某滑坡穩(wěn)定性及敏感性因素分析

摘要 文章以某滑坡工程為背景，采用現(xiàn)場測繪、勘探、原位測試及室內(nèi)試驗等方法，分析了滑坡區(qū)內(nèi)的工程地質(zhì)條件，通過一系列的綜合勘探手段摸清了滑坡的結(jié)構成分組成，以及變形破壞特征及其影響因素；同時，采用剩余推力傳遞系數(shù)法，研究了該滑坡在自然、地震及飽水狀態(tài)下的穩(wěn)定性，并對滑坡土強度、地下水位等因素進行了敏感性分析。分析結(jié)果表明，該滑坡在自然工況條件下整體上基本穩(wěn)定，但安全裕度不高；在久雨、暴雨或地震條件下不穩(wěn)定。在理論分析的基礎上，針對性地提出了滑坡治理方案，可為類似工程防治提供參考依據(jù)。

關鍵詞 滑坡；穩(wěn)定性；敏感性分析；治理方案

中圖分類號 P642.22 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）03-0096-03

0 前言

1974年以來，某地第三中學（以下簡稱“三中”）滑坡明顯變形，主要是地表裂縫與坡體局部下坐，近年變形有加劇趨勢，滑坡整體發(fā)生下坐移，下沉、下坐變形量達50 cm，這次規(guī)模較大的活動雖未造成房屋損毀和人員傷亡，但對學校造成了臨時停課、縮減招生、校舍停建等后果。滑坡若進一步變形和發(fā)展，將可能危及教學樓、科教樓、宿舍樓，威脅全校師生的生命財產(chǎn)安全。

1 工程地質(zhì)特征

滑坡發(fā)育在早期泥石流堆積之上，屬第四紀堆積層滑坡。滑體后緣在中學操場，高程為707 m，前緣到小溪溝邊，高程在660 m左右，主滑方向為南西向，軸向長150 m，順小溪溝寬220 m，形態(tài)似倒扣的碗，面積約2.26×104 m2，體積約30×104 m3，間歇性活動。滑坡現(xiàn)場照片如圖1所示。

1.1 滑坡形態(tài)特征

滑坡地形總體平緩開闊，中前部平均坡度為14°，后部平均坡度為26°，滑坡后緣以上斜坡的平均坡度為15°。由于耕地及修建校舍，地形呈臺坎狀。高程672～673 m處有一臺地，寬30～50 m，長80余米，相當于滑坡的前緣平臺。

中學斜坡前緣、小溪溝左岸呈向南西突出的弧形，這可能是滑坡長期多階段緩慢滑動、滑體向前推進的結(jié)果。

根據(jù)滑坡變形特征及勘察資料，滑體厚度有由后部往前部、由厚變薄的變化趨勢，中后部15 m左右（豎直厚度），前部8 m左右；滑面傾角后部陡（25°～65°），前部緩（5°～15°），滑面與坡面的形態(tài)基本相似。

1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構特征

通過鉆探發(fā)現(xiàn)，滑體主要由6～8 m深石英砂巖碎塊石上層及泥質(zhì)粉砂巖、泥巖碎塊石下層組成[1]。上層碎塊石大小混雜，以次棱角狀為主，個別磨圓明顯，中偏強風化；塊石間充填粉質(zhì)黏土，總體暗紫紅色，中等密實，塊石含量占70%～80%[1]。下層多呈現(xiàn)次棱角狀，碎石尺寸小，中等密實可塑狀，碎塊石含量大約50%～60%[2]。

滑坡內(nèi)兩個鉆孔ZK2、ZK3都揭示滑帶。ZK214.5～15.1 m、ZK37.3～7.9 m為暗紫紅色含細礫黏土，礫石為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，礫石小，一般在1 cm以下，含量＜10％，礫石有一定的壓扁、磨圓；土質(zhì)部分為黏土，潮濕，黏性大，可塑性強。土性特征明顯區(qū)別于其上、下土層，可判斷為滑帶，滑帶厚度為0.6 m左右。

滑坡前緣剪出口不明顯，在滑坡前緣布置了3個探坑，深1.5～2 m，未遇到剪出口，但在斜坡前緣高程660 m左右有一線狀滲水帶，滲水帶平行岸坡，分析認為是滑坡前緣上層滯水的外滲點，推斷為剪出口的位置。

1.3 滑坡水文地質(zhì)特征

滑坡區(qū)內(nèi)坡面完整，總體向南西突出，沒有形成明顯的沖溝，但由于“農(nóng)業(yè)學大寨”期間農(nóng)田改造及后來三中建設，地形發(fā)生較大改變，滑坡中部曾發(fā)育有小沖溝。在滑坡南東及北西側(cè)，分別相距50 m和200 m各有一條沖溝，構成滑坡區(qū)斜坡的主要地表水排泄通道。

滑體前緣存在一個常年性的泉眼，在滑坡中的兩個鉆孔ZK2、ZK3中也遇到水，因此三中滑坡中存在地下水。勘察期間屬于旱季，長時間少雨，所以滑坡中的水量不豐。如下圖2所示，ZK3終孔的水位深度（7.6 m）貼近滑面，滑坡后緣外側(cè)ZK1終孔的水位深度為21.6 m，處于較深的位置。但ZK2水位深度較淺（3.5 m），在主勘探線上顯示在ZK2部位存在地下水分水嶺，這與常規(guī)斜坡中的地下水位趨勢不相符，分析認為該部位可能存在外部水源的加入，該部位處在三中校園圍墻外側(cè)的排水溝旁，存在排水溝的水滲入地下的可能性。

2 滑坡穩(wěn)定性分析

該節(jié)在宏觀變形分析判斷的基礎上，針對三中滑坡穩(wěn)定性進行定量計算，其穩(wěn)定性計算采用《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）（2009年版）[3]推薦的剩余推力法，并進行了影響因素的敏感性分析。

2.1 滑坡穩(wěn)定性極限平衡法分析

2.1.1 計算方法

采用《巖土工程勘察規(guī)范》中推薦的剩余推力傳遞系數(shù)法[3]，計算公式如下：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中，ci——i土塊滑帶土的黏聚力（kPa）；——i土塊滑帶土的內(nèi)摩擦角（°）；Li——i土塊滑動面的長度（m）；Ri——i土塊的抗滑力（kN/m）；Ti——i土塊滑動面上的滑動分力（kN/m）；ψi——傳遞系數(shù)；θi——i土塊滑面與水平面夾角（°）；Fs——穩(wěn)定分析計算系數(shù)；Ni——i土塊垂直滑面力（kN/m）；Wi——i土塊重（kN/m）

2.1.2 巖土物理力學參數(shù)取值

對滑坡的穩(wěn)定性評價而言，滑帶土的物理力學參數(shù)起著至關重要的作用，滑坡巖土力學參數(shù)選擇主要是滑帶土的抗剪強度指標[4]。該文滑帶的物理力學參數(shù)取值應綜合參照勘察試驗成果、區(qū)內(nèi)類似滑坡地層的經(jīng)驗參數(shù)，并進行反演分析計算。

2004年4月，滑坡發(fā)生了明顯的滑動變形，滑動變形范圍清楚，誘發(fā)條件明顯（久降大雨），為進行滑坡參數(shù)反算提供了良好的條件。根據(jù)此次滑坡變形前的降雨特征及強度（20 d連續(xù)陰雨、后轉(zhuǎn)大雨，降水量200 mm），按1/3滑體厚度飽水條件考慮，取穩(wěn)定系數(shù)Fs=1，取黏結(jié)力c=16 kPa，反算得出=14.48°。

綜得到三中滑坡穩(wěn)定性分析的巖土體物理力學參數(shù)如表1所示：

2.1.3 穩(wěn)定性計算

綜合前文分析，確定三中滑坡穩(wěn)定性的計算工況如下：

（1）天然工況。

（2）暴雨工況（浸潤線位于滑體1/3高）。

（3）地震工況，通常條件的地下水位+Ⅵ度烈度地震力。計算剖面如圖3所示，通過計算，以上3種工況的穩(wěn)定系數(shù)如表2所示：

結(jié)果表明，通常條件下Fs=1.088，滑坡基本穩(wěn)定，這與滑坡的實際情況基本相符；在其他兩種情況下，F(xiàn)s＜1，滑坡將會發(fā)生滑動破壞。

2.2 滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析

滑坡穩(wěn)定性受滑坡體的幾何特征等外在因素和巖土體物理力學特性（r、C、）、地下水、地表水變化等內(nèi)部因素的影響[2]。巖土體的物理力學性質(zhì)、地表水浸潤、地下水變化，以及人工干擾等是影響滑坡穩(wěn)定性的重要因素[5]。

綜合考慮滑帶土的抗剪強度指標、地下水位波動因素等開展敏感性分析研究。

利用巖土體物理力學參數(shù)建議值，計算得出主滑剖面的滑坡體穩(wěn)定基本系數(shù)Ks0，將C、、水位作為可變因素指標，計算得出敏感性系數(shù)S[6]：

S = （η1/η2）×100% （6）

式中，η1=△Ks/K0，η2=│△X│/（Xmax－Xmin）；

△X——某因素的變化量；Xmax－Xmin——某因素的最大變化量；△Ks——Ks對應△X的變化量；Ks0——Ks的基準值。

各參數(shù)敏感性分析計算結(jié)果如表3～5所示：

水位變化因素與滑坡穩(wěn)定性系數(shù)成正相關線性關系，如圖4～6所示：

可以看出，影響滑坡穩(wěn)定性的滑帶土抗剪強度指標、地下水位波動因素的敏感性系數(shù)分別如下：水位變化為6.9%、C為25.4%、為50.3%。滑帶土抗剪強度指標、地下水位波動因素均對滑坡體穩(wěn)定性有一定程度的影響，滑帶土的力學性質(zhì)對滑坡穩(wěn)定性影響最大，內(nèi)摩擦角φ對滑坡穩(wěn)定性的影響較C更為顯著。

3 結(jié)論與建議

（1）三中地處古泥石流堆積區(qū)，經(jīng)過長期改造，目前已沒有形成新的泥石流堆積的明顯條件，三中主要的環(huán)境地質(zhì)問題是堆積層的滑坡改造問題。

（2）三中滑坡是一發(fā)育在古泥石流堆積區(qū)前緣的堆積層滑坡，滑坡滑帶特征明顯，滑坡周界清楚，厚度主體在8～16 m，面積為2.26×104 m2，體積為30×104 m3。

（3）滑坡穩(wěn)定性計算表明，一般條件下滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.088，屬基本穩(wěn)定，但安全裕度不高，在久雨、暴雨及地震的條件下，滑坡將不穩(wěn)定，需要采取一定的工程防護措施。

參考文獻

[1]李恒，滕偉福，李俊杰，等.巴東三中滑坡碎石土抗剪強度特征研究[J].安全與環(huán)境工程， 2016（6）：46-52+58.

[2]趙小波，郝勇，俸錦福.三峽庫區(qū)云陽西城滑坡穩(wěn)定敏感因素分析[J].中國水運（下半月）， 2011（10）：144-145.

[3]巖土工程勘察規(guī)范：GB 50021—2001[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社， 2009.

[4]張汝良.敏感因素分析法在滑坡工程中的應用[J].中國水運（理論版）， 2007（10）：83-84.

[5]林中湘.湖北省三峽庫區(qū)崩塌堆積體滑坡穩(wěn)定性敏感性淺析[J].巖土工程界， 2009（6）：67-69.

[6]肖煬燚，徐光黎，苗園園.三峽庫區(qū)唐家院子滑坡穩(wěn)定性分析與工程防治[J].安徽理工大學學報（自然科學版）， 2008（2）：1-5.

收稿日期：2025-01-22

作者簡介：駱斌（1990—），男，碩士研究生，研究方向：鐵路工程地質(zhì)勘查與路基設計。