軟弱巖土邊坡滑坡致災機理分析

趙亮

(中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司，湖南 長沙 410000)

0 引言

在我國南方多雨季節，公路邊坡經常發生滑坡災害，影響公路交通正常運行，且帶來安全隱患[1-2]。為了更好地預防公路邊坡滑坡災害的發生，需要探明公路邊坡滑坡災害致災的因素，制定針對性的預防措施，從根本上杜絕滑坡災害[3-4]。

對于公路邊坡滑坡災害機理研究方面，多位學者開展了相關研究工作。張玉萌等[5]以云南某在建公路工程邊坡為研究背景，對其進行工程地質調查，查明了邊坡區域的地質特征，從理論上分析了公路邊坡的穩定性，得出了邊坡處于不穩定狀態的結論。俞椿輝[6]以山區公路邊坡為研究背景，調查了公路邊坡滑坡的主要滑體類別，并分析了穩定性影響因素，提出了多種滑坡治理措施。馬立綱[7]對山區公路的邊坡滑坡災害及其防治技術進行了分析研究，提出了針對不同工況下邊坡形式的防治對策。胡浩[8]對山區公路的邊坡失穩問題特別是滑坡災害及其防治技術進行了分析研究，并結合工程實例進行了滑坡穩定性的有限元分析，確定易滑區域，提出合理的防治對策。

滑坡場地位于長沙市雨花區洞株公路振東段東側，南側緊鄰旺坤集團，北側為海王建材公司，坡頂建有旺坤別墅區主樓及相關配套設施，坡腳為振東路。滑坡體位于土層內，傾向西，主滑方向為南西255°左右，由西往東縱向長度約70.0 m，中間南北橫寬約45.0 m，滑坡后前后緣高差約21.0～26.0 m；滑坡呈上、下部較陡，中部較緩的形態，上、下部坡度一般為25°～32°，中部（高程115.00～125.00 m之間）坡度為10°～15°，具體見圖1。

圖1 滑坡平面

1 地層巖性

根據野外鉆探結果，場地內分布有人工填土層、第四系滑坡堆積物、第四系沖積層，下伏基巖為泥盆系中統棋子橋組泥巖和泥灰巖。其野外特征按自上而下的順序描述如下。

人工填土：主要為素填土，呈褐紅色或雜色，由黏性土混10%～30%的磚塊、礫石等硬雜質組成，用于反壓坡腳的人工填土以砼塊、碎礫石等硬質雜物為主，呈稍濕，松散-稍密狀態，密實度不均勻，未完成自重固結。該層主要分布于坡頂和坡腳，層厚為1.20～5.50 m。

第四系滑坡堆積物：呈褐紅、褐黃等色，主要由黏性土含少量卵礫石及中粗砂組成，物質組成不均勻，呈稍濕-濕、松散-稍密狀態，密實度不均勻。主要分布在滑坡地段，層厚為2.00～10.10 m。

滑帶土：呈褐黃、褐灰等色，主要由黏性土夾10%～20%礫石組成，呈濕、可塑狀態，土體受到擠壓、揉皺作用，土體結構、成層性及工程特性有較明顯的改變。主要分布在滑坡地段，層厚為0.20～0.40 m。

粉質黏土：呈褐紅、褐黃色夾灰白色條紋，具網紋結構，不均勻含有約15%～30%的中粗砂或卵礫石，呈硬塑狀態，搖振無反應，切面稍有光澤，干強度及韌性中等。該層主要分布于邊坡上部，層厚為1.80～5.20 m。

粗礫砂：呈灰褐、灰白色，主要為石英質，混約10%～15%的黏性土和約20%卵礫石，少量卵礫石呈強風化狀，中密狀態；局部為黏性土夾層，土黃色，呈透鏡狀分布。該層主要分布于邊坡上部，層厚為1.40～4.80 m。

卵石：呈褐黃、灰白色，成分主要為石英質，呈弱膠結狀態，磨圓較好，主要呈亞圓形，不均勻含有約20%～30%的砂礫及黏性土，卵石粒徑一般為2～5 cm，最大粒徑在10 cm以上，少量卵礫石呈強風化狀，分選性較差。該層主要分布于邊坡上部，層厚為0.90～1.10 m。

中粗砂：呈灰褐、灰白色，主要為石英質，混約10%～15%的黏性土和卵礫石，中密狀態；局部為黏性土夾層，土黃色，呈透鏡狀分布。該層主要分布于邊坡上部，層厚為4.80～6.70 m。

泥盆系中統棋子橋組泥巖，呈土黃、灰黑色，泥質、鈣質膠結，陸源碎屑結構，中厚層狀構造。本次揭露范圍內按其風化程度劃分為強、中風化兩帶，各風化帶野外特征分述如下。

強風化泥巖：呈土黃、灰黑色，大部分礦物已風化變質，節理裂隙極發育，巖心呈土夾碎塊狀，巖塊用手易折斷或捏碎，沖擊鉆進較困難，回轉鉆進較易。屬極軟巖，巖體極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。場地內廣泛分布，各鉆孔均遇見該層，層厚0.45～4.10 m。

中風化泥巖：呈灰黑色，礦物成分部分已風化，節理裂隙發育，巖心較破碎，呈塊狀，局部短柱狀，巖石質量指標RQD=50～75，巖體較破碎，屬極軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。該層主要分布于場地北側，揭露厚度1.70～19.20 m，層厚不詳。

泥盆系中統棋子橋組泥灰巖：呈灰、深灰及灰黑色，主要礦物成分為方解石、白云石及石英，主要為泥質膠結，細粒結構、中厚層狀構造。按其風化程度可分為強、中風化兩帶。本次勘查僅揭露中風化帶，其野外特征描述如下。

中風化泥灰巖：灰白色夾灰黑色條紋，部分礦物成分已風化變質，節理裂隙較發育，巖心較完整，呈柱狀或短柱狀、少量塊狀，鉆進較困難。巖石質量指標RQD=75～90，巖體較完整，屬較軟巖，巖體基本質量等級為Ⅳ級。該層大部分場地范圍內均有分布，揭露厚度4.80～15.30 m，層厚不詳。

2 滑坡致災機理分析

根據現場走訪調查和勘查結果，該滑坡是由于前期長時間的強降雨作用，地表水徑流條件發生改變，集中滲入并沖刷坡體而產生的以牽引式為主的滑坡。從地質條件、地形及地貌、氣候、徑流條件、人工活動因素等方面對本次滑坡發生的原因進行初步分析。

2.1 地形及地貌

場地原始地貌單元屬殘丘，地勢整體東高西低，邊坡（未滑之前）呈上、下部較陡，中部較緩的形態，上、下部坡度一般為25°～32°，中部（高程115.00～125.00 m之間）坡度為10°～15°，邊坡中部較為寬緩，不利于地表水的排泄。

2.2 地質條件

從場地內地層結構來看，上覆土體除粉質黏土層以外均為強透水地層，且粉質黏土層物質成分不均勻，局部含中粗砂或卵礫石。從前期調查來看，邊坡土體存在垂直向裂隙，在雨水的沖刷下形成條帶狀凹槽，易于地表水的匯集和下滲，場地普遍發育的強風化泥巖層為弱透水地層，起到了相對隔水層的作用，因此在強風化泥巖層頂部及粉質黏土層內形成了地下水集水區，在滲流作用下降低了土體強度，增加了土體質量，產生了相對“易滑”層。此種情況的出現為坡體失去力學平衡提供了滑動面。此外坡體裂縫處雨水容易下滲，在坡體內形成類似“水墻”，形成較大的坡體水壓力，更加劇了邊坡蠕滑變形過程。

2.3 地表、地下水作用

6-7月出現了連續長時間暴雨，勘查滑坡場地地表無完善的截排水措施，且邊坡（未滑之前）形態便于匯水，雨水直接沖刷坡面，浸泡邊坡土體，導致土體中含水量較高，成為土體飽水的主要來源，并在坡體內形成類似“水墻”，急劇降低了土的抗剪強度，增大了土體質量，破壞了原坡體的力學平衡條件。因此，連續長時間暴雨是導致本次滑坡最重要的外因和誘因。

2.4 人工活動因素

勘查滑坡位于洞株公路振東段東側，北側為海王建材公司（該側邊坡進行了砼護面），南側為旺坤集團，人類工程活動較強烈，對本次滑坡有影響的主要有以下幾個方面：

（1）由于洞株公路振東段的道路修建，開挖了邊坡坡腳部位，形成了新的臨空面，擾亂了邊坡原有的平衡狀態，在暴雨時邊坡前緣首先產生蠕滑變形，逐漸往后發展；

（2）坡體堆載：坡體堆載增加了坡體荷載；堆載體本身較為松散，透水性較好，直接滲入坡體，加重坡體水壓力，并軟化土體；

（3）邊坡一級平臺設置的沉沙井，將雨水由漫流直接變為集中流直接滲入坡體，軟化坡體，降低了坡體的抗剪強度，加大了坡體瞬間水壓力；

（4）海王建材公司側噴砼邊坡設置的排水溝排水直接灌入勘查滑坡體。

3 結論

通過對該滑坡災害進行現場工程地質調查與勘查，經過分析總結后得到以下結論：

（1）根據現場走訪調查和勘查結果，該滑坡是由于前期長時間的強降雨作用，地表水徑流條件發生改變，集中滲入并沖刷坡體而產生的以牽引式為主的滑坡。

（2）地形及地貌、地質條件、地表、地下水作用及人工活動因素耦合作用下造成了該邊坡產生滑坡災害。