新縣花果山滑坡地質災害特征及防治方案探討

周雷強 田玉培

（河南省地質礦產勘查開發局第三地質礦產調查院）

新縣花果山滑坡［1］位于新縣縣城航空路老公安局家屬院西側花果山東坡，山頭最高點高程為143.2 m，山（坡）腳高程為84.5~90.5 m（南部高，中部和北部低），地形相對高差52.7~58.4 m；該斜坡總體走向為NW350°，傾向為NE80°，坡角為30~45°，坡體較陡，縱向長為75.5 m，坡腳橫向寬為166.0 m，坡腳為近直立陡坎，高為4.0~10.0 m，斜坡坡腳緊臨住宅區，有5座6~7層住宅樓距離斜坡坡腳0.5~3.0 m，另有6座臨街住宅樓及市政道路（航空路）距坡腳30.0~50.0 m，見圖1。

滑坡失穩區位于斜坡中部，基本平行斜坡走向分布，寬約為63.0 m；在128.0~129.0 m高程上，滑坡后緣分布范圍橫向拉裂下滑現象明顯，拉裂帶下方附近坡體略見不明顯膨脹，在滑坡主滑方向上未發現滑坡剪出口，兩側也未發現滑坡縱向拉裂或錯滑地裂縫；該滑坡為后緣拉裂下滑的淺層推移式滑坡，規模有限；目前該滑坡處于初期破壞階段，主要表現為后緣拉張下滑—向下擠壓隆起，尚未形成連續滑動面。

1 地質災害危害程度

斜坡位于縣城中心區域，下部前方為人口密集區，斜坡失穩（產生滑坡）將嚴重威脅老公安局家屬院及附近10余座住宅樓400多住戶，近千人的生命財產安全，也危及到新縣航空路商戶和過往車輛及行人的安全，潛在經濟損失9 000萬元以上。依據《滑坡防治工程勘查規范》（DZ/T 32864—2016）（表1），該滑坡防治工程分級為一級。

注:滿足潛在經濟損失或威脅對象中的其中之一條，即劃定為相應的防治工程等級。

2 氣象與水文

新縣屬亞熱帶向暖溫帶過渡的氣候區，其特點是四季分明，春季多風，降雨量一般；夏季炎熱，暴雨集中，易發生洪水；秋季天高氣爽，溫降較慢；冬季較寒冷干燥，晴天多，降雨少。

多年均降水量為1 346 mm；最大年降雨量為2 136 mm（1954年，新縣水文站）；最小年降雨量為827 mm（1978年，新縣水文站）；最大日降雨量為288.5 mm（1969年，新縣水文站）；最大一小時降雨量為85.5mm（1996年5月17日，新縣水文站）。

降雨量較充沛，雨季5—8月份暴雨集中，占全年降雨量的60%以上，降雨量隨高度的上升而增加，海拔間雨量分配差異明顯。多年平均氣溫為15.2℃，每年8月份出現最高氣溫，月平均氣溫為31℃，極端最高氣溫為42.5℃；1月份出現最低氣溫，月平均氣溫約為0℃，極端最低氣溫為-17.3℃，無霜期為222 d。

3 滑坡區工程地質與水文地質條件

3.1 巖土體工程分布及特征

地層由上至下分層描述如下。

（1）殘坡積土（Q3el+dl）。棕黃色、褐黃色或灰褐色砂礫質黏土，下部含有長石風化的肉紅色斑點狀巖石碎屑，為花崗巖風化殘存，原巖結構模糊，上部坡積構造明顯，含有大量云母片，手搓有滑感，微濕，取芯破碎呈小塊狀，厚度為0~4.4 m。

（2）全風化二長花崗巖（K1X1ηγ）。褐黃色，稍濕，松散，長石礦物基本高嶺土化，夾帶棱角狀石英顆粒，斜坡勘查范圍內地層巖性主要為第四系上更新統殘坡積物（Q3el+dl）和早白堊系中粗粒二長花崗巖（K1X1ηγ），層厚為0~1.5 m。

（3）強風化二長花崗巖（K1X1ηγ）。肉紅色—褐黃色，中粒—粗粒花崗巖結構，塊狀構造，長石礦物部分高嶺土化；主要礦物為石英、鉀長石、斜長石和云母等，部分鉆孔巖體構造節理發育，采取率為60%~100%，層厚為1.0~5.0 m。

（4）中風化二長花崗巖（K1X1ηγ）。淺肉紅色，中粒—粗粒花崗結構，塊狀構造，鉀長石大小為2~5 mm，約占40%，石英大小為2~5 mm，約占25%，長石礦物周邊具輕微風化現象，巖芯呈塊狀和長柱狀，長為5~25 cm，巖面較為新鮮，巖體結構較完整。

3.2 水文地質條件

滑坡勘查區地下水主要為賦存于風化花崗巖的裂隙水和殘坡積土中少量淺層孔隙水，埋深為4.0~7.2 m，主要受大氣降水補給，旱季接受少量的人工種植灌溉補給，由西向東徑流下滲，屬潛水型地下水；地下水主要含水層為殘坡積（下部）、全風化和強風化（上部）中粗粒二長花崗巖地層，厚度不均，變化較大，基本上順坡分布，具有中間厚，上下兩端薄的特征，而下伏強—中風化中粗粒二長花崗巖為相對隔水層。

地下潛水為滑坡地段淺層孔隙—裂隙水的運移、對相對軟弱（不同程度）風化帶巖土的軟化，滑動帶界面的形成和滑坡體的失穩起到了不利作用。即由于花崗巖強風化帶中、下部滲透性相對較低，常將地下水阻滯于殘坡積—全風化和強風化上部二長花崗巖等裂隙化地層中，尤其在降水入滲后，在殘積土—強風化巖層中易形成小范圍上層滯水［2］，軟化滑帶風化巖土，降低其抗剪強度，直至降低坡體抗滑穩定性。

根據河南省信陽工程地質勘察院有限公司的《河南省新縣花果山滑坡詳細勘察報告》，地下水對混凝土、鋼筋混凝土和鋼結構具微腐蝕性。

3.3 人類活動

滑坡地表已受到一定程度的人為改造，坡面分布有數道近水平臺坎，臺坎高為0.6~7.0 m，平臺寬度為2.0~6.0 m，斜坡上部多為成片的林木果園和零星的菜地，以及簡易車道，中、下部基本為天然植被環境，下部坡腳因民用建設用地擴張的占用，均被過度開挖成直立陡坎，高達4.0~10.0 m。

該斜坡上不適當的林木果園、過度的灌溉和坡腳嚴重的超挖，均不同程度地影響了斜坡的穩定性。

4 滑坡基本特征

4.1 滑坡區地貌形態及邊界特征

滑坡平面形態呈不規則馬蹄形，剖面階梯狀，分布高程為105~156 m，相對高差為51 m，主滑方向245°，軸向長為104 m，橫向最寬為140 m，滑坡體中上部厚度一般在2~5 m，平均厚度約為4 m，中下部厚度相對較厚，為5~10 m，平均厚度約為6 m，總體積約5.7×104m3，屬淺層小型全風化花崗巖巖質滑坡［3］；滑坡坡向為224°，坡面平緩，地形坡度為22~26°，由于人為改造，坡度變化較大，滑坡體前緣局部有人為開挖的陡坡，最陡處高差近10 m；滑坡體中部由于受到人為的改造，表面有較多臺坎和平臺，臺坎高為0.5~8 m，平臺寬度為5~15 m，用作房屋地基或菜地，在滑坡體中部，由于開挖到強風化基巖中，導致滑坡體分成了上下2段，產生出新的臨空面，滑坡后部經鉆孔揭露及地表調查，滑坡坡面清晰，十分平整。

4.2 變形特征

該斜坡的滑坡失穩區位于斜坡中部，基本平行斜坡走向分布，實地推測寬約為63.0 m，長約為35.0 m，滑體平均厚度為6.0 m；2018年10月在128.0~129.0 m高程上，滑坡后緣出現橫向拉裂下滑現象，拉裂隙寬為2~20 cm，長約為35.0 m，走向為NW350°，傾向為NE80°，傾角為25~30°，下滑約為0.3~1.0 m，滑移方向與拉裂隙傾向接近一致，拉裂帶下方附近坡體略見不明顯膨脹，在滑坡主滑方向坡面上未發現滑坡剪出口及相關變形痕跡，滑體兩側也未發現滑坡縱向拉裂或錯滑地裂縫［4］。

由于斜坡中下部地形陡峭，滑坡體失穩后，有沿滑坡下部剪出口順坡而下滑形成快速滑坡碎屑流地質災害的趨勢，將嚴重威脅坡腳下住宅區數千居民、航空路商戶以及過往車輛和人員的生命財產安全。

4.3 斜坡及滑坡體物質結構特征

通過對斜坡地面調查，結合鉆探和探槽揭露坡體的地層巖性，坡體各部主要組成如下。

（1）斜坡上部至坡頂為欠穩定的坡體結構，主要為全風化、強風化中粗粒二長花崗巖帶構成；表層覆以薄層殘坡積含黏性土碎石，上部巖土體主要表現為碎裂結構。發育有5組節理，產狀分別為節理L160°∠85°、節理L2255°∠55°、節理L3144°∠51°、節理L4294°∠50°、節理L510°∠45°，通過赤平投影［5］分析認為，結構面組合復雜且具不利組合特征。在暴雨條件下將加劇坡體的蠕變或滑移變形，極易成為滑坡體向后擴張的不穩定地帶。

（2）斜坡中部為不穩定的坡體結構，主要為殘坡積含黏性土碎石和全風化—強風化（上部）中粗粒二長花崗巖帶巖性構成，巖土體主要表現為散體結構和碎裂結構。赤平投影統計與分析認為，坡體存在的最不利結構面組合是節理L3和節理L5，它們的組合交線產狀傾向為74°，傾角為23°，基本上與2018年產生的滑坡后緣拉裂隙產狀及其滑移方向一致；坡體巖土在長時間大雨作用下，淺層巖土強度軟化，滲透動水壓力加大，其坡體穩定性將顯著降低，易發生淺層拉張—推移式—折線—巖土混合滑坡。

（3）斜坡下部及坡腳為穩定的坡體結構，主要為中風化中粗粒二長花崗巖帶巖性構成，發育有3組節理，產狀分別為節理L1120°∠70°、節理L245°∠50°、節理L3340°∠58°，與邊坡構成不穩定結構面組合結構；在現場地質調查中，未發現巖體變形及裂隙開裂、膨脹現象，為穩定的坡體結構。

4.4 滑帶土與滑床巖土結構與特征

根據滑坡體和滑坡后緣拉裂帶發生位置及坡面形態、地層巖性、結構面及組合、地下水分布等特征，結合鉆探和探槽資料，分析認為滑坡體后緣拉滑面主要受巖體節理L1和L2等陡立切割面控制，呈近平直的弧形，其產狀為傾向80°，傾角為50~55°；滑體中段滑動面主要是受巖體風化強弱界面或散體結構與碎裂結構過渡面控制，即全風化底界面與強風化上層之間，較平直，其產狀為傾向80°、傾角為35~45°；滑體下段至剪出口滑動面，推測應為近水平的弧形滑面。至此，該滑坡縱向滑面具折線—弧線復合型特征。

結合滑面特征［6］的進一步分析認為，滑帶土主要以全風化底界巖土組合，具散體結構特征，其物理力學性質及穩定計算評價指標應以全風化巖土為主，適當考慮后緣拉裂面和剪出口滑移面殘坡積土體的物理力學性質；而滑床巖土主要以具碎裂結構特征的強風化巖土為主。

根據從鉆探取出的巖芯及鉆進情況，對滑坡的滑移深度進行判定，巖芯顯示處于上覆全風化花崗巖和下伏風化較弱的花崗巖之間，地表水經風化節理裂隙下滲后在滑床表面匯集，不能很快滲入風化較弱的基巖中，會沿滑動帶產生流動，在地下水的長期作用下，坡體抗剪強度大大降低，受到上覆土（巖）層重力作用，沿下伏風化較弱的花崗巖巖面產生剪切蠕滑，逐漸形成滑動帶。

5 滑坡形成機制分析

5.1 滑坡的變形形成機制分析

該滑坡自然坡度相對較陡，由于經濟發展，城區擴建，對山體坡形進行的不當開挖，人工形成高陡邊坡。陡坡前緣臨空，實際上是增大了坡度，并且有利于地下水的滲流。滑坡區位于新縣降雨中心區，降雨量偏高。滑坡體為局部薄層第四系殘坡積含黏性土碎石土或含碎石粉質黏土及其下伏的全風化二長花崗巖，滑坡體孔隙、裂隙及節理發育，風化強烈，每逢雨季，雨水沿孔隙、裂隙、節理入滲［7］，在入滲雨水沿基巖面或巖石強弱風化界面貫通的影響下，坡體飽水后導致坡體自重力增加，在（靜）動水壓力和重力破壞作用下，產生局部蠕滑，導致坡體后緣產生拉張裂縫，該滑坡目前處于初期的加速變形階段。

5.2 滑坡近期發育階段

該滑坡目前局部處于欠穩定擴張階段，在暴雨與過量灌溉以及重力作用下，在幾組不利結構面及其組合基礎上已形成了后緣拉裂帶，并在拉裂帶附近坡體表面推移形成局部隆起，滑坡體兩側未發現縱向拉張滑移裂隙，前部坡面也未發現滑坡剪出口裂隙。

5.3 滑坡影響因素分析

根據調查和收集資料分析，滑坡變形與其所處的地質環境［8］密切相關。

（1）地層巖性。滑坡坡體為殘坡積的含黏性土碎石土或含碎石粉質黏土和下伏全風化—強風化花崗巖，由于碎石土及全風化—強風化巖石的結構松散，裂隙發育，其透水性較強，容易使得地表水滲入到坡體內部，坡體巖土抗剪強度降低，地表水轉化為地下水［9］，在動（靜）水壓力作用下，加大了坡體的下滑力，不利于坡體穩定性。

（2）降雨和灌溉影響。在長時間強降雨以及種植過量灌溉條件下，不僅使淺層巖土體飽水軟化，增加自重，而且沿著節理裂隙入滲淤堵影響結構面或滑動面逕流、排泄以及力學性質，降低了滑體與滑床間的摩阻力或抗剪強度，加大了靜水壓力和動水壓力的不利作用，進一步降低滑坡體穩定性，引起滑移變形破壞。

（3）人類工程活動的影響。人工切坡種植、修路和坡腳因擴大建設用地的不合適開挖，使得坡面臺階和坡腳出現臨空面，給滑坡的失穩定提供了有利條件。

5.4 滑坡形成機制分析

目前，滑坡整體處于欠穩定狀態，在滑體后緣發育拉張裂隙，將可能導致滑體上局部形成滑塌體，滑體整體穩定性降低，滑塌體處于欠穩定狀態。此外，殘坡積體及全風化巖體上的張裂隙為大氣降雨以及種植灌溉的入滲提供了有利的通道，在降雨及灌溉的情況下，存在滑坡局部有可能繼續滑塌變形的可能。

6 滑坡破壞模式分析

根據對滑坡的調查及工程勘察，認為花果山滑坡是以殘坡積和全風化巖體在高陡地形、后緣高角度不利結構面切割、分離和不利結構面組合等地質條件下，在暴雨或過量灌溉作用下發生后緣拉裂—下滑變形破壞特征的滑坡，屬推移式滑坡［10］。由于滑坡體為透水性較強的散體結構巖土體，地表水能夠較好地滲透到其下伏的強—中風化基巖表面，又由于下部基巖風化程度及滲透性均相對較低，為較完整結構巖體，相對不利于地下水的運移，使得地下水主要賦存于全風化與強風化基巖交界帶之上，在地下水的長期浸泡軟化作用下，交界帶巖土的物理力學性質不斷降低，直至滑體坡由早期的拉裂—下滑、推移隆起，中期的滑動面連續擴張，到晚期滑坡體整體由剪出口下滑，形成最終的快速滑坡碎屑流地質災害。

7 滑坡穩定性綜合評價

通過對滑坡進行物理模擬計算所得結果來看，基本與目前滑坡的狀況相符合。滑坡目前整體處于欠穩定狀態，在暴雨及過量灌溉的狀況下，滑坡體將處于不穩定狀態，滑坡在坡體蠕變過程中，以及地下水和其他人為因素的影響下，都有可能改變目前的狀態，滑坡變形有繼續加大、加速的可能，由于滑坡對坡腳附近危害大，所以治理滑坡和防護滑坡災害是一項緊迫的任務。

8 滑坡變形發展趨勢

由于預計暴雨及過量不合時宜的灌溉影響，會造成滑坡體或斜坡整體受到了較大的破壞，目前在滑坡體上還存在著后緣張拉裂縫及局部的下錯，這些裂縫寬度不同，貫通程度不同，下錯深度不同，在雨季容易使滑坡上的地表水滲透到裂縫內，從而會加大裂縫及滑坡體的變形，同時由于滑坡體為透水性較強的含泥土性土碎石與全風化花崗巖，對滑坡穩定性極為不利，一旦滑坡整體變形，就會使得原有的裂縫加大擴張，同時也會產生新的縱向和橫向拉裂縫［11］。所以，從長期發展看，滑坡變形滑移將繼續加大，滑坡體的穩定性也將繼續惡化。因此，治理滑坡是十分必要也是較為緊迫的事情。

9 滑坡防治工程方案建議

9.1 防治工程設計參數建議

通過對新縣花果山滑坡詳細勘察成果分析，對于滑坡體治理的物理指標和抗剪強度指標取值，見表2。

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9.2 防治方案建議

針對該滑坡的形態、結構特征以及形成機制，綜合考慮在各種工況條件下的穩定性和滑坡失穩以后的危害性，建議在該滑坡防治工程中，滑坡中部失穩區采用支護樁、斜坡下部的中風化中粗粒二長花崗巖設置擋墻防護結構，并在斜坡上部設置截排水工程方案［12］。

（1）防護擋墻。根據斜坡上部與中部滑坡體失穩下滑規模、滑移距離計算失穩下滑體方量，設計防護擋墻高度、厚度及混凝土標號與配筋。建議主要采用鋼筋混凝土材料，墻高為3.0 m，墻厚為400 mm，縱橫向雙層配受拉筋，墻底距離自然地面200~300 mm，不得阻滯坡面水。

（2）支護樁。根據斜坡上部與中部下滑體對防護擋墻的作用力、土壓力與沖擊力，選定樁型、樁徑與樁間距，并設計樁長、材料與配筋。建議主要采用矩形截面混凝土樁，樁徑為600 mm×600 mm，樁間距不大于2倍樁徑，樁長為6.0 m，地面上下各3.0 m。

（3）截排水工程。主要在斜坡上部修建集水—排水溝，以減少雨水過量下滲，此外，應注意控制或減少對林木果園的過量人工灌溉。

10 結語

花果山滑坡為巖土混合型局部滑移-快速碎屑流小型滑坡，為折線—弧線組合型推移式滑坡；該滑坡防治工程主要在滑坡中部失穩區采用支護樁、斜坡下部的中風化中粗粒二長花崗巖設置擋墻防護結構，并在斜坡上部設置截排水工程，方案切實可行。