某滑坡成因机制分析及稳定性评价

张永辉，郭 松，王永彬

（中国水电顾问集团北京勘测设计研究院，北京 100024）

1 滑坡概况

某滑坡位于拟建坝址上游约5.0 km处，滑坡分布高程1410～1860 m，后缘～前缘长度约1000 m，顺河向宽度约1060 m，周边为基岩陡壁，呈 “圈椅”状，形成后缘及上、下游侧缘被基岩陡坡围限、前缘临空的态势，前缘已达澜沧江边。滑坡体厚度约50 m，体积约4840×104m3，属于大型滑坡。水库正常蓄水位1477 m时，滑坡体前缘约有67 m的深度位于水位以下。根据滑坡地表地形特征，将滑坡分为5个区 （见图1）。

Ⅰ区位于滑坡体上部，地面高程1650～1860 m，区内早期错台明显，呈阶梯状斜坡地貌，前缘地形横向起伏不大，呈缓波状，坡体上有多条残存的横向拉裂缝。Ⅱ区位于滑坡体下游偏上部，地面高程1580～1810 m，呈舌状展布，该区前缘和上、下游侧缘以高约15 m的陡坎与其他各区分界。Ⅲ区位于滑坡下游，呈喇叭状展布，分布高程1410～1580 m， 总体坡度 26°， 前缘陡坡坡度 50°～60°。Ⅳ区位于滑坡中游，呈扇形展布，地面高程1410～1720 m，地形总体坡度26°，前缘为陡坡，坡度约50°。Ⅴ区位于滑坡上游下部，分布高程1410～1700 m，呈长舌状展布，滑坡前缘为陡坡，中部为缓斜坡，形成一个明显的滑坡平台，其中前缘岸坡坡度约 50°～60°， 中部坡度约 15°～20°， 后缘坡度约35°～45°。

图1 滑坡分布

图2 1-1地质剖面

2 形成机制分析

2.1 区域构造

澜沧江流域地处横断山脉，属高山峡谷地貌，山脉总体走向北北西向，河流亦呈北北西或近南北向展布，与地质构造线近乎一致。在区域构造作用的影响下，形成一系列的复式背斜，河流沿澜沧江逆冲断裂发育。区域右岸以侏罗系地层为主，左岸以白垩系地层为主，均为中生界软弱岩层。因右岸位于断层上盘，故岩层破碎，弯张面上陡下缓，张性松弛十分发育。因此，区内右岸滑坡、崩塌等地质现象较发育，这与区域内几个规模较大的滑坡均在右岸发育也相符。此外，该地区新构造运动以大面积掀斜抬升为主，随着地壳的不断上升，澜沧江不断下切，在江水的侧蚀作用下，致使右岸形成高陡岸坡，为岸坡的变形破坏提供了临空面。

2.2 滑坡体结构

滑坡体原岩属软岩，陡倾坡内，岩层倾角65°～85°，明显为反倾岩层，为边坡的倾倒变形提供了有利的岩体结构条件。在重力荷载的长期作用下，岩层上部不断倾倒、弯曲，以至于折断。经长期地质演变、坡面冲刷，局部产生失稳滑移。随着澜沧江的不断下切以及地下水等内外营力的作用，前缘临江地带不断被澜沧江水冲蚀，产生蠕滑，后缘产生拉裂缝，继而引发后缘边坡失稳。周而复始，后期顶部逐渐被坡积层所覆盖，形成了目前的古滑坡堆积地貌。

滑坡体主要由碎石土及全、强风化岩体组成，其中碎石土层结构松散，局部架空，稳定性差；全、强风化岩体呈散体结构、薄～极薄层状结构，极为破碎。由于堆积物透水性好，大气降水大量渗入，岩体湿水软化，强度不断降低，构成了滑坡失稳的重要因素。

2.3 地下水

根据地下水位长期观测资料，滑坡内地下水位埋藏不一，浅至5～10 m，深至60～70 m，其水位变幅大部分在10 m左右，个别孔受地表水的影响，水位变幅较大。强降雨及地表水的下渗使滑带土饱水，力学强度明显降低，同时也使岩土体饱水增重，增加孔隙水压力，增加了滑坡的下滑力。前缘受江水涨落及冲蚀，经常产生局部变形及塌滑，使滑坡抵抗力逐渐降低。

3 稳定性评价

3.1 定性分析

从地形、地貌上看，该边坡具有典型的滑坡地形特征，如坡体形态整体呈圈椅状，前缘存在局部塌滑，后缘存在拉裂缝，坡体上冲沟发育，前缘坡脚地下水呈带状出露等。从现场裂缝调查来看，Ⅰ、Ⅳ区现存有新生成的张裂缝，也残存有十几年前老裂缝。同时，地面存在有多处新老错落陡坎，局部高度可达约20 m，这说明滑坡变形较大。

滑坡体地形总体较缓，其上发育的冲沟切割较深，排水条件较好。从钻孔岩芯揭露来看，在上部覆盖层中及覆盖层与下部完整基岩接触面上很少发现滑动光面、擦痕、碎石的定向排列、搓揉等滑动迹象。因此，该滑坡尚未形成连续的滑面，仅部分地段存在局部滑移面。此外，居民点、水田种植区以及滑坡各区地形上相对独立，且均以陡坎或剪切裂缝分开，这也说明各区并未发生同步的整体滑动，活动方式以解体式蠕变为主。因此，从宏观上来看，该滑坡目前整体处于蠕动变形状态，不具有统一的滑面。

水库蓄水后，Ⅰ、Ⅱ区分布位置较高，并且有前缘几个区的支撑，水库蓄水对其影响不大。Ⅲ、Ⅳ区和Ⅴ区的滑面在蓄水前即处于地下水位以下，水库蓄水后，岩土体力学强度变化不大，加之Ⅲ、Ⅴ区地形较缓，处于正常蓄水位处，势能有限，不会发生剧滑，只是由于库水的侧蚀冲刷作用，时有塌岸发生，并导致滑坡发生牵引式的蠕滑变形。因此，水库蓄水后，该滑坡发生整体高速下滑的可能性较小，但前缘存在局部滑移及塌岸现象，并会对滑坡后缘Ⅰ、Ⅱ区的稳定性产生一定影响，失稳模式以前缘牵引式渐进破坏为特征，产生大规模堵江的可能性不大。

3.2 定量计算

3.2.1 滑动模式

该滑坡的滑动模式主要有碎石土层内的圆弧形滑动、碎石土层沿与全强风化板岩的接触面滑动、全强风化板岩沿下伏完整基岩接触面滑动等形式。

本文采用刚体极限平衡法对该滑坡体的整体及局部稳定性进行分析评价，选用摩根斯坦-普赖斯法（Morgenster-Price）计算滑坡安全系数。

3.2.2 计算参数

通过对滑带土进行现场原位抗剪试验、室内重塑样反复剪试验，并结合滑坡体组成结构及其地质特征，调查附近类似滑坡的破坏形态及滑面倾角，模拟有关滑坡的已有经验资料，经综合分析后，提出该滑坡体稳定分析计算参数，见表1。

表1 滑坡体物理力学参数

3.2.3 不同工况下稳定性计算成果

本文采用天然状况、天然状况+地震、天然状况+降雨、正常蓄水位、正常蓄水位+地震、正常蓄水位+降雨、库水骤降等几种工况进行计算。根据选用的参数及工况，滑坡各分区的稳定性计算结果见表2。

表2 滑坡各分区的稳定性计算结果

3.3 稳定性分析

根据计算成果，天然状况下各区的安全系数在1.07～1.37之间。其中，后缘Ⅰ、Ⅱ区安全系数较大，稳定性相对较好；Ⅲ～Ⅴ区安全系数较小，安全裕度不大，处于临界稳定性状态。天然状态+地震或降雨条件下，各区安全系数均显著降低，稳定性较差。

正常蓄水位状态下，各区的安全系数在0.97～1.37之间，特别是前缘Ⅲ～Ⅴ区受水库蓄水影响较大，整体安全系数在1.05～1.14之间，局部安全系数为0.96，稳定性差，可能会沿着坡体内潜在滑动面发生失稳滑动。正常蓄水位+地震或降雨条件下，各区安全系数均显著降低，滑坡变形会加剧，可能会沿着坡体内局部滑动面或者前缘岸坡发生失稳滑动。

3.4 反演分析

从宏观分析及定量计算可以看出，在天然状况及正常蓄水位工况下，滑坡整体处于临界稳定状态，雨季前缘局部存在岸坡失稳以及浅表层滑动，与实际情况基本相符。但在考虑地震及降雨的工况下，安全系数均偏低，这与计算中所采用的参数偏低有关。因此，假定天然+降雨工况时滑坡处于极限平衡状态，滑坡体安全系数采用1.05，通过调整滑坡体力学参数，使得相应剖面在该工况下处于极限平衡状态，此参数即为天然+降雨状态下滑坡体的力学参数，并根据经验系数得到天然状态下各层的力学参数，再反过来进行计算。根据以上反演的参数，选取滑坡体3个剖面，采用毕肖普法进行稳定性计算，计算成果见表3。

表3 滑坡各工况下的安全系数

由表3可知，剖面1-1在库水位缓慢上升工况下处于极限平衡状态，在其他各工况下均不满足安全要求，处于极限破坏状态。剖面2-2在天然+降雨、库水位缓慢上升、库水位缓慢下降状态下处于极限平衡状态，其他工况下处于极限破坏状态。剖面3-3在正常蓄水位+降雨、正常蓄水位+地震时处于极限破坏状态，其他工况下处于稳定状态。

4 变形监测

结合该滑坡主要勘探剖面、稳定渗流计算剖面，在4个断面布置10个测斜孔，孔底均深入完整基岩面以下，采用活动测斜仪进行位移变形测试，监测时间从2010年4月至今，监测成果见表4。

表4 滑坡变形监测成果

从表4可以看出，滑坡测试深度在25～68 m之间，最大位移161.49 mm，位于HIN5孔的地表；最小位移4.31 mm，位于HIN7孔地表；一般位移在10～52 mm之间。变形速率HIN5孔较大，HIN7～HIN9变形速率均小于0.1 mm/d，其他孔在0.2 mm/d左右。滑面位置HIN1、HIN2、HIN7、HIN8均位于地表，其他孔滑面多位于基岩与覆盖层交界处。

目前该滑坡各个区均存在不同程度的蠕滑，变形最大处位于Ⅳ区与Ⅴ区的分界处。从滑面分布深度分析，一部分滑面位于浅表层，主要与地表地形破碎、冲沟切割及外部环境有关，雨季变形明显，易造成浅层的滑动；深层的滑移位于基岩与覆盖层的分界处。总体分析，该滑坡体不具有统一的滑移面，监测成果与理论分析结论基本一致。

5 结论

（1）该滑坡体为一大型古滑坡堆积体，由于其前缘不断受江水的冲蚀破坏，使整个滑坡体在蠕动变形之间产生分解，局部变形位移不同，形成目前的5个区，但未形成统一的滑动面。水库蓄水会加剧其蠕动变形，产生牵引式滑动变形。其中，Ⅴ区稳定性相对其他分区较差，蓄水后失稳滑动的可能性较大。

（2）天然状态下，各区的安全系数处在临界稳定～稳定状态，后缘相对前缘安全裕度较大，前缘处于临界稳定性状态。水库蓄水后，后缘Ⅰ区和Ⅱ区分布位置较高，水库蓄水对其影响不大；前缘Ⅲ～Ⅴ区受水库蓄水影响较大，整体安全系数及局部安全系数均较低，稳定性差，可能会沿着坡体内潜在滑动面发生失稳滑动。此外，前缘Ⅲ～Ⅴ区失稳后，后缘Ⅰ区稳定系数将会大幅度降低。

（3）鉴于该滑坡蠕滑状态，水库蓄水后将加剧其变形，对滑坡上的居民点需进行搬迁。滑坡处理以地表及地下排水为主，并对滑坡体进行长期变形监测。