右岸4號滑坡形成機制及穩定性評價

張先，陳元勇

（江西交通職業技術學院，江西南昌330013）

1 概述

長期以來，滑坡災害是制約基礎工程建設的一項重要因素，并且滑坡災害一旦發生，將會帶來巨大危害，因此，對滑坡災害的形成機制和穩定性的準確評價，將有助于對其進行預防及提出合理的工程治理措施。右岸4號滑坡為一大型碎石土滑坡，某擬建高速公路K13+203~K13+416段以挖方路基的形式從滑坡體前部通過。為保證公路安全，對該滑坡進行了詳細的工程地質勘察及穩定性分析評價，目的在于查明該滑坡的工程地質特征，分析其形成機制，評價其穩定狀況等，為滑坡災害防治階段提供必要的地質依據和設計參數。

2 滑坡分布形態

該滑坡為大型碎石土滑坡，南北向長500m左右，東西向寬200~270m，依據本次勘察鉆孔揭露：滑體厚度11~23m，體積200×104m3，主滑方向15°。該滑坡整體形態清晰，平面上呈長舌形展布，兩側發育有沖溝，滑體表面橫向上呈現明顯的負地形，縱向上呈后部較陡、中部平臺、前部較陡狀。

滑坡后壁圈椅狀地形明顯，后壁上方物質在后期重力作用下以坡積物的形式堆積于滑坡體上，從而使原來的陡壁變成現在的圈椅狀緩坡，坡腳多小于10°。滑坡后部長約150m，較陡，坡度約15°~20°，植被較發育，大部分被開墾為耕地。滑坡體中部長約180m，平緩，坡度約為5°，現已全部被開墾為耕地。滑坡體前部較陡，長約150m，坡度在15°左右，現已全部被開墾為臺階狀耕地。在滑坡體中部、前部的陡坎處可見碎石土出露，夾雜磚紅色的泥巖碎塊，局部泥巖碎塊與塊石相互包含現象明顯。

滑坡左側發育為一深3~5m的寬“V”型沖溝，溝底為一條小路，沖溝內地表水出露，道路泥濘，但未形成常年性地表徑流，沖溝左側為一個凸梁，被黃土及坡積物覆蓋，局部坡腳零星可見泥巖出露。

滑坡右側也發育一條沖溝，呈“V”字型，深6~8m，溝底為一條小路，沖溝內地表水出露，并形成常年性地表徑流。沖溝的右側為殘留的一部分松散滑體，現已被表層坡積物覆蓋，部分被開墾為耕地，受沖溝流水影響，可能會轉化為泥石流。松散滑體右側斜坡上可見完整基巖，巖性為厚層狀礫巖、泥巖互層，產狀13°∠4°。

3 滑坡巖土特征

3.1 滑坡體巖土特征

根據勘察資料顯示，滑坡體巖土類型主要為碎石土，顏色雜亂，黃褐、青灰、磚紅交替出現，碎石含量差異較大，在10%~80%之間，粒徑差異也較大，粒徑1cm左右的礫石和70cm左右的漂石均有出現，主要粒徑在3~8cm，碎石分布不均勻，局部出現富集狀。碎石母巖為泥巖、板巖、閃長巖等，局部泥巖碎塊與塊石相互包含現象明顯，土質以粉土和粉質粘土為主，結構較松散，濕—飽和。

3.2 滑面及滑帶土特征

據野外鉆探揭露和現場調繪，此滑坡的滑面（帶）呈上部較陡，中下部平緩的特點，中上部為滑動區，在多個鉆孔內發現滑面（擦痕），形態較為清晰。下部為堆積區，未見清晰滑面。

滑帶土主要為粉土，呈青灰色，飽和，軟塑—可塑狀態，土質不均勻，夾雜有碎石，有腥臭味，偶見朽木及動物骨骼，巖芯多呈長柱狀，厚度1m左右。

3.3 滑床巖土特征

滑坡中上部滑床巖性為砂質泥巖夾礫巖，呈磚紅色，強風化—微風化，厚層結構，泥巖顆粒較粗，含砂質較多，礫巖砂質膠結，粒徑在1~3cm，該層巖芯獲取率較高，巖芯多呈柱狀。滑坡下部滑床巖性為含礫粉質粘土、含礫粉土，含礫粉質粘土呈磚紅色，可塑—硬塑，飽和，局部含大量礫石；含礫粉土，呈青灰色，軟塑—可塑，飽和，巖芯采取率高，多呈柱狀，長柱狀。

3.4 滑坡現狀

據現場調繪知，滑坡體表面幾乎全部開墾為臺階狀耕地，滑坡兩側發育兩條小沖溝，未見裂縫及變形痕跡。其整體穩定性較好，但滑坡前部土體仍然受到流水的沖刷強烈，長期不加以治理，將會導致土體流失嚴重，影響整個滑坡的穩定性。

4 滑坡形成機制及穩定性評價

4.1 滑坡形成機制

4.1.1 滑坡形成時代

通過野外對滑坡的整體勘察，該滑坡體物質主要由粉土、碎石土、泥巖塊體等組成，目前，滑坡的圈椅狀陡壁已被改造成圈椅狀緩坡，其上植被發育，滑體表面平坦，兩側溝谷發育成型，上述現象說明該滑坡形成較早，為一老滑坡體。

4.1.2 滑坡成因分析

（1）地形地貌條件。滑坡體所在的地段位于臨夏縣老鴉關河右岸的斜坡地段，該坡體整體呈一面坡狀，自然坡度在30°左右，斜坡高度在200m左右，地形較陡峻，是滑坡形成的有利地形。

（2）地層條件。滑坡體所在斜坡地段上部為第四系黃土，土體松散，地表水極易深入內部，中部為下更新統洪積卵礫石層，透水性好，下伏基巖為泥巖，巖質較軟，相對隔水，促使了滑坡的形成。

（3）水文地質條件。勘察區年均降水量在630.6mm左右，年降水量最大為818mm，水量多集中于7~9月，約占全年降水量的56.9%。雨量集中，雨水順松散堆積物孔隙裂隙等下滲或形成地表徑流，增加坡體自重且降低巖土體的抗剪能力，為滑坡的形成提供有利條件。這種特殊的坡體地層結構在長期降雨、洪水切割坡腳、地震（該區地震烈度為7度）等誘發因素作用下極易失穩產生滑坡。

4.2 滑坡穩定性評價

4.2.1 定性評價

（1）目前該滑坡體在滑動后整體勢能較低，坡體重心較低，滑體表面未見變形跡象。

（2）滑坡體前緣堆積了較厚的堆積物，說明在歷史時期滑坡坡腳曾受流水沖刷，該時期為滑坡最不穩定時期，滑坡體上的不穩定部分已經在該時期失穩，殘留部分為穩定部分。此外，目前堆積物起到壓坡腳，有利于滑坡體的穩定。

（3）滑坡體兩側的沖溝較深（3~8m），在滑坡體兩側形成較好的臨空面，滑坡更容易向兩側變形，而兩側沖溝附近未見滑體變形跡象。

（4）根據滑面特征可知，該滑坡滑面后部較陡，但中前部平緩，抗滑段較長，故該滑坡穩定性較好。

綜上可知，目前該滑坡整體穩定狀態較好，但路基開挖后將會導致滑坡的穩定性降低。

4.2.2 定量評價

（1）計算公式選擇：根據滑坡滑動面形態，按《巖土工程勘察規范》（GB50021-2009）條文說明中5.2的公式進行滑坡穩定性系數計算，其公式如下：

式中：Fs——穩定系數；

θi——第i個滑塊滑動面和水平面的夾角，（°）；

Ri——作用于第i條塊的抗滑力，kN/m；

φi——第i條塊土的內摩擦角，（°）；

Ci——第i條塊土的粘聚力，kPa；

Li——第i條塊滑動面長度，m；

Ti——作用于第i條塊滑動面上的滑動分力，kN/m，當有滑動方向相反的滑動分力時，Ti取負值；

ψ——第i條塊的剩余下滑動力的傳遞至i+1條塊時的傳遞系數（j=i）。

（2）計算方案選取。結合本滑坡滑體、滑床巖土體特征及其各種荷載情況，建立兩種工況進行分析，既正常工況和非正常工況Ⅰ（暴雨或連續降雨狀態下的工況），依次來算來評價該滑坡的穩定性。

（3）計算剖面選擇。依據滑體特征，特別是滑面特征，結合具體工程條件，選擇該位于滑坡軸線處且縱向貫穿整個滑坡前后緣的斷面進行計算。

（4）滑體計算參數的選取。該滑體及滑帶土等參考該地區以往的滑坡參數，通過室內試驗、經驗類比、反演分析等方法，確定了滑體、滑帶土（軟弱帶）的物理力學參數建議值如下：

①滑體重度：天然狀態γ=19kN/m3，飽和狀態下γsat=19.5kN/m3；

②根據野外勘察取樣，對滑體和滑帶土進行了抗剪強度測試，試驗時將其內大塊的碎石撿出后對試樣進行了重塑。

在計算時綜合考慮上述試驗結果，結合反算值及相關規范經驗值，最終確定的參數如下：滑坡的正常工況下采用C=16kPa，φ=10°，非正常工況Ⅰ下采用C=15kPa，φ=9°。

（5）計算結果及評價。根據建立的兩種工況，選取典型地質斷面，根據實驗參數，采用條分法對該滑坡進行了穩定性計算。各斷面穩定性計算結果見表1。

表1 右岸4號滑坡穩定性系數表

依據《公路路基設計規范》，結合本項目的重要性，安全系數綜合定為1.20，并依安全系數為標準，將穩定系數細分為四個等級：穩定系數K≥1.25時為穩定，1.25＞K≥1.10時為基本穩定，1.10＞K≥1.0時為欠穩定，K＜1.0時為不穩定。

依據上述評價標準，得出結論如下：

①在正常工況下，右岸4號滑坡的穩定系數為1.418~1.545，顯示該滑坡處于穩定狀態；路基開挖后的穩定系數為1.314~1.447，顯示該滑坡處于穩定狀態。

②在非正常工況Ⅰ下右岸4號滑坡的穩定系數為1.226~1.387，顯示該滑坡整體處于穩定狀態；路基開挖后的穩定系數為1.178~1.293，顯示該滑坡處于基本穩定—穩定狀態。

5 結論

（1）右岸4號滑坡形成較早，為一老滑坡體。該滑坡的形成主要受地形地貌、地層結構以及水文等方面的影響。滑坡位于河谷斜坡上，整體坡度在30°左右，為滑坡形成的有利地形。該區域上部地層土質松散，利于雨水入滲，底部基礎為泥巖，為隔水層，是典型的易于形成滑坡的地層。區域降雨整體雖少，但降雨相對集中，是滑坡形成的主要誘因之一。

（2）采用定性和定量的方法評價了該滑坡的穩定性，滑坡坡體重心較低，未見明顯的變形跡象，并且大部分滑體被后期流水沖蝕，發生大規模運動的可能性較低。通過定量計算，在正常工況和非正常工況下，滑坡均處于基本穩定至穩定狀態，但是后期的公路修建，對其前部開挖將會導致其穩定性變差。