黃土—鋁質泥巖接觸面滑坡成因及穩定性評價

劉 寧 寧

(山西省勘察設計研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 工程概況

擬建呂梁某合金鋁項目廠外氧化鋁輸送系統位于嵐漪河南側，地貌單元屬于黃土高原梁峁區，山頂呈圓峁狀，山梁呈波浪式，近南北向分布。山梁兩側為沖溝及其支溝，廠外氧化鋁輸送系統4號～6號轉運站段存在一古滑坡群[1]。山梁兩側形成的深切溝谷橫截面上游多呈“V”字形，個別溝谷下游呈“U”形，樹枝狀沖溝極其發育，溝谷兩側坡度為20°～60°之間，局部地段可達80°以上，地形起伏較大，總體地勢呈南高北低。溝谷最低標高為880.0 m，峁頂最高標高1 006.0 m，相對高差為126.0 m。

2 滑坡巖土構成及巖性特征

滑坡體巖性主要由①層粉質黏土、②層卵石、③層粉質黏土、④層鋁質泥巖以及⑤層粉質黏土構成。①層粉質黏土、②層卵石、③層粉質黏土主要成因是由于滑坡蠕滑過程中后緣向前推移錯落堆積形成；④層鋁質泥巖為灰白～灰綠色，富含氧化鋁，受水浸濕后軟化。該層較連續，產狀為傾向270°，傾角7°～8°。

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡形態特征

根據外業調查，滑坡平面形態呈扇形，在空間上形成圈椅狀，該滑坡群是由5個多級滑坡組成。滑坡群主滑方向約270°，最大滑距約27.0 m，主軸最長約140 m，寬度約250 m，滑坡群面積約23 495 m2，滑體厚度約2.0 m～18.0 m，滑坡總體積約21×104m3，在斷面形態上表現出臺階狀。滑坡群周界明顯，滑坡從坡面剪出，向前推移距離較遠[2]。H2，H3，H4，H5(如圖1所示)滑坡滑動面位于鋁質泥巖層，H6滑坡滑動面位于粉質黏土層[3,4]。滑塌體沖溝發育，具典型的雙溝同源、溯源侵蝕特征。

3.2 滑坡體特征

根據勘探資料及野外調查，滑坡體主要由第四系全新統崩坡積物粉土、粉質黏土及卵石構成，H2滑動面上部土體較為破碎，下部土體較為完整，滑體在剖面形態上呈多級臺階狀，H3滑坡坡體上出現卵石反翹現象。總體來說，H2，H3，H4，H5，H6滑坡變形處于蠕變狀態。

3.3 滑動面(帶)特征

根據本次勘察結果，H2，H3，H4，H5滑坡滑動面位于第④層鋁質泥巖層，H6滑坡滑動面位于下部1.0 m為鋁質泥巖的③層粉質黏土層。鋁質泥巖層層厚12 cm～20 cm，滑面傾向總體為270°左右，滑面坡度介于6°～8°之間。

探槽揭露滑面附近土體含水量較高。TC1(H2)滑面埋深4.2 m，滑面特征為滑面位于鋁質泥巖層中，滑面附近土體較為破碎，滑面有光澤，擦痕明顯。TC8(H6)滑面埋深7.8 m，滑面特征為滑面位于粉質黏土層中，滑面下部1.0 m為鋁質泥巖；滑面光滑有光澤，擦痕明顯。各探槽揭露情況見圖2，圖3。

3.4 滑床特征

滑床與滑動面相互依附，滑床為新近系上新統棕褐色粉質黏土，土質堅硬，結構面發育，結構面傾向255°～265°，傾角6°～10°，屬順向坡。該層粉質黏土上部為12 cm～20 cm厚鋁質泥巖，下部為半膠結卵石，滑坡體沿鋁質泥巖層表面向下滑動。

3.5 滑坡后緣特征

滑坡后壁巖性組成主要為粉質黏土及厚層卵石，后壁高約42 m，后壁坡向約270°，坡度約35°～52°，由于坡頂崩塌體的堆積，H2，H3滑坡后壁較緩，H4，H5，H6滑坡后壁較陡立，卵石裸露。據現場調查，該滑坡為古滑坡，滑坡后壁較難找到明顯擦痕。后壁與滑體交界部位南北向裂縫被崩塌體覆蓋，整個交界部位土體向下凹陷。

3.6 滑坡前緣特征

H2，H3，H4，H5，H6滑坡前緣巖性組成是粉質黏土，根據探槽揭露情況，從斷面形態上來看滑帶在前緣沿鋁質泥巖產狀延展，地層剪出口高于滑坡前路面3 m～13 m，剪出方向具有順向的地層傾向特征，剪出口產狀為270°∠7°。

3.7 滑坡體裂縫分布特征

本次勘察滑坡體裂縫較為發育，裂縫主要分布于滑坡H2，H3，H4，H5，H6后壁與滑體交界部位，從現場勘察及地質資料分析，該裂縫群平行且近南北向展布，屬于張拉型裂縫[5]，寬度較寬，該裂縫群表面被坡頂崩坡積物覆蓋，后緣平臺被切割成多級小臺坎。

3.8 滑坡規模及分類

根據GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查規范第6.1節劃分標準，該滑坡體積約21×104m3，屬中型滑坡；滑動面埋深最大為18 m，屬中層滑坡；運動形式為推移式滑坡。

4 滑坡穩定性評價

4.1 定性分析

從滑坡地形、地貌及工程巖土性質分析，H2，H3，H4，H5，H6滑坡后緣壁張拉裂縫較為發育，滑動面為鋁質泥巖層，該層層厚12 cm～20 cm，滑面傾向總體為270°左右，滑面坡度介于6°～8°之間。滑動面上部土體較為破碎，下部較為完整，滑體在剖面形態上呈多級臺階狀。滑床與滑動面相互依附，滑床為新近系上新統棕褐色粉質黏土，土質堅硬，結構面發育，結構面傾向255°～265°，傾角6°～10°，屬順向坡。勘察期間，探槽揭露滑面附近土體含水量較高，滑面光滑有光澤，擦痕明顯，指向滑動方向。因此，H2，H3，H4，H5，H6滑坡當前處于蠕變狀態，隨著地表水的下滲，滑面會繼續軟化[6]，仍會緩慢地發生滑動。總體認為，滑坡體處于基本穩定狀態。在人工擾動[7]等外界因素誘發作用下，滑坡復活可能性較大。

4.2 定量計算

4.2.1 計算方法

該段滑坡為黃土滑坡，滑動面主要沿下覆鋁質泥巖、粉質黏土展布，為折線形滑動面。根據GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規范附錄A及條文說明第5.24條，對該滑坡采用傳遞系數法隱式解進行整體穩定性定量評價和推力計算。

4.2.2 計算荷載組合與計算工況

1)荷載組合。

a.自重。自重為坡體巖土體的自重。b.地下水作用力。根據對水文地質條件的調查，滑坡地下水類型主要為上層滯水。上層滯水分布極不均勻，以天然降水為主要補給來源，以泉水的形式排泄，出露于下部卵石層或溝底卵石沖積物中。滑面以上未發現地下水。穩定性計算時不考慮水的滲流力對滑坡穩定性的影響，對于水的因素只考慮增加滑體容重和削弱滑動帶抗剪強度[8]。

2)工況組合。

根據GB/T 38509—2020滑坡防治設計規范對該滑坡分為以下兩種工況進行分析：a.工況一：自重；b.工況二：自重+暴雨或連續降雨。

4.3 計算參數的選取

滑坡土體天然重度采用室內試驗指標統計的平均值，土體飽和重度通過計算確定，計算公式：ρsat=(ds+e)/(1+e)×ρw。

滑面強度參數取值根據土工試驗值及反算綜合[9]確定。計算工況一時，取天然重度、天然內摩擦角、天然內聚力；計算工況二時，取飽和重度、飽和內摩擦角、飽和內聚力。滑帶附近含水量較高，本次計算過程中天然狀態和飽和狀態抗剪強度指標接近。滑坡滑面c,φ值建議值表見表1。

表1 滑坡滑面c，φ值建議值表

4.4 穩定性計算結果

選取滑坡H2—H2′，H3—H3′，H4—H4′，H5—H5′，H6—H6′剖面進行計算，評價結果為工況一條件下，H2—H2′，H3—H3′,H4—H4′,H5—H5′剖面穩定系數1.05≤Fs<1.35，處于基本穩定狀態，H6—H6′ 剖面穩定系數Fs<1.00，處于不穩定狀態；工況二條件下，5個剖面穩定系數Fs<1.00，均處于不穩定狀態。

5 結論

1)擬建呂梁某合金鋁項目廠外氧化鋁輸送系統滑坡滑床為新近系上新統鋁質泥巖，該層表層微風化，具有遇水易泥化、不透水性的特征，其抗剪強度遇水后迅速降低，是滑坡形成的物質基礎。2)粉質黏土—鋁質泥巖是古滑坡的滑帶，滑坡形成機制為地下水滲透到基巖表面并在基巖面停滯形成一個隔水層，大大降低了接觸面土體的抗剪強度，當抗剪強度小到不至于抵抗下滑力的時候，基巖接觸面的黃土體就會沿著基巖面發生滑動，最終導致滑坡的發生。3)通過定性分析與定量評價，H2，H3，H4，H5，H6滑坡當前處于蠕變狀態，隨著地表水的下滲，滑面會繼續軟化，仍會緩慢地發生滑動。4)自重+暴雨或連續降雨工況條件下，滑坡處于不穩定狀態，可采取抗滑樁或錨桿格構進行治理。