涉县西达镇河口村小型滑坡稳定性分析与评价

班兆玉，张 强，张志强，胡远进

(成都理工大学，四川 成都610059)

滑坡是各种地质灾害中分布最广、发生最频繁、危害和损失最大的灾害形式之一[1－2]。河口村西滑坡位于涉县西达镇河口村西，距离涉县县城约22 km，主滑方向75°。滑坡前缘标高330 m，后缘标高450 m，相对高差120 m，地形坡度35°～40°。后缘错落2.2 m。滑坡平面形态呈扇形，前缘紧邻居民房屋，左右侧为出露基岩，长约110 m，宽约130 m。滑坡后缘可见拉张裂隙及滑坡壁。根据实地调查，涉县西达镇河口村西小型滑坡对河口村68户259口人，730间房屋构成严重威胁，为了更有效地防治此类地质灾害，保证该区居民生命财产安全，研究该滑坡特征及成因，对其稳定性进行了预测、评价，对该区灾害防治具有重要的指导意义。

1 滑坡工程地质条件及气象条件

1.1 工程地质条件

图1 河口村西小型滑坡卫星图

勘查区位于新华夏构造体系第三隆起带的东翼与第二沉降带的西部的交接地带。断层较为发育，主要为新华夏系构造断层。山体基岩为下古生界寒武系中统的页岩、泥岩。区内不良地质现象主要为滑坡，暴雨或久雨情况下有发生滑坡的可能。滑坡区及其附近分布出露地层主要有第四系残坡积层(Q4)及寒武系中统的页岩泥岩互层。滑坡体内及其后缘主要被第四系残坡积、坡洪积碎石土覆盖，局部地区出露寒武系基岩;滑坡南北两侧出露基岩，基岩与碎石土边界即为滑坡的侧边界。滑坡区出露的泥岩的饱和抗压强度一般在10～30 MPa之间，属于较软岩～软岩;岩石的软化系数一般小于0.75，属于易软化岩石。整个滑坡体主要是由第四系残坡积、坡洪积的碎石土组成，碎石含量较高，粒径较大。整个滑体土的土石比约在3:7左右。碎块石含量在不同的坡体部位有所不同，后缘滑体粘土成份相对较多，块石粒径较大;中前部则碎块石含量稍多。滑体中的碎块石多呈深灰色，母岩成分多为灰岩、泥岩，亦含有页岩、砂岩，块径多在20～60 cm，最大可达3 m。块石呈棱角状或次棱角状，中～强风化，骨架结构充填粉质粘土，滑体浅表层粉质粘土结构较松散，该层土体多呈干～稍湿、坚硬状态。土体工程地质性能较差，承载力较低，易形成边坡、易垮塌(见图1、见图2)。

图2 滑坡工程地质位置平面示意图

1.2 气象条件

勘查区属于温带大陆性气候。春季干旱少雨，夏季炎热多雨，冬季少雪。年平均降水量604 mm。最大降雨量1 072.4 mm(1963年)，最小降雨量 326.93 mm(1986 年)，降水量表现形式:夏季多暴雨，秋季多阴雨，7—9月份降水量占全年降水量的70%～80%。

2 滑坡稳定性分析评价

2.1 斜坡稳定性定性评价

总体来看，河口村西滑坡为一堆积体土质滑坡，滑床为寒武系中统的页岩和泥岩，滑面即为岩土分界面。影响河口村西滑坡稳定性的因素主要包括地形地貌、地层岩性、水的作用及人类工程活动等。

(1)河口滑坡地处中低山之间相夹持的河谷斜坡地带，滑坡区微地貌属斜坡地貌，斜坡坡度较大，平均达35°，有利于滑坡体碎石土在重力作用下向下滑动。

(2)河口滑坡滑体为松散堆积物，厚度0～15 m，含有较多的风化碎块石，结构较松散，具透水性，有利地下水的入渗，增加坡体自重，软化土体，促使变形;滑床为页岩，岩层表部为强风化，岩石破碎，节理裂隙发育。暴雨期或持续降雨期，降雨下渗至松散土类与基岩接触面时，由于透水性的差异，可能会在基岩面产生浮托力，形成滑带。因此，土层与基岩接触面是河口滑坡的控滑结构面。

(3)水是产生滑坡的主要推动因素，暴雨或持续降雨将造成滑体岩土体饱水，增大岩土体重度，降低岩土体的抗剪强度，导致坡体稳定性降低;同时静、动水压力对坡体的稳定性影响很大，在滑动面上还可能产生润滑作用，导致坡体的失稳破坏。

(4)河口滑坡近些年来封山育林，禁止了耕作、放牧等人类工程活动。滑坡体上植被发育，除了自然形成的较低矮的灌木以外，还有人类种植的柏树等植物。这些植被一方面具有持水作用，减缓雨水下渗，有利于滑坡稳定;一方面增加了滑坡自重，又对滑坡产生不利影响。但总体因其重量有限，有利于滑坡稳定的因素占主导地位。另外在滑坡发生以后，当地村民已经禁止了在坡脚的挖方，有利于滑坡的稳定。

2.2 斜坡稳定性计算分析

(1)目前对堆积层滑坡的变形预测大多基于数学模型或方法，忽略了引起滑坡位移显著变化的动力外因及滑坡自身的地质特征，因此，预报准确度和可信度较低[3]。根据前述滑坡变形破坏模式分析，当滑坡沿岩土界面附近形成滑动带时，其滑面结构为折线型。按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330－2002)的相关要求，并结合该滑坡灾害的特点，采用刚体极限平衡法的传递系数法定量分析计算其稳定性与剩余下滑推力。各层土承载力，是根据各层土的物理力学性质试验指标和原位测试结果进行数理统计确定的[4]。

(2)根据滑坡变形特征，选择滑坡区内的主滑动剖面V－V'进行滑坡的稳定性计算与评价。计算模型见图3，结果见表1和表2。

(3)计算工况及荷载组合:根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，滑坡防治等级为Ⅲ级，暴雨工况以20年一遇(5%频率)暴雨考虑;工作区处于Ⅶ度区，地震加速度为0.10 g考虑。本滑坡不含地下水，因此滑坡稳定性及各滑块的剩余下滑力验算，采用以下工况:设计:工况1:天然(自重)校核:工况2:天然(自重)+暴雨(饱和)工况3:天然(自重)+地震。

(4)计算参数:滑体天然重度:18.8 kN/m3;滑体饱和重度:20.2 kN/m3。滑 体 土 天 然 状 态:C 取 25.9kPa，φ 取16.5°;滑体土饱和状态:C 取 22.0kPa，φ 取 14.5°。

(5)滑坡稳定性设计标准的确定:根据推力计算结果表明，按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》要求该滑坡治理工程等级为Ⅲ级，按工况一(自重+地表荷载+地下水)设计，安全系数取1.25，以工况二和工况三进行校核，安全系数分别取 1.10 和 1.05。

(6)计算成果:本滑坡滑动面在天然工况条件下，稳定性系数大于1.15，在地震或饱和工况条件下稳定性系数均小于或接近于1.05。

图3 纵剖面V－V'稳定性计算模型

3 滑坡稳定性敏感因素分析

控制滑坡体稳定性的因素有滑体的性质(重度)、滑带土的性质(c、φ)、地下水、暴雨及地震等因素。

表1 天然工况下V－V'剖面重度与稳定系数的关系表

表2 天然工况下V－V'剖面C、φ值与稳定系数的关系表

从表1中可以看出，重度值由18.8变化到20.30时，V－V'剖面天然工况下稳定系数由1.307变至1.246，说明重度对其稳定性的影响很小。从表2中看出，c、φ值对河口村西滑坡的影响程度较大，且两者影响程度相似。

4 稳定性综合性评价

计算结果显示:河口村西滑坡主滑动剖面V－V'剖面在天然工况是稳定的，在饱和工况条件下为基本稳定～欠稳定，地震工况条件下为基本稳定。滑坡稳定状态划分参见表3。

表3 斜坡稳定状态分级表

5 滑坡变形发展趋势

综上所述，河口村西滑坡由于其地形地貌、物质成份的特点，变形机制基本上是:在强降雨的条件下，地下水垂直入渗至碎石土与全风化页岩接触面处的粉质粘土时，由于页岩作为相对隔水层，使粉质粘土软化，成为可塑状，当其力学指标降低到一定程度时，滑床的抗滑力不足以支撑滑体的下滑力，滑坡体就开始滑动，滑动的方式主要是蠕滑。据本次调查和应急勘察资料表明，本滑坡滑动面在天然工况条件下，稳定性系数大于1.15，滑坡处于稳定状态;在地震或饱和工况条件下稳定性系数均小于或接近于1.05，处于欠稳定～基本稳定状态。目前滑坡不会整体失稳，但在未来地震或持续暴雨的作用下，滑坡稳定性降低，可能出现变形加剧，向下滑动。对河口村68户259人，造成威胁。

6 结语

(1)揭示了涉县西达镇河口村所在区域的工程地质条件，勘查区斜坡地质环境条件脆弱。本区地质灾害的发育分布在时间上分布具集中性，地质灾害主要集中发育分布于在7、8月，地质灾害发生时间的分布特征与年降雨量集中产生的时间月份相对一致。每年雨季是地质灾害的易发时期，降雨是地质灾害的主要引发因素。

(2)研究分析了滑坡形成的内在和外在因素，指出在长时间的降雨之后，滑坡土体处于饱和状态，自重增加，粘聚力和内摩擦角降低，抗滑能力减弱，再遇到强降雨以后，地表水转入地下，地下水渗流到滑床以后，由于渗透性能的差异，将沿滑床向下流动，可能会在基岩面产生浮托力，形成滑带，同时静、动水压力对坡体的稳定性影响很大，在滑动面上还可能产生润滑作用，导致坡体的失稳破坏。

(3)稳定性分析和计算表明:根据推力计算结果表明，按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》要求该滑坡治理工程等级为Ⅲ级，按工况一(自重+地表荷载+地下水)设计，安全系数取1.25，以工况二和工况三进行校核，安全系数分别取1.10和1.05，滑坡推力计算结果表明在工况二和工况三下V－V'剖面剪出口有剩余下滑力，说明V－V'剖面未达到规范要求的安全储备，需进行抗滑支挡。[1]Schuster R L，Lynn M H.Socioeconomic impacts of landslides in the western hemisphere[R].USA:United States Geological Survey，2001.

[2]吴玮江，王念秦.黄土滑坡的基本类型与活动特征[J].中国地质灾害与防治学报.2002，13(2):36 －40.

[3]晏鄂川，朱大鹏，宋琨，等.基于数值模拟的三峡库区典型堆积层滑坡变形预测方法.吉林大学学报.2012，42(2)

[4]刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社.1997.