某滑坡的稳定性分析与防治对策研究

孙春彬　于四扣　董煜　丁丽萍

【摘要】某滑坡处于蠕变阶段，坡体变形破坏迹象明显。在降雨或地震的诱发下，该滑坡直接威胁其前缘公路行车、行人安全。本文在对滑坡场区进行大量地质调查的基础上，结合室内岩土体力学性质试验，探究滑坡的成因，对其进行稳定性分析，并给出适宜的防治对策。结果表明，该斜坡主要由成都粘土、泥岩组成，力学性质较差，并且在雨季的降雨影响下，极易造成斜坡失稳。建议选取重力式抗滑挡墙和封填裂缝的方式对滑坡进行治理。

【关键词】地质调查；稳定性分析；防治对策；重力式抗滑挡墙；封填裂缝

0 引言

成都粘土土层具有遇水膨胀的特性。当地表水入渗后，土体会发生一定的侧向膨胀变形，使斜坡体表现出向临空方向的位移。位移量的增加容易造成土体后缘拉裂、下错。若遇降雨，雨水沿拉裂缝入渗，从而使土体内部的抗剪强度参数降低，最终在边坡内部形成贯通的滑面而造成滑坡。

目前，已有许多学者对这种成都粘土层斜坡的物理力学性质进行了研究。一般认为[1-6]：成都粘土不仅具有吸水膨胀、易塑易滑、失水干裂收缩等特征，还具有导水裂隙。因此，对该类型的斜坡稳定性的分析具有重要的研究意义，同时在此基础上，对其提出行而有效的防治对策，可为这类斜坡的防治提供一定的参考依据。

本文以凤凰山公园北侧的成都粘土质滑坡为例，采用野外地质调查和室内试验相结合的方法，对滑坡的稳定性进行了有效的分析与计算，并最终给出了具有针对性的防护措施。

1 研究区的工程地质条件

研究区位于凤凰山台地，岷江Ⅲ级阶地，主要呈浅丘与台地波状起伏的侵蚀堆积地貌。凤凰山总体呈中部高两侧低的走势，而在建的凤凰山公园场地由南东向北西倾斜，地势起伏较平缓，地面高程529～580m，地形坡度一般为5°～8°，局部越20°。

滑坡位于在建的成都市凤凰山公园北侧缓坡台地地段，地形较平缓，植被以绿地为主。滑坡潜在滑动方向约340°，总体坡度约20°，前缘剪出口高程约530m，后缘顶部高程约540m，坡体上部宽约200m，下部分布范围宽约270m，纵向长约60m，面积约5000m2。滑坡平均厚约4.8m，体积约2.4万m3。

1.1 地形地貌条件

滑坡位于凤凰山公园北侧，公园D标与道路1线交界处，紧邻北侧环凤凰山道路。滑坡整体形态呈“长条形”，顺公路延伸近300m，坡体前后缘高差约10m。滑坡整体地形较缓，坡度为5～8°，局部约20°。坡体中后部发育多级陡坎，并伴生拉裂缝，局部存在垮塌现象。滑坡前缘东侧正在修建挡墙，西侧由于挡墙施工已开挖成槽，施工中挖出的土方堆放在坡体上。环凤凰山道路从坡前通过，道路内侧的排水沟由于坡体变形的影响已经开裂、隆起。如图1所示。

1.2 地层岩性

滑坡场区出露地层主要为白垩系上统灌口组（K2g）和第四系堆积层（Q）地层。其中第四系堆积层为粘土层与粘土卵砾石层，白垩系上统灌口组岩层为砖红色泥岩层。

各层岩性特征从新到老分述于下：

A、第四系堆积层（Q4）

a、第四系上更新统粘土（Q3eol）

该层除了局部有少量人工填土（Q4ml）外，主要为第四系上更新统粘土（Q3eol），即是俗称的“成都粘土”。 该层粘土粒度成分以粘、粉粒为主，粘粒约占30%～52%，粉粒约占42%～60%，属弱-中等膨胀土。由于其具有膨胀性、裂隙性及软弱的隙间充填物，抗剪强度较差。

b、第四系中、下更新统冰水堆积-冲积堆积层（Q1+2fgl+al）。

该层是褐黄色粘土卵砾石层，分布不连续，一般层厚0.50～4.0m。粘土结构紧密，而砾石多为中等风化。

B、白垩系上统灌口组（K2g）

包括全风化、强风化和弱风化泥岩，岩层倾角一般为8°。

a、全风化泥岩：位于粘土卵砾石层下部，风化严重，含水量高，强度很低。

b、强风化泥岩：风化较强，质地较纯。岩体完整性较好，强度低。

c、弱风化泥岩：风化较弱，断面较新鲜。岩质相对强风化层硬，岩体完整性较好，强度相对较高。

1.3 水文地质条件

场地地下水类型包括上层滞水、孔隙潜水和基岩裂隙水。

上层滞水主要赋存于填筑土中。孔隙潜水主要赋存于第四系粘土、粘土卵砾石层中。由于松散岩类成因不同，导致岩性和含水性差异。粘土层主要为粉质粘土、粘土，较均质，含水中等；粘土卵砾石层颗粒较粗，含水中等至贫乏。基岩裂隙水具微承压性，广泛分布于泥岩层区，富水性中等。

各层主要受大气降水补给。地下水位受气候影响大而没有统一的水位高度。据钻探显示，没有发现统一的地下水位。

2 滑坡的基本特征

根据滑坡的变形状况，可将整个滑坡的分布范围划分为“滑坡区”与“潜在变形区”两个区域。如图2所示。

2.1 滑坡區基本特征

（1）滑坡区后缘

整个滑坡后缘由弧形拉裂缝构成。该裂缝在滑坡的西侧形成连续的多级错动台坎，坎高0.2～1.5m，缝宽0.15～0.3m，裂缝可见深度可达0.3～0.8m，局部位置由于滑塌导致裂缝深度不可见。该裂缝在坡体后部仍可见断续延伸，张开宽度0.05～0.2m。

（2）滑坡区侧缘

滑坡左右两侧边界明显，特别是东侧边界变形较大，岩土体位移下错高度达0.3～1.8m。西侧边界变形相对不明显，可见下错高度0.1～0.2m。

（3）滑坡区坡体形态

滑坡坡体总体形态呈“长条状”，长约150m，纵向长度近50m，前后缘高差10m。整体坡度较缓，坡度为5°～8°。坡体前缘因开挖切坡形成人工陡坎，坡体上临时堆放有土方，局部坡度约20°，后部为缓坡。坡体中部除可见张开5～20cm的裂缝外，呈现明显的隆起现象，变形迹象显著。

（4）滑坡区前缘

滑坡前缘为环凤凰山公园道路，修建挡墙开挖沟槽形成了一人工地质剖面，剖面上可见明显的滑动面位置及坡体岩土体组成情况。同时，由于坡体的向下位移，公路内侧的排水沟出现隆起与开裂。

2.2 潜在变形区基本特征

潜在变形区位于滑坡区西侧，长约120m，纵向长度近35m，前后缘高差9m。整体坡度约18°。

目前坡体上未见明显的变形破坏现象，但坡体前缘的排水沟已出现了轻微的隆起。考虑到该斜坡的岩土体结构特征与滑坡区相似，在一定的条件下很容易发生与滑坡区斜坡类似的变形破坏，因此将其划分为“潜在滑动”区域，对其进行必要的分析与计算，并判断其稳定性状况。

3 滑坡成因机制分析

該滑坡形成的影响因素有很多，其中主要包括岩土体工程地质特性、暴雨、地震以及人类活动等。

受“5·12”汶川大地震和后续余震的影响，斜坡后缘及周边出现变形，同时由于坡体前缘道路的修建，斜坡进一步变形并产生了拉裂缝及部分岩土体的错落。在暴雨和地表水入渗等的影响下，坡体内部岩土体抗剪强度降低，从而造成斜坡沿泥岩强弱风化界线产生蠕滑变形。因此，该滑坡变形破坏机制属于降雨与人类工程活动共同作用诱发的浅层滑坡。

需要注意的是，虽然从现场的地质调查分析，该滑坡的滑面（带）为泥岩强弱风化的分界线，但是由于成都粘土的膨胀特性及泥岩遇水后强度急剧降低的性质，该滑坡也具有沿泥岩内部或成都粘土内部，甚至基覆界面的位置剪出的可能性。

4 滑坡稳定性分析及推力计算

4.1 计算工况

考虑滑坡在天然状态、暴雨状态及地震状态下的荷载组合，该滑坡的稳定性分析参照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219—2006）中对工况的设置和安全标准进行计算。勘查期间未测得该处具有稳定的地下水位，防治工程基础持力层没有液化土层。因此，不设地下水工况。稳定性计算设置以下三种工况：

工况一：自重； 工况二：自重+暴雨（20年一遇）；工况三：自重+地震（地震状态，抗震设防为7度）。

工况一仅考虑岩土体的自重作用，计算时采用天然状态下的C、Φ值。工况二在考虑工况一的基础上，考虑暴雨或者持续降雨作用下对坡体岩土体容重和抗剪强度参数的影响。工况三在考虑工况一的基础上，考虑地震的影响，场区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10g。

4.2 计算方法与参数选取

（1）计算方法

根据规范，首先对滑坡体进行了条分，共分为三个剖面（见图2），然后采用不平衡推力传递系数法、一般条分法与毕肖普法对滑坡进行稳定性计算。

（2）计算参数的选取

a、滑坡土体的物理力学参数的选取

根据野外钻探成果和室内土工试验成果，经综合统计分析并结合类似工程经验，确定该滑坡土体的物理力学指标，用于滑坡稳定性分析和剩余下滑力的计算。滑坡土体物理力学参数统计计算值见表1。

b、滑坡岩体的物理力学参数的选取

滑坡主要岩性为泥岩，根据风化程度，将其分为全风化泥岩、强风化泥岩、弱风化泥岩。泥岩的物理力学参数统计计算值见表2。

4.3 滑坡稳定性计算结果

根据上述计算方法，得到以下结论：滑坡在工况一下处于欠稳定状态；在工况二下和工况三下均处于不稳定状态。

4.4 滑坡推力计算与结果

（1）计算工况

考虑滑坡在天然状态、暴雨状态及地震状态下的组合，按最不利工况进行推力计算，选取工况二（20年一遇暴雨）为设计工况，选择工况三（地震状态）为校核工况，分别进行推力计算。

（2）安全系数的确定

按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》[7]要求，三级防治工程安全系数的取值如下：工况一（天然状态）：安全系数取，Kf=1.20；工况二（暴雨状态）：安全系数取，Kf=1.05；工况三（地震状态）：安全系数取，Kf=1.05。

（3）滑坡推力计算结果

采用上述参数，分别按暴雨工况和地震工况计算，各剖面各滑块剩余下滑推力采用传递系数法进行计算。计算结果见表3。

由表3可以得出以下结论：Ⅰ-Ⅰ剖面在工况一下稳定性系数<安全性系数，在工况二下稳定性系数<安全性系数，在工况三下稳定性系数<安全性系数；Ⅱ-Ⅱ剖面和Ⅲ-Ⅲ剖面在工况二下稳定性系数<安全性系数，在工况三下稳定性系数<安全性系数。这说明滑坡的安全储备不足，需要施加必要的措施进行防护。

5 滑坡的防治对策研究

滑坡防治工程常用措施主要有排水、削坡减载、回填压脚、支挡、改善滑带土性状等。不同的工程措施，有各自的适用条件，防治措施的选择与滑坡具体情况密切相关，工程效果和经济效益各异。

根据地质灾害防治的指导思想与防治原则，并结合灾害的发生条件、活动特点、危害状况及滑坡自身的特点和规律，同时依据滑坡的稳定性计算与分析的结果，推荐该滑坡的防治方案为：重力式抗滑挡墙+封填裂缝。如图3所示。

具体方案为滑坡体前缘即公路内侧修建重力式抗滑挡墙，增加滑坡前缘阻滑力，阻止滑坡的进一步下滑变形，抵抗坡体产生的下滑推力，保持边坡的稳定；同时对后缘及坡体内部已有的裂缝进行封填。

5.1 防治工程分项设计

5.1.1 重力式抗滑挡墙

（1）重力式抗滑挡墙工程参数

Ⅰ型挡墙（见图4）：位于AB段，Ⅱ型挡墙（见图5）：位于BC段。

（2）重力式抗滑挡墙设计验算

对两种类型的重力式挡墙的设计验算均考虑滑坡推力作用与库仑土压力作用情况，进行比较后，确定设计荷载为滑坡推力。

重力式抗滑挡墙验算结果见表4。验算结果均满足规范要求。

5.1.2 封填裂缝

由于滑坡上裂缝均为张性裂缝，且坡体内土质松散，为了防止地表水沿裂缝入渗，应对滑坡上的裂缝进行夯填。

具体做法是：将裂缝两侧土体挖开，挖成每侧宽度不小于0.50m，深度超过裂缝尖灭深度30cm的沟槽，沿裂缝全长挖槽，然后采用优质粘土与石灰分层夯填密实，夯填密实度应达到95%以上，同时做好周边地表水的疏排工作，防止地表水下渗对坡体造成不利影响。

6 结论

（1）滑坡位于凤凰山公园北侧、紧邻北侧环凤凰山道路。整体形态呈“长条形”，顺公路延伸近300m。潜在滑动方向约340°，总体坡度约5°，前缘剪出口高程约530m；后缘顶部高程约540m，坡体前后缘高差约10m。坡体上部宽约200m，下部分布范围宽约270m，纵向长约60m，面积约5000m2，滑坡平均厚约4.8m，体积约2.4万m3。

（2）出露地层为白垩系上统灌口组泥岩和第四系堆积层，其中第四系堆积层为成都粘土层与粘土卵砾石层；区内水文地质条件比较简单，未发现断裂及构造现象，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g。

（3）根据变形状况可将滑坡区域划分为滑坡区与潜在变形区。

（4）该滑坡变形破坏机制属于降雨与人类工程活动共同作用诱发的浅层成都粘土质滑坡。

（5）结合室内物理力学试验成果综合分析确定力学参数，通过传递系数法等方法进行滑坡的稳定性计算，结果显示，在天然状态下斜坡处于欠稳定状态；在暴雨及地震作用下，斜坡处于不稳定状态。

（6）按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》规定，防治应坚持“以预防为主、防治结合、综合防治”的原则。本文最终选择“重力式抗滑挡墙+封填裂缝”的防治对策对滑坡进行防治。

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Abstract： The landslide is in creep stage， and the slope deformation and signs of damage are obvious. Induced by rainfall or earthquake， the landslide may make direct threat to the road traffic and pedestrian safety in the leading edge of the landslide. In this paper， based on a large of landslide field geological survey and combined with the test of indoor rock physical properties， the causes of landslide are to explore， its stability is to analysis， and appropriate countermeasures are to give. The results show that the slope is mainly composed by Chengdu clay and mudstone， and it has poor mechanical properties. Under the influence of rainfall during the rainy season， it can easily cause slope instability. And then it recommends that gravity sliding wall and sealers cracks can be used to govern the landslide.

Key words： geological survey； stability analysis； countermeasures； gravity sliding wall； sealers cracks

作者简介：孙春彬（1983—），男，主要从事地质灾害治理工作。Email：57387045@qq.com。