強的滲透能力，遭受強降雨時，雨水進入滑體并很快下滲，由此造成滑坡體的重量增加，緩慢向下移動，從而發生滑坡，滑坡往往會隨著能量的積累和平衡的打破，多次向下滑移，因此有可能造成人民生命財產的嚴重損失。

圖1 交通位置圖

圖2 邊坡遠眺全景(鏡頭向東)

滑動面：該滑坡的滑動面規律比較明顯，滑坡后緣形成高1～2 m的滑坡壁。鉆探結果顯示，各縱向剖面最深滑動面埋深一般2.0～5.0 m，總體而言，中上部滑動面主要位于殘坡積土與全風化巖層界面附近，局部位于全風化黑云母二長花崗巖層內；滑坡前緣的滑動面一般位于殘積土層中。滑動帶厚度一般20～50 cm。

滑體：主要是由殘坡積土組成，厚度一般2.0～5.0 m，坡面植被發育。滑坡體前緣土體有鼓起變形，后緣呈弧形，最大下錯位移5 m，分布有高約5 m的滑坡壁，滑坡后緣部分有竹、樹等植被倒伏。在滑坡體中部有多條與主滑方向近垂直的橫向裂縫，一般呈近南北向曲折延伸，長度5～20 m，裂縫寬度0.1～0.3 m，可見深度0.3～0.5 m。

滑床：主要為黑云母二長花崗巖，其縱斷面形態近似弧形，局部有起伏。滑坡軸線總體近似直線。

通過工程地質調查，發現降雨是滑坡發生的誘發因素，內因要屬滑坡巖土體自身的工程力學性質和水理性能。

(1)地形地貌和當地居民削坡建房為滑坡的形成提供了良好的臨空條件。當地居民為了建房進行削坡且沒有護坡、排水等保護措施，致使坡體呈裸露狀態，為滑坡的形成提供了良好的臨空條件。

(2)巖土結構為滑坡的形成提供物質基礎。滑坡體的組成物質為松散的殘坡積土和全風化巖，在暴雨浸泡后其穩定性變差，因此易沿著巖土體的分界滑動而產生滑坡。

(3)降雨是滑坡的直接觸發因素。降雨時雨水沿著坡體縫隙向下滲流，時間一長形成徑流界面，在基巖面附近容易形成地下水的滲流面，其上的巖土體很容易產生滑動，從而造成滑坡的發生。

4 滑坡穩定性分析

4.1 滑坡穩定性評價計算模型

根據勘查區巖土工程特性及水工環地質條件，結合滑坡變形失穩的模式，對滑坡采用《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T 0218-2006)中的傳遞系數法，計算其穩定性。

4.2 滑坡穩定性評價計算公式

計算依據《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T 0218-2006)附錄E滑坡穩定性評價和推力計算E.9 、E.17公式，在理正軟件上實施計算。

4.3 滑坡滑坡穩定性計算參數的選用

物性參數和強度參數是滑坡穩定性計算需要考慮的兩項內容。物性參數主要是指滑體的重度；強度參數主要是指滑帶土的粘聚力和內摩擦角。飽和抗剪強度根據天然抗剪強度進行折減。計算參數依據土工試驗結果和地區經驗選取，根據野外調查滑坡后緣及剪出口的具體位置，結合鉆探資料綜合確定滑動面的位置。滑坡穩定性計算的參數詳見表1。

表1 滑坡穩定性計算巖土體力學性質指標

4.4 計算工況

根據滑坡穩定性影響因素分析，滑坡體在天然狀態和連降暴雨等條件下將受到下列荷載的作用：一是潛在滑坡體受到的重力，以地下水位為分界線，之上按天然重度計算，之下按飽和重度計算；二是靜水壓力，也就是地下水流動造成的滲透壓力；三是浮托力，即地下水對水下潛在滑動面段的法向水壓力。

暴雨對滑坡的作用主要表現在地下水位的波動和滑坡體含水量的控制，水的作用對滑坡體自重、動水壓力和浮托力等荷載至關重要，同時滑體土和滑帶物的抗剪強度也會產生變化，從而影響滑坡穩定性。根據滑坡所處的受力情況，確定按天然狀態和連降暴雨兩種工況進行計算：工況一：自重+地下水；工況二：自重+地下水+暴雨。

在計算時，由于工況一沒有暴雨的影響，自重按天然重度取值，抗滑力按滑帶土的天然抗剪強度計算；在工況二中，整個滑坡受雨水影響處于飽水狀態，自重計算按飽和重度，抗滑力按滑帶土飽和抗剪強度。

4.5 穩定性計算結果

計算結果見表2。

表2 滑坡穩定性計算結果統計

表3 滑坡穩定狀態劃分

根據表2的計算結果，結合參照表3的內容，滑坡在工況一條件下，最小穩定系數為0.985，滑坡處于不穩定狀態。當在工況二條件下，滑坡土層的重度增大，但是內摩擦角和粘聚力都減小，最小穩定系數為0.646，說明滑坡的不穩定狀態進一步加劇。此外，根據滑坡調查，仍處于滑動變形中，在強降雨、震動等誘發因素的作用，滑坡體可能進一步滑動。通過上述分析，說明和豐村滑坡還處在不穩定狀態。

5 結論

(1)滑坡體位于廣州市從化區良口鎮和豐村，滑坡體為土質滑坡，土層厚度較大，巖土體工程性質較差。

(2)影響滑坡穩定性的因素較多，其中內因要屬滑坡巖土體自身的工程力學性質和水理性能，夏季的強降雨是外部誘發因素，同時人工削坡建房等人類工程活動也是重要的影響因素。

(3)根據相關規范的計算結果，現邊坡處于不穩定狀態，需要進行治理。