貴定縣綠豆坪滑坡成因及穩(wěn)定性分析

常亞婷 金 波

（1.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一〇四地質(zhì)大隊，貴州 都勻 558000；2.貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局一一五地質(zhì)大隊，貴州 清鎮(zhèn) 551400）

0 引言

綠豆坪滑坡位于貴定縣城北部，滑坡平面形態(tài)呈半圓形，剖面形態(tài)呈直線型，主滑方向為315°，滑坡體長約80 m，寬約60 m，滑體平均厚約5 m，滑坡體積為2.4×104m3，為小型巖質(zhì)滑坡；滑體為中風(fēng)化灰?guī)r巖體，富含泥質(zhì)條帶，滑面為3 cm 左右的泥質(zhì)條帶，滑床為較完整的灰?guī)r［1］（見圖1、圖2）。

圖1 綠豆坪滑坡平面圖

圖2 綠豆坪滑坡2-2’剖面

2020年6月7日上午9時，由于滑坡體前緣臨空，在雨水的浸潤下，滑坡前緣發(fā)生向下的位移，并牽引滑坡后緣、左右側(cè)滑移，導(dǎo)致后緣、左側(cè)出現(xiàn)拉張裂縫，拉張裂縫變形不斷加劇。2020年6月10日，滑坡后緣、左右側(cè)拉張裂縫已基本貫通，為牽引式滑坡。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 氣象水文

1.1.1 氣象。研究區(qū)地處低緯度高海拔的云貴高原山區(qū)，位于冷暖氣流的交匯地帶，氣候溫和、濕潤，多陰雨天。多年平均氣溫15 ℃，極端最高氣溫為34.8 ℃，極端最低氣溫為-8.7 ℃，多年平均降雨量為1 143 mm，最大降雨量1385.7 mm（1977年），最小降雨量722.3 mm（1966 年），日最大降雨量234.9 mm（1999 年6 月30 日），小時最大降雨量52.8 mm。雨季一般始于每年的4 月，結(jié)束于10 月下旬，降雨量占全年降雨量的84.94%，旱季為11月至次年三月，降雨量占全年降雨量的15.06%。

1.1.2 水文。研究區(qū)屬長江流域烏江水系清水河支流，區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育，研究區(qū)西側(cè)100～150 m 為清水河（上游為馬場河），清水河歷史最高洪水水位與滑坡前緣坡腳高差為10 m，滑坡體受清水河影響小。

1.2 地形地貌

研究區(qū)屬于低山丘陵地貌，以剝蝕作用為主，滑坡區(qū)地形起伏較大，地形坡度在20～40°為主，地形高度差異較大，該斜坡地形上部陡，坡度在30～40°，下部相對平緩，坡度在20～30°左右，坡腳處為平地。滑坡體前緣高程980.0～984.0 m，滑坡后緣裂縫最高高程1 002 m，最大相對高差22 m。受坡面農(nóng)耕、建筑物修建切坡作用影響，滑坡體范圍內(nèi)微地貌類型多樣，以斜坡、臺地、陡坎為主。

1.3 地層巖性

研究區(qū)出露的地層為第四系（Q）覆蓋層和三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）基巖，各地層主要巖性分述如下。

1.3.1 殘坡積層（Qel）。紅黏土，黃褐色，可塑狀，可搓成土條，韌性中等，干強度中等，無搖震反應(yīng)，底部含少量角礫及砂，紅黏土廣泛分布于斜坡表層，厚度變化大，整體厚度較小，該層在滑坡范圍內(nèi)厚0～1.5 m，平均厚度0.5 m。

1.3.2 三疊系下統(tǒng)大冶組（T1d）。中風(fēng)化灰?guī)r：灰色，微晶結(jié)構(gòu)，薄層狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面無充填，局部溶蝕裂隙較發(fā)育，巖體較完整，巖層層面間富含泥質(zhì)條帶，巖芯呈短柱狀、塊狀，巖芯采取率為70%～80%，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級，該層未鉆穿。該層巖體屬可溶性巖體，巖溶發(fā)育，巖層層面間富含的泥質(zhì)條帶為滑坡發(fā)育的主要地層［2］。

1.4 水文地質(zhì)

1.4.1 地下水類型。根據(jù)出露的地層巖性及地下水在含水介質(zhì)中的賦存特征，研究區(qū)地下水類型可分為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水兩大類。

①松散巖類孔隙水。主要賦存于第四系紅黏土中，該層巖土固結(jié)性差，孔隙率較大，主要為大氣降水垂向補給及地表水體補給，以分散潛流形式沿斜坡表面及土層中徑流。地下水埋深較淺，在陡坎沖溝等低洼地段時有出露。該類水量嚴(yán)格受降水量的控制，多為季節(jié)性含水，水量動態(tài)變化大，總體富水性差。

②碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水。主要賦存于灰?guī)r的溶蝕裂隙和巖溶管道中，富水性中等。據(jù)訪問調(diào)查，區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育，位于滑坡前緣的部位存在多處巖溶溶洞，在村民家中可見溶洞的天窗，天窗口大小約為直徑1.0 m 的似圓形狀，地下5.3～9.4 m 位置可見水面，調(diào)查期間，地下暗河水流量約5.4 L/s，除此之外，其他鉆孔均未發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定地下水。

1.4.2 地下水的補給、徑流和排泄。地下水主要接受大氣降水補給，沿節(jié)理裂隙向深部下滲，并沿裂隙及相對隔水層層面向低洼方向徑流，最終以滲流形式向西側(cè)的清水河（馬場河）排泄。

1.4.3 地下水埋藏類型。研究區(qū)內(nèi)地下水的埋藏類型主要為潛水，主要集中在二疊系上統(tǒng)大冶組灰?guī)r中。地下水埋藏深度受地形的變化而變化，地勢高，地下水的埋藏深度就深，反之就淺。

1.5 地質(zhì)構(gòu)造及地震

1.5.1 地質(zhì)構(gòu)造。研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬于江南造山帶西南緣、揚子準(zhǔn)地臺滇黔褶斷區(qū)黔南凹陷北東部，區(qū)內(nèi)構(gòu)造活動頻繁，以燕山期構(gòu)造為主。

研究區(qū)位于貴定-新場街向斜西翼，工作區(qū)附近地層呈單斜產(chǎn)出，巖層傾向308～310°，傾角28～40°，優(yōu)勢產(chǎn)狀303°∠31°，未見斷層發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡單。巖層層面平直光滑，局部略有起伏，層理張開度小于3 mm，層間光滑無充填，層面結(jié)合程度差，屬于軟弱性結(jié)構(gòu)面。

區(qū)內(nèi)共發(fā)育兩組優(yōu)勢節(jié)理，J1：125°∠60°；J2：185°∠80°。J1 節(jié)理面平直光滑，局部略有起伏，層理張開度小于2 mm，節(jié)理面間光滑無充填，發(fā)育密度1～3 條/m，該節(jié)理面屬于結(jié)合差的軟弱結(jié)構(gòu)面。J2 節(jié)理面起伏粗糙，層理張開度小于3 mm，節(jié)理面間無充填，發(fā)育密度1～2 條/m，該節(jié)理面屬于結(jié)合差的軟弱結(jié)構(gòu)面。

1.5.2 地震。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，工作區(qū)抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度，Ⅱ類場地峰值加速度為0.10 g，基本地震動反應(yīng)譜特征周期為0.35 s，晚、近期構(gòu)造活動不明顯，屬構(gòu)造較穩(wěn)定區(qū)域。

2 滑坡變形特征

2.1 滑坡體變形特征

2.1.1 滑坡前緣。滑坡前緣受民房、X924 縣道建設(shè)切方作用，在建房施工中開挖暴露出了溶洞1，并形成了高陡切方邊坡，邊坡垂高2～5 m 不等，坡度45°～80°不等，邊坡坡腳為場平平地，邊坡頂部為自然斜坡，自然斜坡坡腳坡度約30°，前緣受切方影響，形成臨空面，為滑坡體剪出口的形成創(chuàng)造了有利的地形條件，勘查期間，前緣切方邊坡發(fā)生局部巖體順層滑移現(xiàn)象（見圖3、圖4），并導(dǎo)致前緣兩棟2 層磚混結(jié)構(gòu)建筑物破壞。2020 年6 月7 日上午9時，前緣中部發(fā)生向下位移變形，滑坡前緣變形導(dǎo)致上部電線桿歪斜和上部一棟磚結(jié)構(gòu)民房破壞，6月10日，滑坡后緣、左右側(cè)拉張裂縫已基本貫通。

圖3 滑坡前緣

圖4 滑坡前緣邊坡局部

2.1.2 滑坡中部。滑坡坡體巖性主要為中風(fēng)化灰?guī)r（富含泥質(zhì)條帶），上覆薄層（0～0.5 m）耕植土，因滑坡為整體變形破壞，且屬順層巖質(zhì)滑坡，滑體剛性較大，因此，滑坡坡面整體未發(fā)現(xiàn)明顯變形破壞跡象，但局部變形明顯。

2.1.3 滑坡后緣。后緣發(fā)育一條拉張裂縫L1（見圖5），L1 裂縫走向近北東—南西向，裂縫切入中風(fēng)化灰?guī)r巖體中，斷面形態(tài)呈“U”字形，上部開口0.5～2.0 m，裂縫特征見表1。

表1 裂縫特征統(tǒng)計

圖5 滑坡后緣L1裂縫

2.1.4 滑坡側(cè)緣。滑坡左右側(cè)緣均發(fā)育拉張-剪切裂縫L2，其中L2 裂縫（左側(cè)緣）走向近東—西向，裂縫切入中風(fēng)化灰?guī)r巖體中，斷面形態(tài)呈“U”字形，上部開口0.5～1.5 m（見圖6至圖8），裂縫特征見表2、表3；L3、L4、L5裂縫（左側(cè)緣）走向近北西—南東向，裂縫切入中風(fēng)化灰?guī)r巖體中，斷面形態(tài)呈“折線形”，上部開口0.05～0.2 m，裂縫特征見表1。

表2 巖溶溶洞發(fā)育特征

表3 各溶洞現(xiàn)狀變形特征

圖6 滑坡右側(cè)緣L2裂縫

圖7 滑坡左側(cè)緣L2裂縫

圖8 滑坡左側(cè)緣L2裂縫（泥質(zhì)條帶）

2.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 滑體特征。滑體物質(zhì)即為滑移面以上的巖體，根據(jù)鉆孔、淺井揭露及現(xiàn)場調(diào)查，綠豆坪滑坡滑體主要為三疊系下統(tǒng)大冶組中風(fēng)化薄層灰?guī)r，厚約2.0～6.5 m，富含泥質(zhì)條帶，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙面無充填，局部溶蝕裂隙較發(fā)育，巖性呈短柱狀，巖心采取率達70%～80%。

2.2.2 滑帶特征。根據(jù)淺井揭露，滑帶物質(zhì)主要為泥質(zhì)條帶，厚約3 cm，滑坡主滑方向巖層產(chǎn)狀303°∠29°與滑坡坡向（307°）為順向關(guān)系，滑坡巖體視傾角（26～31°之間）。泥質(zhì)條帶遇水軟化失去原有的力學(xué)性質(zhì)，形成一個軟弱夾層，為滑坡的變形提供了條件。

2.2.3 滑床特征。滑床為滑帶之下的穩(wěn)定中風(fēng)化灰?guī)r，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，巖石結(jié)構(gòu)較完整，鉆進速度較慢，巖心呈餅狀、短柱狀，少量呈碎塊狀，無臨空面發(fā)育，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3 巖溶溶洞基本特征

根據(jù)現(xiàn)場物探和鉆探資料，研究區(qū)內(nèi)共發(fā)育4處溶洞（其中RD1、RD4 洞口與地表連通），各溶洞發(fā)育特征見表2，溶洞變形特征見表3。

4 滑坡成因及變形破壞模式分析

4.1 滑坡成因分析

4.1.1 地形地貌。該滑坡所處斜坡地貌為上緩下陡，前緣由于切坡形成了40°～80°的臨空面，上部巖土體在重力及其他外力作用下，產(chǎn)生向下的作用力，前緣臨空后沒有抗滑作用力，導(dǎo)致滑坡從前緣開始牽引向下滑動。

4.1.2 巖土結(jié)構(gòu)。從鉆探、淺井資料結(jié)合現(xiàn)場勘查可知，滑坡區(qū)巖體結(jié)構(gòu)主要為薄層狀的中風(fēng)化灰?guī)r，富含泥質(zhì)條帶（即滑坡滑帶），遇水泥質(zhì)條帶失去原有的物理力學(xué)性質(zhì)，強度變低，最終滑坡向下位移產(chǎn)生滑動，此為滑坡形成的內(nèi)在原因。

4.1.3 降雨。從坡體變形時間分析，2020 年6月以來連續(xù)降雨，降水量大。滑坡體物質(zhì)組成主要為松散堆積物及中風(fēng)化灰?guī)r，透水性較強，滑帶為泥質(zhì)條帶，不透水，為隔水層，在連續(xù)強降雨條件下，地表水沿著松散層空隙及節(jié)理裂隙下滲到泥質(zhì)條帶面，軟化巖層層面（滑面上的泥質(zhì)條帶），使得其失去原有的力學(xué)性質(zhì)，成為軟弱結(jié)構(gòu)面，進一步增加了滑坡的下滑力，為滑坡的直接誘發(fā)因素。

4.1.4 溶洞。研究區(qū)巖體為灰?guī)r，屬可溶性巖石，巖體在巖層層面J1、J2 節(jié)理面切割作用下，結(jié)構(gòu)破碎，面理發(fā)育，裂隙面成為地下水流經(jīng)的主要通道，在豐富的地下水溶蝕作用下，在地形低洼處，巖體內(nèi)部開始形成不規(guī)則的網(wǎng)狀溶蝕裂隙，這類網(wǎng)狀溶蝕裂隙在地下水的不斷侵蝕破壞作用下，逐漸形成各個獨立的空穴，空穴不斷融合，最終形成溶洞，與滑坡的形成無直接聯(lián)系。

綜上所述，研究區(qū)前緣切坡、巖性中含軟弱夾層及持續(xù)的降雨耦合之作用，使得綠豆坪滑坡變形失穩(wěn)，其中降雨是滑坡發(fā)生的直接誘因。

4.2 變形破壞模式分析

綠豆坪滑坡整體呈上緩下陡的微地貌，斜坡坡向與巖層走向基本一致，為一順層坡，特殊的斜坡結(jié)構(gòu)為滑坡的發(fā)育提供了有利條件。滑坡前緣因為修建房屋對斜坡坡腳進行過開挖，且無任何支護措施，導(dǎo)致坡體前緣形成高約1～3 m 的臨空面，使得斜坡失去阻滑段，大大增加了斜坡的下滑力，為滑坡形成提供了有利地貌。連年汛期持續(xù)降雨為斜坡提供了豐富的水資源，地表水沿著松散空隙及節(jié)理裂隙垂直入滲，促使軟弱面加速軟化，大大降低其抗剪強度，使得滑坡在連續(xù)蠕動過程中形成連貫的滑移面，加速其整體變形形成滑坡。

從現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果分析來看，綠豆坪滑坡前緣先發(fā)生位移，帶動中后部變形，因此可判斷該滑坡主要為一牽引式滑坡。

5 滑坡穩(wěn)定性分析

5.1 計算模型及工況

從勘查資料和分析剖面可以看出，該滑坡的滑動面為巖層層面間滑動，因此采用單一平面滑動面，用系數(shù)傳遞法進行穩(wěn)定性評價［3-4］。分別選取工況Ⅰ天然狀態(tài)、工況Ⅱ飽水狀態(tài)、工況Ⅲ地震狀態(tài)及工況Ⅳ暴雨+地震來定量分析滑坡穩(wěn)定性。計算模型如圖9所示。

圖9 綠豆坪滑坡穩(wěn)定性計算模型

5.2 計算參數(shù)

根據(jù)室內(nèi)試驗成果統(tǒng)計分析，結(jié)合同類工程經(jīng)驗及反演分析，綜合選取巖體物理力學(xué)參數(shù)，見表4。

表4 巖體物理力學(xué)參數(shù)統(tǒng)計

5.3 計算結(jié)果及綜合分析

根據(jù)現(xiàn)場詳細勘查，結(jié)合滑坡體所處的地形地貌，滑坡滑體主要物質(zhì)為第四系堆積層及富含泥質(zhì)地帶的中風(fēng)化灰?guī)r，滑坡體后緣地形不利于排水，滑坡及巖溶溶洞穩(wěn)定性計算結(jié)果見表5。天然狀態(tài)下滑坡穩(wěn)定系數(shù)Kf 為1.08，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；強降雨時滑體飽水，其穩(wěn)定系數(shù)Kf 為0.98，處于不穩(wěn)定狀態(tài)；在地震作用下，其穩(wěn)定系數(shù)Kf為1.02，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨及地震作用下，其穩(wěn)定系數(shù)Kf為0.93，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。可以看出，綠豆坪滑坡受降雨因素影響較大。

表5 滑坡及巖溶溶洞穩(wěn)定性計算結(jié)果

6 結(jié)論與建議

①綠豆坪滑坡為一巖質(zhì)滑坡，沿泥質(zhì)條帶發(fā)生滑移，滑坡體積約為2.4×104m3，為小型牽引式滑坡。②通過對綠豆坪滑坡進行工程地質(zhì)條件、變形特征、形成機制的研究分析，結(jié)合穩(wěn)定性定量計算，滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但是在暴雨或者暴雨及地震作用下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，整體滑移可能性較大。③綠豆坪滑坡變形比較大，后緣、前緣、兩側(cè)緣都有發(fā)生變形，為避免其變形現(xiàn)象繼續(xù)擴大，危及前緣住戶，建議在滑坡前緣布置微型樁擋墻工程，并配合排水工程以提高其穩(wěn)定性。