劉鵬程 張紹和

摘 要：本文首先闡述某滑坡的基本特征和滑體組成，然后對(duì)滑坡的穩(wěn)定性因素和破壞模式進(jìn)行分析，滑坡的形成受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、氣候因素和人為作用等共同作用。再次，采用極限平衡法計(jì)算坡體的穩(wěn)定性和滑坡推力，發(fā)現(xiàn)自然條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨作用下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。最后，提出采用“微型樁+擋土墻+截排水溝”的綜合治理措施，以防止滑坡進(jìn)一步變形，消除地質(zhì)隱患。

關(guān)鍵詞：巖質(zhì)滑坡；穩(wěn)定性分析；滑坡推力

中圖分類號(hào)：P642.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）23-0115-03

Cause Analysis and Stability Evaluation of a Rock Landslide

LIU Pengcheng1，2 ZHANG Shaohe1，2

（1.School of Geosciences and Info-physics ， Central South University，Changsha Hunan 410083；2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring，Central South University， Ministry of Education ，Changsha Hunan 410083）

Abstract： The basic characteristics of a landslide and the composition of the landslide were introduced. The stability factors and failure modes of landslides were analyzed. The formation of landslides was affected by topography， formation lithology， geological structure， hydrogeology， climatic factors and human effects. The stability of the slope and the thrust of the landslide were calculated by the limit equilibrium method. Under natural conditions， it was in a basically stable state， and under the action of heavy rain， it was in an unstable state. The comprehensive treatment measures of “micro-pile + retaining wall + interception and drainage engineering” could prevent further deformation of the landslide and eliminate geological hazards.

Keywords： rock landslide；stability analysis；landslide thrust

1 研究背景

我國(guó)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，且處于環(huán)太平洋帶和北半球中緯度帶兩大自然災(zāi)害帶的交匯區(qū)，是世界上地質(zhì)災(zāi)害最發(fā)育、分布范圍最廣、危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。其中，滑坡是地質(zhì)災(zāi)害類型中發(fā)生頻率最高的災(zāi)害，約占各類地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的3/4，對(duì)人們的生命、財(cái)產(chǎn)和工程經(jīng)濟(jì)造成重大損失[1，2]。

某巖質(zhì)滑坡始發(fā)于2013年，每逢強(qiáng)降雨，坡體均會(huì)產(chǎn)生局部滑動(dòng)，威脅當(dāng)?shù)匕傩丈?cái)產(chǎn)安全。該滑坡已沖毀坡體內(nèi)部60m道路，損壞房屋5戶23間，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)100萬(wàn)元，目前，仍對(duì)坡體內(nèi)部200m道路及15戶62名村民的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，潛在經(jīng)濟(jì)損失約400萬(wàn)元，危害對(duì)象等級(jí)為三級(jí)[3]。

2 滑坡災(zāi)害體特征

該滑坡分布于斜坡中下部，空間形態(tài)呈圈椅狀，特征較明顯。滑坡體地面坡度20°～30°，寬度68m，縱向長(zhǎng)約50m，面積約3 500m2，主滑方向213°，相對(duì)高差25m?；w最大厚度5.5m，平均厚度3.5m，總方量1.2×104m3，為小型淺層巖質(zhì)滑坡。

3 滑坡體物質(zhì)組成

滑坡體物質(zhì)成分主要為表層的第四系松散土體及中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，下伏基巖為中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r。

3.1 滑體

①粉質(zhì)黏土：硬塑，黃褐色，干強(qiáng)度及韌性中等，無(wú)搖振反應(yīng)，局部夾有碎石，表層夾有植物根莖，該層分布于坡體中部，厚度為1.2～2.5m。

②三疊系白云質(zhì)灰?guī)r：下伏于粉質(zhì)黏土層下方，灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，錘擊聲響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖層產(chǎn)狀235°∠22°，局部夾有薄層狀砂質(zhì)頁(yè)巖，黃褐色，強(qiáng)風(fēng)化，巖質(zhì)較軟，遇水易軟化[4]。

3.2 滑帶

滑帶為白云質(zhì)灰?guī)r層內(nèi)的軟弱夾層，主要為粉質(zhì)黏土，厚0.10～0.15m，夾少量碎石。

3.3 滑床

滑床為白云質(zhì)灰?guī)r，灰白色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，巖質(zhì)堅(jiān)硬，錘擊聲響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，局部夾有方解石脈。

4 滑坡成因及破壞模式分析

4.1 滑坡穩(wěn)定性影響因素

影響該滑坡穩(wěn)定性的內(nèi)因包括：地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)；外因?yàn)闅夂蛞蛩睾腿藶樽饔谩?/p>

4.1.1 地形地貌因素?；聟^(qū)位于坡向西南的山體斜坡段，坡腳下方為溝谷，頂部山脊附近與溝谷內(nèi)的相對(duì)高差約70m。地形坡度20°～40°，為滑坡下滑，形成了動(dòng)力勢(shì)能和位移空間。滑坡區(qū)修建的截水溝已堵塞荒廢，暴雨期間，大量雨水沿坡面沖刷，而滑坡體內(nèi)部的張拉裂縫，易于雨水匯集下滲，為滑坡的形成提供了良好的地形條件。

4.1.2 地層巖性。滑坡區(qū)邊坡上部第四系巖土體結(jié)構(gòu)松散，由于地表水的長(zhǎng)期侵蝕，巖層表面的節(jié)理裂隙逐漸變寬，致使表層灰?guī)r被切割成塊狀，破壞了巖體的穩(wěn)定性。另外，基巖層內(nèi)存在軟弱夾層，成分為粉質(zhì)黏土夾少量碎石，遇水易軟化，穩(wěn)定性差，巖石碎塊使?jié)B透性增強(qiáng)，且?guī)r層傾向與滑坡方向基本一致，入滲地下水易沿軟弱面浸潤(rùn)，遇到下伏較為完整的灰?guī)r后，形成水墊效應(yīng)，使其接觸面遇水軟化，形成滑帶，軟化滑動(dòng)面。

4.1.3 地質(zhì)構(gòu)造。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等地質(zhì)應(yīng)力是觸發(fā)滑坡的重要?jiǎng)恿σ蛩??；聟^(qū)內(nèi)出露背斜一處，其軸向約210°，左翼產(chǎn)狀為180°∠30°，右翼產(chǎn)狀為235°∠28°。褶皺導(dǎo)致該處節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，為地下水提供了良好的通道，對(duì)基巖內(nèi)夾層的持續(xù)軟化提供了有利的條件。

4.1.4 大氣降水。大氣降水是滑坡形成的直接誘發(fā)因素。一方面，基巖內(nèi)泥化夾層表現(xiàn)出極強(qiáng)的水敏感性，其親水性強(qiáng)。雨季時(shí)，干燥的巖土體浸水迅速軟化，在水流作用下，軟弱結(jié)構(gòu)面貫通形成連續(xù)滑面，滑帶抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致滑移。另一方面，連續(xù)的大氣降水使上部松散巖土體飽和，增加了滑體重度，上升的地下水位也增加了水壓力，從而導(dǎo)致滑體下滑力急劇增加，產(chǎn)生滑坡[5，6]。

4.1.5 人類工程活動(dòng)。一方面，坡體內(nèi)部當(dāng)?shù)鼐用裥藿ǚ课蓍_(kāi)挖坡腳，形成臨空面；另一方面，砌房時(shí)對(duì)地勢(shì)低洼處采用堆填處理，未用水泥漿加固，使得表層巖土體結(jié)構(gòu)松散，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化及雨水沖刷增加了滑體的不穩(wěn)定性，為本滑坡的產(chǎn)生提供了條件。

4.2 破壞模式分析

該滑坡滑體為第四系松散巖土體和中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，滑動(dòng)面為基巖內(nèi)軟弱夾層，下伏基巖為三疊系白云質(zhì)灰?guī)r。強(qiáng)降雨時(shí)，雨水沿裂隙進(jìn)入松散巖土體，導(dǎo)致滑體自重增加，下滑力增大；另一部分雨水下滲，軟化滑動(dòng)面，降低滑帶抗剪強(qiáng)度；滑坡區(qū)處于地質(zhì)構(gòu)造帶上，導(dǎo)致該處受地質(zhì)構(gòu)造作用影響明顯；加之村民修建房屋切坡，破壞了原有的坡體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。以上幾種因素共同作用下，導(dǎo)致坡體失去支撐，在重力等作用下，失穩(wěn)而產(chǎn)生位移變形。

5 滑坡穩(wěn)定性分析

5.1 計(jì)算模型

該滑坡類型為小型淺層牽引式巖質(zhì)滑坡，采用極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和滑坡推力計(jì)算。計(jì)算模型見(jiàn)圖1。

5.2 計(jì)算工況

本工程防治等級(jí)為Ⅲ級(jí)，暴雨設(shè)計(jì)重現(xiàn)期為10年，校核重現(xiàn)期為20年。共包括兩種工況，荷載組合如下。工況一：自重，抗滑動(dòng)安全系數(shù)1.15；工況二：自重+地下水+暴雨，抗滑動(dòng)安全系數(shù)1.05。

計(jì)算荷載要考慮滑體自重、地表荷載、水壓力和地震等因素。

①自重。工況一，地下水位以上采用天然重度，地下水位以下采用飽和重度。工況二，本滑坡滑體土結(jié)構(gòu)松散，降雨易入滲，且松散土體厚度不大，按最不利情況考慮，可視為整個(gè)巖土層均為飽和重度，滑面強(qiáng)度采用飽和抗剪強(qiáng)度。

②地表荷載。建筑物荷載按每層15kPa計(jì)算，鄉(xiāng)村道路荷載按照15kPa計(jì)算。

③水壓力。水壓力包括靜水壓力、動(dòng)水壓力和浮托力。暴雨工況下，雨水沿裂隙入滲至滑帶附近，形成地下水連續(xù)滲流，有穩(wěn)定水位后，會(huì)造成動(dòng)水壓力，同時(shí)，地下水滲流也形成一定浮托力，降低了滑床的抗力，從而導(dǎo)致抗滑力減弱，本滑坡計(jì)算取水頭差為2m[7，8]。

④地震荷載。根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015），區(qū)內(nèi)地震基本烈度小于Ⅵ度，不考慮地震荷載[9，10]。

5.3 計(jì)算方法

本次計(jì)算模型采用平面極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和推力計(jì)算。

5.3.1 計(jì)算公式。計(jì)算公式如式（1）所示：

[Kf=Wcosα-Asinα-Vsinα-Utanφ+CLWsinα+Acosα+Vcosα] （1）

式中：W表示條塊重量；A表示地震加速度；[α]表示滑面傾角；[φ]表示條塊內(nèi)摩擦角；V表示后緣裂隙靜水壓力，[V=12γwH2]；U表示沿滑面揚(yáng)壓力，[U=12γwLH]。

5.3.2 計(jì)算剖面。對(duì)該滑坡選取2條剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算剖面見(jiàn)圖2。

5.4 參數(shù)選取

影響滑坡穩(wěn)定計(jì)算的巖土體物理力學(xué)參數(shù)主要為滑體土的容重和滑帶土的抗剪強(qiáng)度?；w容重的確定主要根據(jù)土工試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，滑動(dòng)面C、[φ]值的取值根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)、原位測(cè)試、反演分析、工程類比及參考地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定，取值見(jiàn)表1。

5.5 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算與結(jié)果評(píng)述

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)取單位寬度，穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，通過(guò)對(duì)滑坡變形特征、穩(wěn)定性影響因素及破壞模式分析可知，自然條件下滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但在暴雨等外力作用下，則處于不穩(wěn)定狀態(tài)。綜合評(píng)價(jià)本滑坡不穩(wěn)定，目前滑坡尚處于滑動(dòng)階段，強(qiáng)降雨會(huì)誘發(fā)滑坡加速滑動(dòng)。

6 防治工程建議

根據(jù)滑坡的變形特征、剩余下滑力的大小、滑坡前緣空間特征及與保護(hù)對(duì)象的位置關(guān)系，擬采用如下防治方案。

①坡體中部設(shè)置微型樁支護(hù)，減小下部坡體的滑坡推力，同時(shí)防止滑坡從剪出口1處剪出。

②坡體前緣剪出口2處采用重力式抗滑擋土墻支護(hù)。

③在完成主體防護(hù)的基礎(chǔ)上，對(duì)滑坡體后緣及邊界5m范圍處修復(fù)完善截排水系統(tǒng)，通過(guò)截排水系統(tǒng)將坡面水流導(dǎo)入溝谷內(nèi)排水溝，從而避免水流直接沖刷坡面。

7 結(jié)論

①某小型巖質(zhì)滑坡的形成受地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、氣候因素和人為作用等多種因素共同作用。

②采用極限平衡法計(jì)算了坡體的穩(wěn)定性和滑坡推力，自然條件下坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨作用下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，強(qiáng)降雨會(huì)誘發(fā)滑坡加速滑動(dòng)。

③針對(duì)該滑坡的變形特征等，擬采用“微型樁+擋土墻+截排水溝”的綜合治理措施。

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