萬源市草壩鎮一順層邊坡滑坡體形成機理及穩定性分析

林華章 嚴巍巍

（ 四川省公路規劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610000 ）

0 引言

萬源市草壩鎮一村六社某邊坡于2017年9月在持續降雨后發生滑動變形，坡體中后部產生較多裂縫，坡體中兩處民房垮塌并造成前緣公路錯開。該邊坡位于高速連接線右側，路線以左挖右填的形式從坡體后緣陡坡上通過。該邊坡位于古滑坡后緣，坡面呈折線形，微地貌發育：多陡坎、緩斜坡、緩平臺、大孤石和沖溝等。在施工擾動與持續降雨的影響下，該邊坡上已經產生較多裂縫，陡緩交接位置的變形和破壞尤為明顯。基于此，對該滑坡體的形成機理和穩定性展開分析，為后續的防治工作提供依據和參考。

1 工程地質條件分析

1.1 構造地質特征

場區位于龍鳳場-雙龍場向斜內，該向斜核部附近受構造影響強烈，局部可見小撓曲，回龍河兩岸分別為向斜的兩翼，其中南西翼產狀340～20°∠5～10°，北東翼產狀235°∠10°，兩翼出露地層主要為白堊系下統白龍組、蒼溪組的粉砂質泥巖、細砂巖及粉砂巖[1]。

1.2 地表水分布

回龍安河為場地內的主要地表水體，河流由東向西流經場區北側，河面寬約20～30m，水深約0.6m，流速約5m3∕s，河流水位具山區河流雨漲晴消的特點。另外，坡體中前沿的荒田中有較多地表水賦存。

1.3 地下水分布

區內地下水主要有松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水[2]。其中，松散層孔隙水主要賦存于滑坡堆積層以及崩坡積層，主要接受大氣降水。區內斜坡未發現穩定地下水位，但坡表水體豐富，坡體上村民修建有數個集水井以供取水使用。基巖裂隙水：該邊坡為砂、泥巖互層，砂巖為相對透水層，泥巖為相對隔水層，淺表部巖體節理裂隙發育，其透水性相對較好；但隨深度的增加，巖體趨于完整，其透水性逐漸變差，故而淺部基巖裂隙發育帶尤其是強風化帶為基巖裂隙水主要的賦存空間。據調查，該類地下水在斜坡一帶較為發育，有居民常年以基巖裂隙處的泉點水作為生活用水。

2 滑坡體基本特征及分區

2.1 滑坡周緣特征

該滑坡處于回龍安河左岸（堆積岸），周界不甚明顯，后緣位于基巖陡坎下方，前緣位于施工單位所建拌合站的料場臺坎處，如圖1所示。臺坎開挖形成高約3～4m的陡坎，陡坎坡角70°～85°，局部達90°。

圖1 滑坡工程地質平面圖

根據變形特征以及裂縫發育和地形特征在平面圖上圈出滑坡周界，可知該滑坡在平面圖上呈“喇叭”形。從地形上看，坡面呈折線形，微地貌發育：多陡坎、緩斜坡、緩平臺和小沖溝等，邊坡整體坡度約17°～20°，整體呈臺階狀，上臺階覆蓋層厚約5～10m，下臺階覆蓋層厚約12～16m。

2.2 滑坡坡體特征

根據坡表的地形特征和坡體結構分析，該滑坡由前緣古滑坡體系基巖順層滑脫堆積體破壞形成。目前坡表的崩坡積層中含有大量塊石，坡表發育大孤石，其主要成因為砂泥巖的差異風化后，砂巖發生滑脫、墜覆等破壞。滑坡體上零星散落1～2戶民居，調查時一戶農房已垮塌，另一戶農房發生局部開裂破壞，坡體中后緣處被開墾為梯級水田與耕地，其余地方則以喬木為主，據調查坡體上樹木樹齡在5～15年，僅局部樹木有歪斜。

2.3 滑坡大小特征

據調查，該滑坡前緣剪出口位于料場后緣開挖的陡坎，地面標高約為768m；后緣至基巖陡坎下方，地面標高約為875m；邊坡前、后緣相對高差約107m，平均厚度約11m，主滑方向約為41°，為一中型土質滑坡[3]。

2.4 滑坡坡體分區

根據現場地形特征將滑坡分為兩個區，①區主要為前緣第一臺階的坡體，該層普遍覆蓋層較厚，約12～16m厚；②區位主要位于第二臺階上，該層覆蓋層普遍較薄，厚約5～10m。①區與②區之間為一陡坎，該陡坎使得滑坡變形不連續，分區詳見圖1所示。

3 滑坡體形成機理分析

3.1 滑坡發生過程

2017年9月底，在施工單位修建好拌合站及正在開挖后緣連接線的情況下，草壩鎮發生持續降雨近20余天，位于古滑坡后緣的邊坡上產生了數道裂縫，拉裂縫寬度0.1～0.4m不等，局部地表下錯20cm；坡體上陡緩相接處發生了一些變形垮塌；坡體上兩處民房發生不同程度的破壞和開裂；前緣鄉村公路發生位錯和下沉，最大錯開位置約25cm，最大下沉量約10cm。

3.2 滑坡體成因分析

滑坡后緣高速公路連接線下方修筑了一條攔石槽溝，溝寬約2.0～3.5m，深約2.0～2.5m，如圖2所示。

圖2 后緣臨時截排水溝

據調查，該攔石槽溝在之前強降雨期間，地表水匯集灌滿整條水溝，目前該溝水毀嚴重，且溝道沒有疏水通道，地表水匯入溝后，漫過溝岸坡或下滲排泄至崩坡積體，對邊坡穩定性不利。滑坡前緣拌合站對坡腳進行了一定開挖和整平，開挖高度約2～4m不等，目前料場擋墻發生了擠壓變形，墻體上產生較多的鼓脹裂縫，裂縫呈橫向貫通錯開形，且料場的底板有地下水滲出，料場前緣拌合站地坪及擋墻未發現裂縫。

該滑坡體位于順層邊坡上，覆蓋層總體分布為靠近小樁號的總體厚度比靠近大樁號位置的要薄一些，滑坡后緣土體比前緣薄。斜坡土體厚度較大，坡表地表水賦存豐富，基底為透水性較好的厚～巨厚層細砂巖和相對隔水的粉砂質泥巖，雨季地下水較豐富；在地下水浸泡下，坡體中的粉質黏土抗剪強度會急劇降低，塊碎石在長期干濕交替作用下，風化程度進一步加劇，其抗剪強度大幅降低。在長時間雨水及地下水的浸泡下，土體根據自穩的需要其內部應力進行調整，在坡面及土體內部形成拉裂隙（蠕動變形），并逐步發展貫通，在暴雨季節，大量地表水沿孔隙及拉裂隙進入土體，增加土體重量，進一步弱化土體抗剪強度，從而使坡體產生進一步的變形，由于其前緣邊坡拌合站開挖了一定高度的臨空面，為形成滑坡蠕變提供了地形條件，后緣的截排水溝匯集的地表水下滲至坡體內增加了地下水來源。綜上所述，特殊的地形條件、坡體的物質構成及大量降雨是形成滑坡的主要因素。①區坡體的穩定性較②區坡體的差，當前緣①區坡體發生破壞后，后緣②區坡體前緣形成臨空面，變形將逐步發展致使后緣②區坡體繼續發生破壞。

4 滑坡體的穩定性評價

4.1 滑坡狀態分析

鉆孔巖芯中未發現有鏡面、擦痕、揉搓等跡象，而坡表裂縫未形成大規模的貫通連續，覆蓋層厚約4.1～15.7m，組成物質為塊碎石及粉質黏土。種種跡象表明，目前崩坡積體已經發生蠕滑擠壓變形，處于滑坡的蠕滑變形階段[4]。覆蓋層以粉質黏土、碎石、塊石為主，結構不均，粉質黏土、碎石與塊石相互混合，總體呈現表層及基覆界面粉質黏土集中，而碎石與塊石為中間夾層的規律；坡表地下水十分豐富，加之持續的降雨，使得覆蓋層充分飽水，抗剪強度指標進一步降低，使坡體的穩定性大幅降低。綜合判斷為一蠕動變形階段的牽引式滑坡，一旦滑體中積聚足夠的能量，形成貫通的滑動面，坡體就會從前緣臨空面剪出破壞。

4.2 穩定性分析

4.2.1 滑面及滑面參數的確定

目前鉆探未揭示到有明顯的滑面，坡體物質復雜，分布極不均勻，通過分析推測，滑面主要位于基覆界面。基覆界面處的土體主要為粉質黏土，局部為強～中風化塊石土。當鉆至基覆界面附近，所取土體主要呈軟～可塑狀，含水量較大，因此滑面參數取值主要考慮基覆界面處軟弱夾層的物理力學性質，而非覆蓋層整體粗粒土[5]（塊石土）的綜合物理力學參數。

滑面參數的確定，以現場巖土特征、鉆孔中巖土體狀態、基覆界面處軟弱土的土工試驗成果并結合相關規范進行綜合取值。目前土體的天然含水率為17%～22.1%，天然密度為2.04～2.11g∕cm3，孔隙比0.518～0.619，飽和度為88%～99%。因為坡體地下水較豐富，土體長期處于飽和狀態及蠕動變形狀態，因此采用飽和不排水狀態的快剪來模擬暴雨工況滑帶土的力學指標，由于滑塊處于蠕動變形階段，隨著變形的加劇，土體結構發生破壞，其抗剪強度指標將進一步降低。結合鉆孔中滑動面的土體情況，經綜合分析，建議采用飽和不排水狀態的快剪平均值并結合反算修正后（C=13kPa、Φ=14.5°）作為進行最終工程處治措施穩定性計算的參數值。

表1 滑坡體物理力學參數表

由于滑體中土體地表水和地下水較為豐富，暴雨狀態和天然狀態下的滑帶土力學性質差異較小，僅土體容重的增加對邊坡穩定不利，滑坡體中除粉質黏土外，還有碎石、塊石等粗粒土，會對滑坡體整體容重產生一定影響。因此，在滑坡穩定計算中，暴雨工況重度取21.2kN∕m3，天然工況重度取20.7kN∕m3。

4.2.2 計算剖面的確定

采用極限平衡中的瑞典條分法[6]對主剖面進行分塊計算，原計算剖面如圖3所示。

圖3 滑坡計算剖面

4.2.3 下滑推力的計算

根據反算的參數進行下滑推力計算，可以得到當斜坡安全系數K0=1.00、1.05、1.10、1.15、1.20時，天然工況和暴雨工況滑坡的剩余下滑力計算值見表2 和表3所示。

表2 2-2’斷面天然工況滑坡的剩余下滑力計算值

表3 2-2’斷面暴雨工況滑坡的剩余下滑力計算值

目前坡體處于蠕滑變形階段，在天然情況下，第二級臺階上的②區坡體處于穩定狀態，第一臺階上的①區坡體在安全系數取1.10～1.20時，坡體剩余下滑力達191.42～1135.67kN∕m；在暴雨情況下，第二級臺階上的②區坡體處于基本穩定狀態，而第一臺階上的①區坡體在安全系數取1.10～1.20 時，坡體剩余下滑力可達691.51～1662.96kN∕m。不能滿足規范的安全要求[7]。

5 結束語

綜上所述，該滑坡屬中型土質滑坡，目前處于蠕滑變形階段；特殊的地形條件、坡體的物質構成及大量降雨是形成該滑坡的主要因素；基于穩定性計算分析可知，該滑坡目前處于不穩定的狀態，需要采取有效的處理措施。建議對滑坡采用分級設抗滑樁支擋、及時封閉裂縫并做好截排水等措施進行綜合整治；并對該段連接線右側路基段采取防護措施，以保證施工運營期間的安全。