某滑坡形成机制及其治理方法探讨

占建琴，罗安民，谢树盛

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

某滑坡形成机制及其治理方法探讨

占建琴，罗安民，谢树盛

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

文章结合某滑坡实例，针对区域地质概况和滑坡特征，对滑坡形成机制及影响滑坡的因素进行分析，确定滑坡滑动模式；对滑带土的力学参数进行反演分析并对滑坡稳定性进行计算，提出了相应的滑坡治理方案。

滑坡；形成机制；稳定性分析；治理方法

0 引言

滑坡是自然界破坏性仅次于地震的地质灾害之一，每年给人民的日常生活和工作乃至生命财产安全带来难以估量的损失，其对在建工程的正常施工或者已完成基础设施的正常运转均带来严重威胁。滑坡防灾减灾当属世界性难题，古今中外各位专家学者对滑坡领域的研究不胜枚举，有的研究思路从滑坡不同诱发因素出发开展分析研究，如地震滑坡[1]、降雨诱发型滑坡[2～3]或人工滑坡[4]等等；有的则从滑坡的预警预报[5]、滑动机理[6]、稳定性分析[7]等方面展开研究；但是鉴于滑坡这一地质灾害的复杂多变性，对滑坡的分析、研究及治理更多的还需要具体问题具体分析、对症下药方能行之有效，因此对滑坡实例的深度全面剖析能够为大家进一步研究滑坡这一地质灾害积累重要的素材。本文以广西壮族自治区隆林至百色高速公路K1460+800滑坡为例，对这一类公路滑坡的形成机理及其防治进行分析探讨，旨在为广西地区类似滑坡的形成机制分析和治理提供参考。

1 工程背景及地质概况

隆林至百色高速公路K1460+800滑坡位于广西百色市，属于构造剥蚀低山地区，山体连绵延伸，地形起伏较大，冲沟发育，山体坡度一般15°～35°，山顶高程739 m，谷底高程582 m，高差157 m[8]。滑坡体北侧山脚处发育一条小溪；东、西两侧各发育一条冲沟，冲沟长度>210 m，横断面呈“U”字型。公路沿东西向展布于山体北坡，坡体从左向右倾斜，左侧为挖方边坡，路基面至北侧谷底高差约80 m。该路段左侧边坡原高约23 m，为台阶型边坡，山脊部设有一座500 kV高压电塔。

滑坡区出露的地层为第四系人工填土层、坡残积层和三叠系下统逻楼组地层。地层岩性由老至新如下：

(1)三叠系下统逻楼组地层主要为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩，次为泥质灰岩、泥灰岩及灰岩，局部夹薄层泥岩、页岩，多呈夹层或互层状产出，岩石风化程度差异性较大，多软弱夹层，可分为全风化、强风化及中风化三层。

(2)第四系坡残积层粘土，褐、褐黄色，可塑～硬塑状，分布在山体斜坡上。

(3)第四系人工填土主要包括路面结构层、路基填筑层及弃土。

2 滑坡特征

滑坡体在平面上呈圈椅状地形特征明显，前缘受公路路基、桥梁及挡墙影响呈不规则形状。上部及下部地形较陡，中部地形相对较平缓，可见滑坡壁、错台、平台等微地貌，错台一般高0.5～2 m，平台宽1～5 m。滑坡体后缘拉裂缝环状贯穿，两侧边界沿冲沟分布，中下部路基及山坡处可见横向裂缝发育，前缘位于上行线右侧山坡，可见剪出口及纵向裂缝，整个滑坡体周界比较清晰。滑动面在主滑方向上呈折线形，其中滑坡后部倾角较陡，中部滑床较缓，前部(路基及外侧处)滑面有反翘趋势，滑面逐渐抬高；在垂直主滑方向，滑坡体后部、中部滑动面呈宽阔平缓“U”字形，前部滑动面舒展平缓。滑床岩性以强风化粉砂质泥岩、中风化泥质粉砂岩为主。该滑坡后缘部位可看到明显滑动距离，在后缘推力作用下，中部及前缘岩土体处于蠕滑变形阶段，滑动距离较小。滑坡体后缘部位滑带土厚10～50 cm不等，滑动面较为清楚，中部及前缘滑带土厚度较小，滑动带成分以粘土及泥化软弱夹层为主。滑坡轴总体走向约为360°，滑坡体自山坡北面由南向北面滑动。左侧滑体受前缘小山包的拦阻，主滑方向转向偏西北方向。滑坡横向裂缝主要发育于滑坡体后缘及前缘公路路基处，延伸不平直，多呈折线形；滑坡体后缘纵向裂缝发育较少，前缘纵向裂缝局部发育。中部台地处未见纵、横向裂缝出现。滑坡剪出口位于公路里程桩K1460+768～+816段上行线右侧山坡处，距离路中心40～54 m，剪切裂缝呈不规则状。滑坡滑体主要由三叠系下统逻楼组粉砂质泥岩、泥质粉砂岩等组成，上覆表层为残坡积粘土和人工填土。

3 滑坡形成机制分析

(1)地形地貌

滑坡区为低山丘陵斜坡地貌，斜坡地形中部平缓，上、下部坡度相对较大，为滑坡提供有利的地形条件；顺滑坡主滑方向两侧形成的冲沟也是滑坡发生的有利地形条件之一。

(2)地层岩性

滑坡体所在部位岩性主要为粉砂质泥岩，以薄层～中厚层状构造为主，局部夹薄层泥岩、页岩风化软弱层及层间剪切泥化带。强风化岩层与中风化岩层分界面风化差异大，界面清晰。泥质成分含量较多的岩石在地下水浸润作用下，风化强烈，较易软化成土状，形成软弱夹层，为滑坡体的形成提供了物质基础。

(3)地质构造

滑坡体内断层及层间剪切泥化带发育，地层扭曲严重，节理裂隙密集，岩体破碎，顺节理、裂隙面风化、泥化，集水软化而形成软弱夹层，也促成了滑坡的产生。

(4)水文地质

滑坡体中后部地势相对低洼，大气降雨时，有利于地表水汇集，地表水通过孔隙、裂隙渗入岩土体内，形成地下水，同时，中风化岩层透水性相对较弱，有利于地下水在分界面积聚，对潜在滑裂面起到软化、润滑作用。

(5)强降雨诱发因素

受超强台风“威马逊”影响，2014年7月19日至21日，隆林县平均降雨量达到180 mm。滑坡区遭受强降雨影响，大雨期间地表水大量下渗，使得潜在滑坡体充水饱和，下滑力增加，而雨水渗入滑裂面内，起到润滑作用，降低了岩土体的力学性质指标，最终使得滑坡体突破临界稳定状态而产生滑动，因此，异常天气是诱发滑坡的直接原因。

(6)人类工程活动

高速公路路基及高边坡开挖后，改变了原来的地貌形态，形成新的高陡临空面，并减轻了斜坡岩土体重量，应力状态随之产生了改变，使原来处于平衡状态的坡体处于不平衡状态，这也是滑坡产生的诱因。

4 滑坡稳定性分析与评价

4.1 滑坡定性分析

滑坡体分布高程为645～705 m，中部宽度约184 m，轴部长度约217 m(水平距离211 m)，面积约2.95万m2，厚5.0～32.6 m，平均13.9 m，滑坡体积约41.1万m3。滑带后段滑动面倾角较陡，一般介于20°～35°之间；中段较缓，介于7°～15°之间；前段(路基下及外侧小土丘)有反挑趋势，滑面倾角介于-20°～8°间。下滑力主要集中在后段，滑动变形首先出现在后缘，后部岩土体拉裂下滑，推动下方软质岩石沿软弱夹层下滑，连锁性向下方扩大发展，直至从路面及外侧土丘剪出，故判定该滑坡是一个发生在全～强风化岩层内软弱夹层的推移式中层中型岩质滑坡。由于滑坡区域地形圈椅状特征明显，滑坡壁、后缘平台及横向裂缝清晰可见，均为新形成的；中部未见有滑坡裂缝、错台等滑坡要素存在；下部的公路路面新出现了纵、横向裂缝及隆起；公路右侧滑坡前缘横向、纵向裂缝发育，剪出口也较为明显，均为新形成的；坡体两侧冲沟未见明显纵向裂缝，因此，可以判定该滑坡是新发生的滑坡。将滑坡体及周边范围布置的变形监测数据在晴天和雨天进行对比发现降雨期间滑动有加剧趋势。

综上所述，该滑坡是推移式滑坡，滑坡的形成主要是在持续强降雨作用下，改变了山体岩土体的自重和力学强度，破坏了原有的自然平衡，最终使山体斜坡失稳而发生滑动，进而推动高速公路边坡及路基岩土体滑移，造成桥梁、挡墙及路基出现位移。强降雨对岩土体的影响包括：降雨使得岩土体吸水饱和，增加了公路左侧边坡后面山体岩土层的重量；同时，地表水下渗并积聚于透水性相对较差的中风化岩层面，软化了界面间岩层及软弱夹层，降低了岩土体的抗剪强度。因此虽然滑坡目前尚处于蠕动状态，但如果再次出现强降雨或连续降雨天气，滑坡体可能产生加速滑移现象，需及时进行工程处治，避免二次滑动，给公路及桥梁造成更大破坏。

4.2 滑带土参数反演及剩余下滑力计算

根据滑坡形态特征分别取K1460+735、+780、+810、+845四个断面为原型，结合地质条件、工况等因素，构造边坡计算模型，对滑坡稳定性进行计算，考虑到滑体已发生过整体性滑动，以及多层软弱带、网状泥化带的客观存在，为修正层状均质结构模型的结构缺陷，构建贯穿性滑动带，实现滑带单独赋值的目的，采用折线法进行计算。根据边坡地质条件、试验结果，结合广西区内工程经验，对滑带土参数分别取C=7～15kPa、φ=6°～13°进行交叉组合计算，计算结果表明：

(1)4个断面的结果均显示，稳定安全系数与两个参数呈良好的线性关系，其中对摩擦角较为敏感，对粘聚力的敏感性相对较弱。

(2)K1460+845断面前部为一小山包，提供的下滑阻力较大，使得滑动方向转向了北偏西，因此，这条断面不在滑动方向上，故计算得到的稳定系数偏高。

(3)K1460+735断面滑面陡，下滑力较大，而外侧高挡墙变形程度不大，说明挡墙发挥了较好的支挡作用。

由于滑坡体滑移距离小且处于蠕动状态，滑动带厚度较薄，因此，在研究过程中未能采取滑带土样进行室内试验。根据滑坡反演计算分析，并结合土工试验结果、边坡地质条件和工程经验，同时，考虑到滑坡体主要沿着最软弱层面滑动，因此，对滑带土抗剪参数统一取值，见表1。

表1 滑带土(岩)岩土层物理力学参数推荐值表

根据滑坡K1460+735、K1460+780、K1460+810、K1460+845四个断面剩余下滑力计算可得：

(1)在考虑安全系数后，各断面在公路边坡坡脚处的下滑力均非常大，采用常规的支挡措施，很难避免下滑力传入路基范围。

(2)中性面(最大下滑力位置)距离路缘不远(20～25m)，滑面埋深22.0～32.6m。

(3)天然工况下滑力大幅高于暴雨工况，说明天然工况安全系数取KS1=1.4是偏高的。

(4)K146 0+845剖面在公路边坡坡脚处下滑力大，但最终下滑力很小，主要是由于上行线右侧中风化岩面较高，对滑坡起到阻挡作用。

(5)各剖面计算得到的最终下滑力相差大，说明滑床有一定起伏变化，地质条件和边界条件也存在差异。

综上分析结果，在滑坡处治设计时应以最大下滑力作为设计参数，以加大滑坡体安全储备。

5 滑坡综合整治建议

滑塌体岩土结构松散，容易吸水饱和，滑床岩体作为相对隔水面，易于集水，软化岩体而引发二次滑移，需对滑塌体进行清除或加固。第四系土层顺坡而倾，倾角10°～25°，土层易沿岩面下滑，岩土界面部位需重点防护，或充分放缓。边坡岩性以全～强风化粉砂质泥岩为主，受构造影响，节理裂隙发育，岩体破碎，多呈散体状，结构较松散，不排除公路边坡发生折线型或类圆弧型滑动的可能。粉砂质泥岩抗风化能力低，且具有崩解性和遇水易软化特点，岩土体的稳定性具有一定时效性，从长期来看，边坡工程宜适当提高防护力度，而防排水是首要手段，坡面封闭是有必要的。

综上所述，建议对滑坡采用以卸载为主，辅以后缘边坡锚固或者部分卸载+坡前抗滑桩支挡+后缘边坡锚固的方案对滑坡进行综合治理。由于滑坡推力大，单独采用抗滑桩处治成本高，因此，不予采取。

6 结语

(1)根据滑坡形态分析判断该滑坡为一个主要发生在全～强风化岩层内软弱夹层的推移式中层中型岩质新滑坡。

(2)滑坡区处于断层及层间剪切泥化带发育区，岩石风化强烈，节理裂隙发育，岩体破碎严重，地质构造复杂。

(3)目前滑坡处于缓慢蠕动状态。如果再次出现强降雨或连续降雨天气，滑坡体可能产生加速滑移现象，因此，滑坡处于不稳定状态。

(4)根据滑坡定量分析结果建议采用以卸载为主，辅以后缘边坡锚固的方案对滑坡进行处治。在滑坡周界设置截水明沟等排水系统，并对裂缝进行填塞，防止地表水入渗。

(5)由于滑坡这一地质灾害的复杂性，后期需根据滑坡体长期动态监测数据对前述结论进行验证并展开系统分析。

[1]张 铎，吴中海，李家存，等.国内外地震滑坡研究综述[J].地质力学，2013，19(3)：225-241.

[2]乔建平，杨宗佶，田宏岭.降雨滑坡预警的概率分析方法[J].工程地质学报，2009，17(3)：343-348.

[3]李 媛，杨旭东.降雨诱发区域性滑坡预报预警方法研究[J].水文地质工程地质，2006(2)：101-107.

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[5]许 强，汤明高，徐开祥，等.滑坡时空演化规律及预警预报研究[J].岩石力学与工程学报，2008，27(6)：1104-1112.

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[7]杨 磊.基于概率方法的滑坡稳定性分析[J].地下水，2005，27(5)：402-404.

[8]广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院.隆林至百色高速公路K1460+800滑坡地质灾害专项治理工程地质勘察报告[R].2014.

Discussions on Formation Mechanism and Its Treatment Method of A Landslide

ZHAN Jian-qin，LUO An-min，XIE Shu-sheng

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

Combined with a practical landslide case，and according to analyzing the regional geology and landslide characteristics，this article analyzed the landslide formation mechanism and factors influencing the landslide to determine the landslide sliding mode；it conducted the Back Analysis on the mechanical param-eters of sliding soil and calculated the landslide stability，then proposed the corresponding landslide treat-ment plans.

Landslide；Formation mechanism；Stability analysis；Treatment method

U416.1+63

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.010

1673-4874(2015)04-0035-04

2015-03-01

占建琴，助理工程师，主要从事岩土勘察设计工作。