耒阳龙塘江头滑坡成因分析和稳定性评价★

代领 何建泽 资锋 黄栋良 张慧

(1.湖南科技大学土木工程学院，湖南 湘潭 411201;2.湖南省地质科学研究院，湖南 长沙 411100)

耒阳境内已发生的滑坡98%为土质滑坡，滑体具有结构松散，透水性好的特征，在强降雨作用下，沿岩土接触面下滑。经调查和研究表明，耒阳境内的滑坡具有许多共同特征，如形成多受地层岩性、地形地貌、边坡开挖或水利建设等的影响，通过对耒阳境内1∶5 万精度的地质灾害调查发现，境内共有滑坡311 处，占整个地质灾害的72.16%。为此，以滑体特征较为典型的江头滑坡为例，对其特征和影响因素进行综合性分析，进行稳定性评价，预测滑坡的发展趋势，为耒阳地区的滑坡预防作出具有普遍意义的指导方法。

1 滑坡区地质概况

滑坡区位于新华夏构造体系西侧，由一系列近似于南北向的圆滑梳状、箱状褶皱及压扭性断裂组成，次级褶皱较发育，局部可见层间挤压带。本区主要出露二叠系下统(P1)，二叠系上统斗岭组(P2dl)、当冲组(P2d)和长兴组(P2c)，三叠系下统大冶组下段，以及第四系形成的各种残坡积土，滑坡主要以斗岭组(P2dl)的砂质页岩、长兴组(P2c)的泥灰岩以及第四系的粉土、粉质粘土为主，岩层产状120°～130°∠45°～50°。断层较发育，滑坡区位于枫泉断层西盘，而枫泉断层是以五丰仙岩体为砥柱的莲花状构造的西侧一支，整体位于旋卷状构造区内，因此，滑坡区内岩层变形强烈。

2 滑坡特征

2.1 滑坡体参数

江头滑坡平面形态前宽后窄，呈“贝壳”形。滑坡坡向210°，纵长约80 m，滑坡体前缘宽约40 m，后缘宽约15 m，面积约1 500 m2，体积约6 000 m3，前缘最低高程124.5 m，后缘最高点高程152.5 m，高差28 m。

2.2 滑坡特征

通过工程地质测绘，结合物探、槽探和钻孔资料，滑坡体主要由粉质粘土、粉土及泥灰岩碎屑组成，从坡体表层至下，泥灰岩碎屑层渐增厚，而粘土和粉土层变薄，到滑坡后缘裂缝处底部可见少量泥灰岩碎屑，下层泥灰岩由表及里风化程度逐渐变弱，滑坡潜在滑动面位于坚硬灰岩之上，整体分层性不够明显(见图1)。江头滑坡坡面地形起伏，整体呈凸形，滑坡发育有多级平台和陡坎，滑坡后缘为滑坡型陡壁，“圈椅状”地形较明显。前缘陡峭存在下倾趋势，常有风化的泥灰岩剥落滚下堆积于坡脚，侧壁为薄弱的强风化泥灰岩，有滑动过的痕迹和牵引现象。滑坡体后缘裂隙发育，由于坡体向下错动形成的滑坡壁清晰可见，该区域每年都有3 次～4 次集中且水量较大的降雨，形成的地表水多在裂隙处集中渗流进入滑坡体，极易引起滑坡的再次滑动或错动。

图1 江头滑坡工程地质纵剖面图

3 滑坡形成和影响因素分析

3.1 地质构造与滑坡关系

在新构造运动的作用和影响下，龙塘镇区域内断裂构造较发育，在长期的地壳运动过程中，受到不同方式的应力作用，主要形成有径向构造体系，为一系列走向近南北的圆滑梳状、箱状褶皱和压扭性断裂组成，此压扭性断裂与岩层走向近乎一致，斜坡的残余应力向下坡方向回弹，使斜坡内部应力失衡，此为江头滑坡形成的主要诱因之一。江头滑坡研究区内断层十分发育，其位于枫泉断层西盘，而整体位于莲花状构造体系内，受断裂构造的影响，岩体变形，层间挤压，层间挤压带较发育，在变形过程中，岩层弯曲，在岩层接触带上易发生错动，形成滑面。在人类工程活动作用下，坡脚开挖，在自重牵引力作用下产生滑动。

3.2 地形地貌与滑坡关系

江头滑坡研究区属于侵蚀堆积丘陵地貌，风化侵蚀较严重，走向和岩层走向基本一致，周边相对地势高差在200 m～500 m 之间，坡度与岩层倾角大致相同，形成了前缘陡峭的顺向坡，导致前缘临空面易发生卸载回弹变形。在自重的作用下，坡体应力会在临空面附近集中，整体上坡体应力会集中于坡脚和坡顶，这会为斜坡的变形滑动提供有效的下滑力和临空条件。

3.3 降雨与滑坡关系

斜坡上部土层透水性较好，下部为相对遇水易泥化的基岩，从土层入渗的水仅能沿粉土(滑坡体)与泥灰岩接触面向前缘排泄，随着时间的推移，接触面逐步成为软弱结构面，为滑坡的形成提供了良好的滑面。土体在暴雨作用下，降水通过孔隙、裂隙入渗转变为地下水后，一方面土体自重增加，另一个方面，土体内聚力减小，粉土与下伏强风化泥灰岩接触面处抗剪强度降低，从而使土体沿斜坡向下缓慢滑移，形成斜坡上的拉张裂缝，裂隙接受地表水及降水入渗，加速斜坡变形破坏。强降雨不但增加滑体的重量，而且使滑带与滑床接触处地下水活动更加强烈，降低滑带土的强度和抗剪能力，从而诱发坡体失稳。

3.4 地层岩性与滑坡关系

斜坡上存在比较厚的残坡积层，下伏泥灰岩产状145°∠50°，部分地段为顺层坡，且强风化基岩遇水易风化成残积土层，为坡体变形提供了物质来源，在地下水及降雨作用下容易变形。

4 滑坡稳定性分析

根据实测的滑体剖面特征，按《工程地质手册》(第四版)及GB 50021—2009 岩土工程勘察规范要求，采用传递系数法(极限平衡理论)对滑坡的稳定性进行计算分析。

传递系数法计算公式:

其中，Ri=［Wicosαi+Disin(βi-αi)］tgφi+cili(i=1，…，n);Ti=Wisinαi+Dicos(βi-αi)(i=1，…，n);ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1(j=i时)，Ti为第i块段的下滑力，kN/m;Ri为第i块段的抗滑力，kN/m;Di为第i块段的动水压力，kN/m;ψj为第i块段剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数(j=i时);Wi为第i块段自重标准值与相应附加荷载之和，kN/m;αi，βi分别为第i块段底面倾角和地下水位面倾角;ci为第i块段滑面粘聚力标准值，kPa，水位面以下自重采用饱和重度计算时，按总应力法取值;水位面以下自重采用浮重度计算时，按有效应力法取值;φi为第i块段滑面内摩擦角标准值，(°)，水位面以下自重采用饱和重度计算时，按总应力法取值;水位面以下自重采用浮重度计算时，按有效应力法取值;n为块段数;Fs为稳定性系数。

通过对滑体中的含砂粉质粘土(花岗岩强风化产物)等进行取样分析，其饱和重度为20.2 kN/m3，天然重度为18.0 kN/m3。选取滑坡体后缘的滑带土土样进行测试，设计安全系数Fs=1.2。

2—2'剖面的稳定系数:天然状态:Fs=1.184;饱和状态(暴雨):Fs=1.033，见表1，表2。

表1 2—2'剖面天然状态下稳定系数计算结果表

通过对滑坡稳定系数的计算得出，在自重天然状态下，滑坡体处于相对平衡状态，在饱和状态(暴雨)下，2—2'剖面处于欠稳定状态。在现状条件下，其前缘表层土体已出现多处变形形迹，可见其安全储备不高，已处于潜在不稳定状态，加上外界条件的不断影响，滑坡将进一步恶化，极有可能发生整体失稳下滑。

表2 2—2'剖面饱和状态(暴雨)下稳定系数计算结果表

5 结语

1)江头滑坡是该区域内各种地质综合作用的结果，是在岩层产状与坡向一致这一因素的主导下形成的顺层滑坡，在整个耒阳区域滑坡地质灾害中具有典型性和代表性。

2)滑坡的物质来源主要为风化残坡积土，在纵向上地层分层不明显，实际地，在滑坡上形成多个不规则次级滑面，滑坡的潜在滑动面在横向上并非呈直线分布。

3)通过稳定性计算表明，滑坡目前处于相对稳定状态，但在地下水或暴雨等的影响下，滑坡整体上易复活，造成人员伤亡或财产损失;或者，滑坡局部滑移，造成在坡体前缘出现小崩小滑。

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