四川彭州市灯杆坡滑坡变形特征及稳定性分析

黄天均，田美霞，黄达

(1.中冶建工有限公司勘察设计院，重庆 400051; 2.中煤国际工程集团重庆设计研究院，重庆 400016;3.重庆大学土木工程学院，重庆 400045)

四川彭州市灯杆坡滑坡变形特征及稳定性分析

黄天均1，田美霞2，黄达3

(1.中冶建工有限公司勘察设计院，重庆 400051; 2.中煤国际工程集团重庆设计研究院，重庆 400016;3.重庆大学土木工程学院，重庆 400045)

作者等对“5.12”汶川地震诱发的彭州市灯杆坡大型堆积体滑坡的变形破坏特征、滑坡的过程机制及震后稳定性进行了较系统的研究。滑坡变形可分为三个区，Ⅰ区为主变形区，Ⅱ和Ⅲ区为Ⅰ区后缘开裂诱发的向两侧的塌陷;滑坡Ⅰ区和Ⅱ区为推移式滑坡，Ⅲ区为牵引式滑坡，主滑Ⅰ区为沿基覆界面的推移式滑移，后缘开裂下错，中前部挤胀开裂;降雨和地震因素对滑坡稳定性影响较大，暴雨和地震情况下滑坡体处于欠稳定到不稳定状态，其中Ⅰ区中前部存在较严重的局部稳定性问题。

汶川地震;堆积体滑坡;稳定性;过程机制;四川彭州市

0 引言

汶川地震诱发的灯杆坡滑坡位于四川省成都市辖彭州市磁峰镇涌华村9组、10组和12组之间，滑坡北离磁峰镇约4km。滑坡体积约为326×104m3，位于涌华村9社、10社和12社的交接区域，其中滑坡体上端为9社所在位置，上端北侧为10组所在位置，下端为12组所在位置。失稳将直接威胁滑坡区内61户237名村民的生命财产安全，失稳后将间接威胁的滑坡区前缘范围内还有12社31户129人。威胁土地面积约20hm2，其中耕地面积约6.67hm2，林地面积约13.3hm2。失稳后损失估算约1800万元。按照《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218－2006)第6.4条，该滑坡危害对象等级为三级。该滑坡为2009年5月四川省启动“全省地震灾区第三批重大地质灾害应急勘查、设计项目”的第204号项目。

1 滑坡区地质环境条件

滑坡地处彭州市西北部，背靠龙门山中南段，为构造剥蚀单斜中低山地貌。滑坡西北高，东南低，标高约在827～987m，坡度一般在15°～30°。地表植被发育，陡坡和沟侧有成片的树林，平缓地带多被开垦为耕地。

滑坡区及其附近分布出露地层主要有第四纪人工填土(Q4ml)、滑坡堆积层(Q4del)、坡残积层(Q4dl+el)及三叠系须家河组基岩(T2x)。

滑坡区存在地下水赋存条件，并有比较持续的地下水来源，主要为覆土层孔隙水和下伏基岩裂隙水。滑体土层较厚，表层土体粉质粘土含量较重，并滞留有部分孔隙水。滑体的渗透系数2.14～8.57×10－2m/d，渗透性较小，属弱透水层。

滑坡所在区域属龙门山华夏系构造带，地质构造复杂，区域内褶皱断裂较为发育。基岩地层为逆向坡，岩层产状317～340°∠41～53°。由于滑坡地层为三叠系须家河组的煤系地层，以炭质泥岩为主，岩石的抗风化能力较差，受力易破碎。加上地层年代较老，受构造作用较多，裂隙十分发育，裂隙产状较为复杂，岩体多被两组以上的裂隙切割成片状或块状。

2 滑坡灾害体特征分析

滑坡立体上呈不规则多槽体圈椅状，平面上看滑坡体向下发散呈不规则的枫叶状。可分为Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区三个部分(图1)。其中Ⅰ区为主滑体，向前滑移过程中受两个稳定山脊的阻挡分叉成三条滑舌，其中西侧部分相对较小，因其滑动方向明显不同将其单独划分为Ⅱ区。滑坡东侧为一较小的滑坡体，该滑坡体前缘已经产生滑动并滑入主滑体范围内，对主滑体产生加载，同样主滑体的失稳将带动小滑体的滑动，该滑坡体命名为Ⅲ区。

滑体纵向长度最长处约500m，横向最宽处宽约500m，前缘高程827～850m，后缘高程930～987m，前后缘最大高差160m左右，滑体厚0.00～30.00m，面积约为16.7×104m2(不包括次生滑坡区和局部滑塌区)。根据钻探揭示，土层平均厚度约为19.5m，滑面基本与土岩交界面一致，体积约326×104m3。其中Ⅱ区面积约2.5×104m2，体积约为49×104m3;Ⅲ区面积约3.4×104m2，体积约66×104m3。图2滑坡典型工程地质剖面图。

图1 滑坡体变形分区平面图Fig.1 Plan of the landslide

后缘背靠山体，滑体沿山体一侧向下扩展延伸，遇下端稳定山体阻挡滑体方向改变，外缘呈舌状分布。滑坡上端根据软弱优势面呈现多向滑动裂痕，但整体呈现为垂直主滑方向的张拉裂缝和沿主滑方向的剪切裂缝，主滑方向约为147°。滑体下半部分遇山体滑动方向稍有变化，与地形凹槽呈互补关系，整体滑动方向与上部主滑方向基本一致。

滑坡体在“5.12”地震前有轻微变形，据访问当地村民，滑坡体内的房屋、屋前晒坝经常产生裂缝，村民的粪坑用过两年后就得清理重新修补，滑坡体前缘的渗水现象和臌胀现象已经产生多年。在“5.12”地震过后，滑坡在一周内产生了十分明显的变形，多处张拉裂缝和剪切裂缝出现，据当地人讲地震后一些裂缝深达数米，如今大部分裂缝已经被填平，局部还可见。最明显的是滑坡后缘产生6～8m的整体滑移塌陷以及成片的裂缝区。坡体上许多田地由平坦变成斜坡或严重塌陷，靠近后缘房屋明显沉降并产生反倾。中部靠近自然排水沟位置土体发生挤胀使得多段水沟消失，滑坡体前部渗水现象加剧，鼓胀现象更加明显。

图2 滑坡1－1’工程地质剖面Fig.2 Engineering geological profile of landslide in 1－1’direction

滑坡在“5.12地震”期间发生了明显的滑移，变形迹象十分明显，主要变形特征有裂缝、滑塌、挤胀和反倾四种。滑体后部多处出现滑移和塌陷，局部出现反倾状塌陷。中部多处出现塌陷、滑移和臌胀。前部出现滑移和臌胀。整体看后部和中部变形严重，有相当明显的变形迹象和裂缝，前部变形较为缓和，为不太明显的滑移或坡度受挤变陡。

2009年5月份的调查过程中发现，滑坡体中部的斜坡坡地有近期产生的裂缝，而且见到位于滑坡中前部的新立不久的电线杆发生明显的倾斜，电线杆低端在地面形成一侧的空洞。Ⅰ区中前端村民的监测数据表明局部的裂缝两端的距离由1.08m变成了1.28m(2008.8～2009.6)。近期变形主要表现为前端部分微弱滑移和后缘次生滑动带的塌落式滑移。虽然主滑体没有明显的整体滑动迹象，但各种变形迹象和局部滑动特征反映了滑坡的局部不稳定状态。滑坡体的总体变形特征如图1所示。

3 滑坡过程机制

现场调查和勘探表明，灯杆坡滑坡并没有出现像汶川地震常见的溃滑、抛射等失稳过程［1－2］，这是由于滑坡区不存在高陡的地形和有利于溃滑、抛射的顺层坡体结构［2］。灯杆坡堆积体的主滑坡是沿下伏基岩与上层崩滑堆积体间界面滑动，滑动带坡度约10 ～20°，其中后缘塌陷区和中前部的挤胀带坡度相对较缓，中后部塌陷区坡度相对较陡。

地震波的作用下，由于坡面与地震波传播方向近一致，地震波面波在前进方向遇临空面，波的反射等作用使坡体堆积体后缘拉裂，同时由于堆积体比较松散，吸收了绝大部分地震能用于土体间的松动摩擦耗能。因此使得滑坡初始阶段仅是其后缘在地震的作用下开裂，同时伴有一定数量后壁岩崩落石砸入滑坡体促进了后缘的开裂。由于汶川地震持续时间较长且多次余震的缘故，继而在水平地震推力、落石冲击力及坡体重力综合作用下滑坡体由后部向中间部推移变形，进而使得滑坡体后缘继续张裂并下错，在中后部形成反倾塌陷，由于前端的两稳定山脊的阻挡，在中前部挤胀开裂并局部隆起，滑坡过程机制如图3所示。降雨使得滑坡体力学参数降低，并在后缘裂隙处可形成动水压力推力和基覆界面处的浮托力，促进了滑坡的变形发展。

滑坡体Ⅰ区是滑坡变形的主要部分，Ⅲ区为Ⅰ区变形带动其滑入Ⅰ区，同时Ⅰ区的变形同样也推挤了Ⅱ区岩土体。因此，Ⅰ区和Ⅱ区为推移式滑坡，而Ⅲ区为牵引式滑坡［3－4］。同时Ⅲ区的滑塌体也对Ⅰ区后缘形成了加载，促进了主滑体Ⅰ区的推移变形。

从滑坡Ⅰ区变形特征来看，其与一般的推移式滑坡没有明显的区别，但是此滑坡的诱发驱动力为地震力，表明当波面与地震波传播方向近一致时，地震作用下可能使得基覆界面较缓的上方堆积体沿界面发生推移式滑坡。

4 震后稳定性评价

图3 滑坡过程机制剖面示意图Fig.3 Schematic diagram showing mechanism of the landslide

考虑到滑坡在一年多来经历了多次暴雨，未见明显的整体位移，在勘查期间的监测数据也表明变形较弱，处于蠕变状态，故综合考虑后取反算稳定性系数为1.00，以剖面1－1’进行反算。综合试验及反算的滑坡抗剪强度参数如表1所示。

表1 抗剪强度参数Table 1 Parameters of shear strength

本滑坡已产生明显局部滑动，土体已经部分产生剪切破坏，故滑带土的抗剪强度按照残余强度取值，滑体土按峰值强度取值。其中滑带土所取参数为反算值与试验值的平均值。

滑体土体天然重度取21kN/m3，饱和重度取22kN/m3。按传递系数法对图1中各纵剖面的整体稳定性进行四种工况的计算结果如表2所示。

在仅考虑自重状态下为整体稳定。

在自重+地下水工况(自然状态)下计算结果在1.01～1.09，为欠稳定到基本稳定状态。剖面1－1’和剖面2－2’为滑坡的主滑方向，稳定系数在1.01～1.04，处于欠稳定，主滑体在2008年“5.12地震”当日剧烈变形之后，目前整体上趋于稳定，但在部分地段仍可见滑动变形迹象，表现为中后部局部的塌陷，前端的挤胀和滑移，与计算结果基本吻合。

表2 滑坡各剖面整体稳定性计算结果Table 2 Calculation results of sability of landslide

暴雨计算工况为10年一遇，勘查期间多次经历暴雨，虽然没有达到十年一遇的暴雨强度，但场地经历了地震以来一年多的考验，整体上没有明显的滑动，局部滑动常有发生。在暴雨工况下，整体稳定性系数在0.97～1.04，处于不稳定到欠稳定状态。

在地震工况下，整体稳定系数0.93～1.01，Ⅰ区主滑体将产生失稳滑移，其中剖面1－1’稳定性最差，稳定系数只有0.93。Ⅱ区稳定系数0.99，出现失稳。Ⅲ区处于欠稳定状态。

按规范一般要求［5］，地震工况下没有考虑暴雨的作用，通过计算，如果同时考虑暴雨，稳定系数在0.90～0.96，将出现整体失稳下滑。

由于1－1’剖面为主滑体Ⅰ区的主滑方向，是整个滑坡稳定的重点，从前述的变形特征分析可知，滑坡可能存在局部失稳的可能，因此对其局部稳定性进行校核，计算简图如图4所示。

通过对滑体中部潜在剪出口的剪出验算表明，在工况Ⅱ时稳定性系数为1.16，在工况Ⅲ时为1.07，基本满足工况下的稳定性要求。但该段剖面对地下水的含量比较敏感，在假设暴雨形成条块1/10的体积的连续地下水的情况下，稳定性系数就会降到0.99，说明该位置有被剪出的可能性，与所在位置表现出的微弱的挤胀现象比较吻合。

通过对前段滑体的稳定性验算表明，前段滑体在工况Ⅱ时稳定性系数为1.03，在工况Ⅲ时稳定性系数为1.00，不能满足工况下的稳定性要求。该段为滑移变形区，其前半部分弱变形滑移区为阻滑段，后半部分强变形挤胀滑移区为主滑段。结合强变形挤胀滑移区的局部稳定性验算，在此区域自动搜索最不利圆弧滑动面，采用滑体土的饱和峰值进行计算，搜索到如图4所示位置的在暴雨工况下的稳定性为0.94，表明该强变形区的局部存在浅层的不稳定，与强变形区的特征比较吻合。

5 结论

(1)滑坡体可分为三个区，其中Ⅰ区主滑区。地震期间Ⅰ区后缘首先开裂下错，进而分别挤压和带动Ⅱ和Ⅲ区产生塌陷，并挤推Ⅰ区中前部向前滑动。滑坡体Ⅰ区和Ⅱ区为地震作用下的推移式滑坡，而Ⅲ区为牵引式滑坡。

(2)降雨和地震强度是影响未来滑坡稳定的最为关键的因素。现滑坡体在自然状态下处于欠稳定－基本稳定状态;在暴雨工况下，处于不稳定－欠稳定状态，局部会出现失稳;在地震工况下，Ⅰ区主滑体将产生失稳滑移，Ⅱ区出现失稳，Ⅲ区处于欠稳定状态。

(3)滑坡中部平缓区域的居民集中区域是滑坡变形的关键部位，为滑坡的缓冲过度地带，较大滑移变形可将其推到中前部的较陡的位置，产生剧烈的滑塌甚至倾倒。

［1］黄润秋.汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及其地质力学模式［J］.岩石力学与工程学报，2009，28(6): 1239－1249.

［2］王运生，徐鸿彪，罗永红，等.地震高位滑坡形成条件及抛射运动程式研究［J］.岩石力学与工程学报，2009，28(11):2360－2368.

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［4］张倬元，王士天，王兰生.工程地质分析原理［M］.北京:地质出版社，1994.

［5］DZ/T0219－2006.滑坡防治工程设计与施工技术规范［S］.

Abstract:The deformation failure，evolvement mechanism and post-quake stability of the Dengganpo landslide off a large-scale accumulation body in Pengzhou county induced by WenChuan earthquake were studied from a viewpoint of a system.The landslide was divided into three zones:Ⅰ，the master deformation zone;ⅡandⅢ，the induced collapse zones made by crack of the tailing edge ofⅠzone.ⅠandⅢzones were landslides caused by thrust load，butⅡwas a retrogressive slide.The dominating landslide，Ⅰzone was pushed to slide along the interface of bed rock and overlying stratum，and its following edge cracked and sinked，the middle and front part extruded and cracked. The rainfall and earthquake greatly influenced the stability of the landslide，which is in a less steady to unstable state when storm railfall and earthquake.There were severe local landslides in the middle and front part ofⅠzone.

Key words:Wenchuan earthquake;accumelation body landslide;stability;mechanism;Pengzhou City;Sichuan Province

Analysis on deformation characteristics and stablity of Denganpo landslide in Pengzhou city，Sichuan province

HUANG Tian-jun1，TIAN Mei-xia2，HUANG Da3
(1.Surveying＆Designing Institute of CMC Company Ltd，Chongqing 400051，China; 2.Chongqing Design＆Research Institute Sina-coal International Engineering Group，Chongqing400016，China; 3.College of Civil Engineering;Chongqing University;Chongqing 400045，China)

1003-8035(2010)03-0024-05

P642.22

A

2010-02-04;

2010-03-28

中国博士后科学基金(20080440703)

黄天均(1979—)，男，本科，工程师，从事岩土工程和地质灾害的勘察和设计工作。

E-mail:chongqing1582000@163.com