对虎头山特大型地质灾害稳定性分析与评价

张检红

【摘 要】本文就虎头山特大型地质灾害治理区的边坡，按岩土体性质可分为：强风化岩质边坡和类土质边坡，其余边坡为类土质边坡，不同性质的边坡失稳的机制不同，依据边坡性质不同，分两个亚区进行分析。

【关键词】岩质边坡；已支挡边坡；地质灾害；稳定性；分析

1、地质灾害点岩土体分区及定性评价

1.1岩质边坡

岩质边坡的稳定性主要取决于主要结构面及结构面之间结构面和临空面之间的组合关系，从而确定可能变形失稳的边坡体的形态、规模及空间分布，同时判定不稳定块体可能移动的方向和破坏方式。

① BP17

该边坡出露强～中风化砂岩，地层产状146°∠16°，该段边坡岩石节理裂隙较发育，密度较大，一般3～4条/m，大多数裂隙延伸较长，裂隙面平直光滑，张开度约2～5mm，无充填，主要产出两组节理，分别为①178°∠88°、②316°∠61°，坡面产状170°∠45°，边坡现状仅有少量的岩块滚落。

可能破坏模式及稳定性分析

该边坡岩层的倾向与坡面呈小角度相交，为顺向坡，且岩层倾角小于边坡倾角，节理①虽与边坡呈小角度相交，但由于倾角下切至坡脚，对边坡稳定性影响较小，故边坡变形破坏的主控结构面为层面，主要破坏模式为顺层滑移。节理②提供侧向边界，但由于层面倾向平缓，结构面无充填物，为硬性结构面，结构面强度及摩擦力大，边坡岩石块体沿层面滑移动力条件较差，故边坡顺层滑移可能较小，主要灾害为结构面切割岩块体的顺坡面滚落。

②BP19

该边坡出露强～中风化砂岩，地层产状148°∠11°，该段边坡岩石节理裂隙较发育，密度较大，一般3～4条/m，大多数裂隙延伸较长，裂隙面平直光滑，张开度约1～3mm，无充填，主要产出三组节理，分别为①145°∠58°、②242°∠53°、③25°∠84°，坡面产状195°∠70°。

可能破坏模式及稳定性分析

该边坡边坡岩层的倾向与坡面呈中等角度相交，为斜向坡，边坡岩石块体不具备沿结构面及其组合面产生大规模滑移破坏的空间条件，且由于层面倾向平缓，动力条件较差，但结构面切割岩体成楔形小块石，在外营力作用下，切割体易产生顺坡面滚落灾害。

1.2类土质边坡

治理区边坡大部分为坡残积土与强风化岩组成的土石质混合边坡，由于强风化岩节理裂隙极其发育，风化强烈，边坡岩体支解为散体状（类土质），局部夹杂有少量中风化块石，岩体完整性极差，结构松散，为不均一的散体、塑性或弹塑性体，强度也很低，其边坡失稳类似于土质边坡。

边坡稳定性主要受内部因素和外部因素影响，其中，内部因素包括组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等；外部因素包括振动、气候条件、风化作用、人类工程活动等。本治理区类土质边坡的主要内部影响因素为岩土体类型及性质，表现在坡残积土体结构较为松散，局部存在架空结构，且存在干时坚硬开裂，遇水后膨胀分解呈塑状的性质，强风化岩由于均一性较差，空隙较大，粘结强度较低，外部因素主要为人类工程活动及风化作用，治理区边坡均遭受不同程度人类工程活动的扰动，人工开挖坡脚，使边坡岩土体应力释放，坡脚产生应力集中。

本区类土质边坡按边坡形态可分为滑坡、崩塌、已支挡边坡和未支挡边坡，由于已支挡边坡仅采用小截面重力式挡土墙支挡，挡墙能承担的土压力（下滑力）有限，故在分析时仅从挡墙变形迹象来考虑。

（1）HP2

平面上呈圈椅状，剖面呈阶梯性。滑坡前缘宽约50m，滑坡体长约55m，滑动主轴线157°，面积约2160m2，滑体体积6480m3，规模属小型。滑坡后部发育有数道宽约5～10m拉张裂隙，滑坡前缘剪出口处分布几个鼓丘，往上在滑坡中部附近为一二级滑坡的交界处，形成一小片范围相间的小洼地和鼓丘以及连续不规则的小陡坎，小陡坎落差约0.5m，小陡坎往上为第二级滑坡，地形坡度较陡，为25～35°，接近坡顶位置发育有一连续呈弧形的小台阶，错落高差约0.3～0.5m，为第二级滑坡的后缘。

该滑坡为牵引式二级老滑坡，滑体为坡积土和残积土，滑动面孕育于残积土内，其主要滑坡机制为雨季雨水沿坡面垂直下渗，由于坡残积土为相对隔水层，渗入土体的地下水受阻，地下水转为水平向移动，一方面在静（动）水作用下孔隙率扩张，另一方面使岩土体强度降低，进而形成了顺沿相对隔水层的整体滑动。目前该滑坡处于暂时稳定态，在外部因素的诱发下仍可能发生再次滑动。

（2）已支挡边坡

已支挡边坡支护结构体一般高为3～8m毛石（混凝土）挡墙，挡墙截面尺寸较小，一般墙顶宽0.5m，面坡角为70°，据现场调查，局部挡墙发生变形，具体表现为： ZP5墙面起鼓； BP16墙面突出、渗水；BP18突出开裂；ZP11墙面潮湿、顶部挡墙外倾。挡墙顶部一般为人工开挖边坡，边坡大部分裸露，局部发生掉块及土体撒落。

该种支挡结构为护脚挡墙，其主要功能为防止坡脚岩土体进一步风化及美化功能，作为支挡功

能部分作用有限，由于坡脚挡墙兴建，边坡坡脚陡峭，应力集中，边坡整体形态对边坡稳定性较为不利，特别是对于高大挡墙而言；另外边坡的稳定性主要取决于边坡岩土体结构性质及坡残积土和全（强）风化岩在坡体中的分配比例。已发生变形挡墙较好地印证上述影响因素。

对于不稳定边坡主要破坏型式为沿各岩性变化界面（坡积～残积界面；残积～全风化界面；全风化～强风化界面），另外由于岩体已风化成类土质，边坡岩性差异趋小，边坡亦可能发生整体性的圆弧滑动；对于较稳定性边坡主要的灾害为裸露坡体发生的局部掉块及土体撒落。

依据挡墙变形迹象、边坡整体形态、岩土体结构性质及坡残积土和全（强）风化岩在坡体中的分配比例进行边坡稳定性定性评价，评价如下：

不稳定边坡： ZP7、ZP8、BP16-2、ZP10、BP18、ZP11。

较稳定边坡： ZP5、BP11、BP12、BP13、ZP9。

（3）未支挡边坡

由于边坡坡面裸露，水土冲刷较为严重，局部土体发生崩塌。对于高陡边坡，边坡土压力（滑坡推力）较大，当土压力大于岩土体的抗剪强度时，边坡岩土体会沿着贯通的滑动面发生整体滑动，特别是雨季雨水下渗，使岩土体饱和，进一步降低岩土体的力学强度，更易诱发边坡失稳。因此边坡的稳定性决定于岩土体的结构性质，对于较矮人工切坡，由于土压力较小，边坡土体强度不至于受剪破坏，产生整体失稳的可能性较小，其主要灾害边坡表层土体的干湿交替的环境发生崩解，局部发生土体溜塌。

（二） 稳定性计算

1、计算方法

计算模式根据边坡可能的失稳的模式进行确定，计算公式参见相关规范，HP2采用传递系数法；岩质边坡采用直线滑动法，类土质边坡既可能发生类似土质边坡的圆弧滑动，亦可能发生沿各岩性变化交界面的折线滑动，其稳定性计算采用圆弧滑动法并与传递系数法相对照，取其小值。

2、计算参数

根据本治理工程勘查分区、室内土工试验数据，结合地方同类工程经验，提取各区段岩土体的物理力学参数，治理工程必须经受不利工况的考验，故本次设计岩土体力学参数取值方法为：滑坡段滑体土取反复剪峰值强度，滑带土取反复剪残余强度，边坡段取饱和快剪值，以此原则，各区段岩土体物理力学参数如下：

（三）地质灾害主要影响因素和形成机制

造成边坡失稳的影响因素有很多，地质构造与区域地质条件、岩土体结构面特征（产状与延伸状况）、构造带、组成边坡的岩土体强度、岩土体结构特征、岩体风化破碎程度、边坡高度和坡度等是决定边坡稳定状况的基本因素，而水的作用和人类工程活动是发生边坡失稳的诱发因素。

据地质灾害勘查结果分析，对边坡滑动破坏的主要原因归纳如下：

（1）地形地貌：本区地处丘陵斜坡，相对高差大，山坡陡峻，植被弱发育；

（2）岩土结构：边坡浅部坡残积粉质粘土力学性质较差，粘性较差，遇水易软化；坡残积层和全风化岩层厚度较大，边坡岩体风化强烈，风化岩土结构疏松，遇水易软化崩解，在坡残积层、全风化层或全-强风化岩层的接触部位易形成滑动（带），顺斜坡易发生下滑失稳；

（3）降水：区内降水充沛，降雨期间地表水大量入渗，既增加表层坡体的重度又降低土体的力学性质，削弱抗滑能力；人工边坡出露的岩体节理裂隙发育，地表水下渗既加速风化进程，又对顺软弱面滑动起润滑剂作用，对边坡稳定性影响突出；

（4）人类工程活动的影响：修建房屋时开挖坡脚，造成坡脚出现临空面且没有足够有效的支护，局部形成人工陡坡，坡脚卸荷减载，人为加速边坡失稳的发生发展。

综上所述，认为该边坡失稳的形成机制如下：本边坡群自然坡度较陡，浅部土体力学性质较差，边坡总体稳定程度不高；坡脚兴建房屋，普通遭受人工开挖，挖方进一步降低了边坡的稳定性；在降雨大量下渗作用下，山坡土体湿化，重度增大，抗剪强度显著降低，从而使滑坡体滑动失稳。本边坡的地形地貌、岩性、构造和坡脚无有效的支护结构是滑坡产生的内在主导因素，强降雨作用是滑坡形成的外在激发因素。

参考文献：

[1]肖进；重大滑坡灾害应急处置理论与实践[D]；成都理工大学；2009

[2]龙晓君；地质生态环境多尺度非线性智能评估研究[D]；成都理工大学；2011

[3]李秀珍；潜在滑波的早期稳定性快速判识方法研究[D]；西南交通大学；20