延长县北硐渠滑坡形成机理及稳定性分析研究

徐航　马侨　董小卫

摘要：本文根据地质灾害详细调查，分析了延长县北硐渠滑坡这一类典型黄土滑坡的形成机理及稳定性影响因素，其结果对延安市滑坡灾害的认识和防治措施具有很大的知道意义。

关键词：北硐渠滑坡；机理；稳定性分析

延安市延长县属于黄土高原地区，属典型的黄土梁峁地貌类型，地形破碎，地质灾害频发。近年来，伴随着人类经济与工程活动的加强，黄土滑坡灾害发生频率呈现增加的趋势，对人民群众的生命和財产安全构成严重的威胁，甚至造成重大群死群伤灾难。研究黄土滑坡诱发因素及其形成机理是有效减缓黄土滑坡灾害风险的基础[1]。

1.北硐渠滑坡概况

北硐渠滑坡地处延长县延河河谷阶地左侧的黄土沟谷区，所处地段为七里村镇街道办二居委，滑坡坡脚沟谷处人口密集。其地理坐标为：东经110°00′35.0″，北纬36°34′53.0″。地貌单元为河谷阶地、黄土沟谷。地层结构为上覆Q3eol上更新统马兰黄土，中层为中更新统Q2eol离石黄土，下伏中生界三迭系T3河湖相砂岩，该滑坡为土质牵引式新滑坡。

北硐渠滑坡，坡顶高程887m，坡脚高程811m，高差为76m。坡度55°，主滑方向100°，平面形态呈半圆，剖面形态呈凸型（图1.1、1.2），坡面凌乱，冲沟发育，坡面上发育三条大冲沟，滑坡后缘近直立，高约3m，擦痕不明显，中部下雨曾有裂缝、落水洞出现。

该滑坡曾发生过两次滑移，经过现场勘探，滑坡发育在黄土中，坡体前缘，窑顶有裂缝。引发的主要因素为人为开挖坡脚修建地基，造成原有坡体平衡条件破坏。

2.北硐渠滑坡形成机理分析

北硐渠滑坡为黄土滑坡，受多种因素控制。从剖面图中可以看出，该滑坡坡面形态呈凸型，整体坡度较大，地处延长县县城附近的黄土沟谷区，地形切割强烈，上覆第四系的Q3eol马兰黄土，中层为第四系Q2eol离石黄土，为滑坡主体，下伏三迭系T3河湖相砂岩。坡面冲沟发育，坡面破碎，杂草及刺槐等植被覆盖坡面。此滑坡形成的主要原因是坡脚处人类活动频繁，多在滑坡坡脚处开挖平基建房，破坏了坡体原有平衡条件，在降雨时前面产生滑塌，使临空面进一步加大，最终导致坡体破坏（照片1、照片2）。

3.滑坡稳定性分析

3.1 现场调查结果

北硐渠滑坡在2006年曾发生二次滑移，后壁处出现拉裂裂缝三四处，宽约5cm左右，为滑坡后堑开裂，但中部未见岩缝和变形。根据现场实际情况及工程经验推断该滑坡目前处于基本稳定状态，但在外部营力作用下存在再次滑塌的可能。威胁到68户79孔窑49间房229人之多。危害程度较高，其危害程度为重大级。

3.2 数值模拟分析

为分析该滑坡的机理、应力状况和发展演化，采用Flac/Slope软件进行数值模拟计算。根据现场调查和勘察结果，将北硐渠滑坡坡体分为三层，上层为均质的Q3eol马兰黄土，下层均质Q2eol离石黄土，最底层为T3砂岩，且均为各向同性的连续介质；沿坡向取1m宽的土条作为计算的基本断面，两侧摩阻力不计。因基岩基本出露在沟谷底部，且其厚度较大，整体性完好，稳定性较好，假定为约束边界。根据实际情况结合Flac/Slope软件建立相应的数值模型见图3-1。根据室内试验数据，结合陕北黄土物理力学特性，选用模拟参数见表3-1。

由应力分布图5-5（略）可知，在天然状态下北硐渠滑坡仅在顶端剪切应力比较集中，即在外营力作用下，可能沿此处形成剪入口，中部地区存在零星剪切应力的地方可能会形成裂缝。黄土内拉张应力按圆弧形呈层面状集中分布，可知此层面为该滑坡薄弱面，在外营力作用下该滑坡可能沿此层面破坏。

由图5-6（略）可看出，该滑坡存在潜在圆弧状滑面。结合建模图、应力分布图及位移变形图可看出潜在滑带处在两层黄土接触面处。由数值模拟计算结果可知：北硐渠滑坡的安全系数为Ks=1.13>1.0，可知该滑坡目前处于基本稳定状态。但在大气降雨或坡脚切割等因素影响下可能沿此薄弱面再次以滑坡形式破坏。威胁到坡脚处居民，建议搬迁，并做相应的工程治理。

3.3 极限平衡法稳定性分析

传统的极限平衡法是瑞典条分法，经改进后目前常用的有毕肖普法（Bishop）和简布法（Janbu），为较客观的反映北硐渠滑坡的稳定状况，本次基于极限平衡法分析延长县滑坡稳定性时，选用Geostudio软件系列中的Slope/w软件。该软件对于总和问题公式化的特征使得它可以同时用八种方法分析计算简单的或复杂的边坡稳定问题，它使用极限平衡理论对不同土体类型、复杂地层和滑移面形状的边坡中的孔隙水压力分布状况进行建模分析，Slope/w提供多种不同类型的土体模型，并使用确定性的和随机的输入参数方法来进行分析。Slope/w考虑了条块间的作用力，使计算结果更趋于合理。Slope/w通过手动给定可能的圆心变化范围，给定多个搜索步长，自动搜索最危险滑面。

根据软件自动搜索和条块划分（图3-4），其计算所用参数见表3-1，计算结果如表3-2。

综上所述，北硐渠滑坡，实际为一局部滑动后的不稳定坡体，该坡体高76m，坡度55，局部直立，平面形态呈半圆，剖面形态呈凸型，坡面上发育三条大冲沟，冲沟发育，坡面凌乱，滑坡后缘近直立，高约3m，中部下雨曾有裂缝、落水洞出现。引发的主要因素为人为开挖坡脚修建地基，造成原有坡体平衡条件破坏。目前，该滑坡变形不明显，几种方法计算的稳定系数均大于1.15，说明其处于基本稳定状态，但考虑该滑坡安全储备不高，人类活动强烈，在外部营力作用下存在再次滑塌的可能。威胁到68户79孔窑49间房229人之多。危害程度较高，所以建议加强监测，坡体下部居民整体搬迁和进行治理。

4.结论

根据以上分析，可以得出结论：（1）延长县北硐渠滑坡为典型的黄土内滑坡，其形成的主要原因是坡脚处人类活动频繁，多在滑坡坡脚处开挖平基建房，破坏了坡体原有平衡条件，在降雨时前面产生滑塌，使临空面进一步加大，最终导致坡体破坏。（2）通过实际现场调查、数值模拟分析及极限平衡法等手段对该滑坡进行稳定性分析对比，该滑坡现在处于基本稳定状态，但在外部营力作用下存在再次滑塌的可能，威胁到坡脚处居民，建议搬迁，并做相应的工程治理。

参考文献

[1]M Zhang，Jie Liu.Controlling factors of loess landslides in westernChina[J].Environmental Earth Science，2009，59 （ 8 ） ： 1671～ 1680.

[2]王志荣.黄土滑坡研究现状综述[M].中国水土保持，2004，11

[3] 陈祖煜.土质边坡稳定性分析—原理·方法·程序[M].中国水利水电出版社，2005

[4] 王念秦，张倬元.黄土滑坡灾害研究[J].兰州大学出版社，2004，8