坝底乡菜市场菜市场后山滑坡稳定性分析与评价

坝底乡菜市场菜市场后山滑坡稳定性分析与评价

主要研究工程地质、地质灾害、土力学及基础工程。

李慧兰

(长春工程学院勘察与测绘学院，长春 130021)

摘要：该滑坡为老滑坡，通过分析坝底乡菜市场后山滑坡地质条件和水文条件，探讨了滑坡基本特征，采用传递系数法在2种不同工况条件下对滑坡的稳定性进行计算和稳定分析，判断滑坡是否复活。

关键词：滑坡；稳定性；传递系数法

0前言

滑坡位于青片河右岸坝底乡菜市场和客运站后山坡体中前缘，微地貌属河谷斜坡、缓坡地貌单元，地形上南西高北东低，坡向约40°～60°，纵向坡度20°～40°，横向坡度5°～20°，前缘、陡中后缘较缓，滑坡平面形态呈长条状。后缘海拔高程997.40 m，前缘至客运站后方挡墙附近，海拔高程约886.00 m，相对高差111.40 m。滑坡错动后在后缘形成一高约2～5 m的弧形陡壁，两侧壁冲沟发育，均呈宽缓的“U”字形。平面呈凹形“圈椅状”构造。滑坡发育在第四系崩坡积层中，平面形态呈“长条状”，具“圈椅状”地形。根据地形地貌分析，主滑方向约为60°。滑坡分布高程886.00～997.4 m,最大宽度约169 m,纵向最大斜长280 m，滑体面积1.57×104m2，滑体最大厚度6.50 m，滑坡体平均厚约5.00 m，体积约7.9×104m3，为中等规模滑坡。该滑坡为老滑坡，外形标志明显。滑坡后缘边界以弧状微型陡坎为界，左右以凹形冲沟为界，前缘以临空陡坎为界，如图1所示。

1场地工程地质条件

1.1滑坡区地层岩性

经地面调查和钻探揭露：勘察区基底地层主要为志留系上中统茂县群(S2-3mx)千枚岩地层，表层主要覆盖第四系松散层。现就与工程密切的地层由新至老简述如下。

图1　滑坡全貌

分布于滑体部位，由碎石土构成，局部角砾富集，揭露厚度5.50～6.50 m。

1)碎石：灰色，灰褐色，干—稍湿，表层结构松散，中下部稍密—密实。颗粒成分为砂质千枚岩，强—中风化，棱角状，级配差，无分选性。一般粒径粒20～90 mm，最大可达160 mm。粒组构成：Φ>200 mm约占5%～10%，200～20 mm约占50%～75%。空隙中充填砂砾和少量黏粉粒。

2)角砾：褐灰色，灰色，灰黄色，干—稍湿，松散—稍密状。颗粒成分为砂质千枚岩，强—中风化，棱角状，级配一般，无分选性。粒组构成：碎粒约占8%～13%，角砾约占50%～60%，砂粒约15%～30%，空隙中充填少量粉粒。构成滑体相对软弱带，含水量明显异常，但未见明显滑动痕迹。揭露厚度0.40～0.60 m。

分布于滑坡前缘右侧周边，主要由块石组成，局部夹碎石层，预计厚度2.00～6.50 m。褐灰色，灰色，干—稍湿，松散—稍密。颗粒成分为砂质千枚岩，强—中风化，棱角状，级配差，无分选性。粒组构成：Φ>200 mm约占50%～60%，200～20 mm约占25%～35%，空隙中充填砂砾和少量黏性土。密实度差，疏密不均，局部见架空现象，堆积时间短。

分布于滑坡周边及滑床地带，主要由碎石组成，局部夹块石层，预计厚度2.00～7.00 m。褐灰色，灰黄色，干—稍湿，稍密—中密。颗粒成分为砂质千枚岩，强—中风化，棱角状，级配差，无分选性。粒组构成：Φ>200 mm约占3%～5%，200～20 mm约占65%～75%。局部夹块石，空隙中充填砂砾和少量黏性土。

分布于滑坡前缘青片河阶地地带，主要由卵石组成，局部混含漂粒，夹砂砾透镜体，预计最大厚度约20 m。灰褐色、灰黄色、灰褐色，稍湿—饱和状，稍—中密状。颗粒成分为灰岩、千枚岩、砂岩等，中—弱风化，少量呈强风化，亚圆形—圆形，级配较好，分选性较好。粒组构成：Φ>200 mm约占10%～20%，200～20 mm约占60%～80%。余为砂砾和少量黏粒充填。

1.1.5志留系上中统茂县群(S2-3mx)千枚岩地层

千枚岩：浅灰色、深灰色，风化后黄灰色、黄褐色。薄片状构造，变晶结构。主要由石英、绢云母、绿泥石等三等矿物组成。节理裂隙发育，岩体构造破碎严重，岩体切割成碎片状，碎石状。受区域构造的影响，岩体层间微型褶皱发育，岩层陡倾，产状为328°∠76°。

强风化千枚岩：风化裂隙发育，岩体破碎，风化剧烈，矿物次生化严重，岩体质软，节理裂隙十分发育，岩体呈碎裂状、碎石状。岩芯呈砂砾状、碎石状。揭露层厚11.00～13.30 m。

中风化千枚岩：岩体相对较完整，风化较弱，矿物次生化轻微，岩体新鲜，节理裂隙一般发育，岩体呈碎石状。岩芯呈碎石状、碎片状，少量呈柱状。揭露层厚2.00～3.80 m。

1.2水文地质条件

1.2.1地表水体

灾害体位于斜坡地带，地表水体不发育，坡体微型小冲沟较发育，常态下沟内无水，在持续强降雨下有暂时性洪流。湔江河一级支流——青片河于灾害体前缘50～150 m处，自北西—南东向流过，为工作区内主要地表水体，工作区段河床宽约40～50 m，水深0.20～0.80 m，初估流量约Q=0.50 m3/s，河水流速平缓，河床纵坡降小。

1.2.2地下水

勘查区内地下水类型有松散堆积层孔隙潜水和基岩裂隙潜水2大类。第四系松散层孔隙水主要赋存于块碎石土及粉质黏土质碎块石层中，主要接受大气降水补给，部分以坡面径流形式排泄，部分入渗后大致沿坡体内部向坡体低洼处及青片江排泄，受地形地貌的控制，水量不大，持续强降雨时局部积聚，分布不连续，勘查期内钻孔深度范围内为干孔。基岩裂隙水埋藏于砂质千枚岩裂隙中，含水、透水性受岩性、节理裂隙发育程度、风化程度影响。它主要接受大气降水及上覆松散层孔隙水补给。从地形地貌上看，工作区无集中补给的山间有利地形，地表水径流路径短，仅少量下渗补给深部地下水，大部分顺坡向低洼处排泄。故水量不大，且埋藏深，本次勘查未见泉眼出露。

1.2.3环境水腐蚀性评价

1.3地震

依据GB 5001—2001《建筑抗震设计规范》，工作区地震基本烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.20g。

2滑坡的基本特征

2.1滑体特征

滑体为第四系崩坡积物，为单层结构。主要为褐灰色、灰色、黄灰色碎石，局部夹角砾薄层。碎块石成分为千枚岩，强—中风化，呈棱角状，直径大多在Φ200～20 mm，20～20 mm 2个粒径段，含量75%～85%。砂砾颗粒为碎块石风化所至，其与碎块石在垂向上分布不均匀。砂砾和少量粉、黏粒充填其中。

滑体厚度在纵横方向变化大，但滑体物质组成一致。横向上，两侧边界处薄，为2.00～3.00 m；中间厚，为5.00～6.00 m。纵向上，前后部相对较薄，为1.00～4.00 m；中部较厚达6.50 m。

2.2岩土界面(相对较弱层)特征

菜市场后山滑坡为堆积层(土质)滑坡，中等规模浅层滑坡。钻探、槽探揭露未见明显滑动带，只是在岩土界面揭露到薄层状稍密角砾土，其力学性质相对较低，为相对软弱带，埋深5.50～6.50 m，厚度0.40～0.60 m间，钻探揭露未见滑动痕迹。其物质主要为碎石、角砾和砂，土石比约1：9。另千枚岩强风化层密实度高，滑移的可能性很小。

2.3滑床特征

据钻探揭露，下伏基岩构成该滑坡的滑床。由志留系中上统茂县群(S2-3mx)千枚岩构成，薄层—极薄层状构造，风化裂隙发育，风化层厚11.00～13.30 m。岩层产状328°∠76°。滑床顶面埋深5.50～6.50 m，标高886.80～976.80 m，坡度10°～35°。岩土界面软弱带为角砾土，其颗粒组成：φ>20 mm(碎粒)占8.7%～13.2%、平均值10.4%，20～2 mm(砾粒)占50.1%～60.3%、平均值56.07%，2～0.075 mm(砂粒)占27%～37.8%、平均值29.9%，粉土占2.3%～4.8%、平均值3.57%。对软弱带中的充填物粉土取扰动样进行室内重塑剪切试验，其天然状态下：C=3～6 kPa，φ=4°～6°。对下伏基岩(滑床)千枚岩取强风化岩样18件进行室内抗压试验，其天然抗压强度标准值为0.846 MPa，饱和状态下抗压强度标准值为0.344 MPa，属极软岩。

2.4变形破坏特征

该滑坡属老滑坡，大约发生于几十年以前，近期未发现新变形迹象，但仍保留了滑移留下的痕迹：左右两侧壁冲沟同源、坡体中前缘见马刀树、局部见滑坡错落形成的平台及微型陡坎，前后缘地形较陡，中部相对平缓。后缘见滑坡形成的微型弧状陡坎，陡坎高1.50～3.00 m，坡度50°～70°，陡壁延伸方向142°～146°，后缘左侧以后山不稳定斜坡前缘陡坎为界，为裸露基岩，岩性为薄层状千枚岩，坎高10～20 m。地震未发现变形痕迹，地面未见拉张裂缝。滑体中部由于滑动错动而形成阶梯状平台，平台4～15 m不等，微型陡坎高0.50～3.50 m。坡体上零星见马刀树分布，马刀树树杆下段微弯外倾，倾角约80°(外倾10°)，中上部微弯趋直。滑体前缘以临空面为界，临空陡坎高约2～8 m，由于房屋修建，采取了浆砌片石挡墙支护，目前未发现挡墙外倾变形迹象。滑坡左侧边界以冲沟为界，冲沟沟槽宽缓，呈“U”字形，沟床宽1.50～2.50 m，切割深度1.00～3.00 m不等，沟内无水，冲沟末端与上部后缘侧壁交汇。滑坡右侧冲沟狭窄，呈“V”字形，沟床宽2.00～3.00 m，切割深度2.00～5.00 m，冲沟下段已砌筑排导槽，强降雨时易形成暂性时洪流，下段冲刷严重，中上段淤塞严重，沟槽内杂草丛生。

3滑坡稳定性计算评价

3.1计算模型及工况

计算目的是为滑坡稳定性评价及防治提供依据。计算时，考虑降雨和地震工况。该地区地震烈度为Ⅷ度，因此地震力采用Ⅷ度计算。分析计算的荷载主要有：滑坡及自重、暴雨情况下坡体完全饱水、地震波动力。分如下几种工况：1)工况Ⅰ：自重(天然状况)；2)工况Ⅱ：自重+暴雨(坡体全部饱水)；3)工况Ⅲ：自重+地震。

通过系统分析滑坡内软弱带、滑坡周界特征，岩土界面的角砾土为相对软弱带，如果滑坡复活则沿此软弱带滑动的可能性最大，其他界面滑动的可能性极小。选取控制性剖面1-1′开展以上软弱带为滑移面在各种工况下的滑坡稳定性计算分析，以下是计算方法及参数的选取。

3.1.1计算方法

运用传递系数法开展滑坡稳定性系数及剩余下滑推力计算。

3.1.1.1稳定性系数计算公式

式中：

Rn=(Wn((1-ru)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφnCnLn，

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+TDn，

式中：ψj为第i块的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数(j=i)；Wi为第i条块的重量(kN/m)；Ci为第i条块内聚力(kPa)；Φi为第i条块内摩擦角(°)；Li为第i条块滑面长度(m)；αi为第i条块滑面倾角(°)；βi为第i条块地下水线与滑面的夹角(°)；A为地震加速度(重力加速度g)；Kj为稳定系数。

3.1.1.2剩余下滑推力计算公式选择

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-R1i。

滑坡推力计算的模型如图2所示。

其中：

下滑力：Ti=Wisinαi+Acosαi；

抗滑力：Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)+CiLi；

式中：Pi为第i条块推力(kN/m)；Pi-1为第i条块的剩余下滑力(kN/m)；Wi为第i条块的重量(kN)；Ci、ψi为第i块的内聚力(kPa)及内摩擦角(°)；Li为第i条块长度(m)；αi为第i块的滑面倾角(°)；A为地震加速度(重力加速度g)；Ks为设计安全系数,根据以往同类岩土体参数类比经验确定。

图2　滑坡推力计算模型

3.1.1.3各种因素

1)地震力：对于8度地震区，水平地震加速度Fi=CzKz×g，综合影响系数Cz取0.25，水平地震系数Kz取0.20。

2)各种工况下Ri、Ti的计算式如下所示：

工况Ⅰ：自重(天然状况)

Ti=wi·sinai，

Ni=Wi·cosai·tanφi+Ci·Li，

式中：Wi为第i条块滑体重量(kN)；Li为第i条块滑带长度(m)。计算中采用天然重度。

工况Ⅱ：自重+暴雨(坡体1/3部分饱水)

Ti=wi·sinai，

Ni=Wi·cosai·tanφi+Ci·Li，

计算中采用饱和重度。

工况Ⅲ：自重+地震力

Ti=Wi(sinai+αcosαi)，

Ni=[Wi·cosai+α·sinαi]tanφi+Ci·Li，

式中：α为地震加速度；Li为第i条块滑带长度。计算中采用天然重度，考虑地震力。

3.1.2参数的确定

采用如下途径选取计算采用的岩土物理力学参数：1)根据勘查试验结果确定；2)根据以往同类岩土体参数类比经验确定；3)多次反复试算与实际的地质情况对比达到基本吻合后确定。根据超重型动力触探测试成果，岩土界面上的角砾土为稍密状，根据《工程地质手册》可初步确定φ=20°～30°。考虑到角砾土充填少量粉粒，故其强度应考虑部分内聚力(C)。并结合类似工程经验进行反演分析后，选取滑坡稳定性计算岩土体物理力学参数值，见表1。

表1　滑坡稳定性计算参数选取表

注：内摩擦角综合取值考虑到碎石、角砾含量在室内试验成果的基础上予以调整，根据φ值反算C值，反算时天然状态下(稳定)取稳定系数F=1.20，饱和状态下(基本稳定)取稳定系数F=1.1。

3.2滑坡稳定性分析和推力计算

3.2.1滑坡稳定性分析成果

按照上述工况及方法进行滑坡稳定性计算，计算结果汇总于表2。根据计算结果，对滑坡进行稳定性分析评价，将稳定性划分为4级：稳定系数Fs≥1.15为稳定，1.15>Fs≥1.05为基本稳定，1.05>Fs≥1.0为欠稳定，Fs<1.0为不稳定。

表2　滑坡稳定性计算成果

从表2可以看出：滑坡在天然条件下，处于稳定性状态；在暴雨工况下，处于基本稳定状态；地震工况下(地震烈度达Ⅷ度)，处于基本稳定性状态。

3.2.2滑坡推力计算成果

滑坡推力计算中设计安全系数，考虑该滑坡的重要性及危害性，参考相关规范，选取如下：

工况Ⅰ：采用Ks=1.25；工况Ⅱ：采用Ks=1.15；工况Ⅲ：采用Ks=1.05。

在稳定性计算的基础上，按照相关规范，采用传递系数法和上述对应工况的安全系数，进行滑坡推力计算。剩余下滑推力计算结果见表2。

3.3滑坡因素敏感性分析

通过以上计算分析，对滑坡的稳定性有了一个较明确的了解，但是滑坡参数的取值是滑坡稳定性计算的关键，为了了解参数取值对滑坡稳定性的影响，在此对自然工况条件下滑坡稳定性系数与C、Φ值的关系进行因素敏感性分析。分析中开展了上滑面参数敏感性分析，其结果见表3。

表3　菜市场后山滑坡因素敏感性分析成果表

注：1)滑坡稳定性当C在1～5 kPa、Φ在20°～26°间变化时，滑坡的稳定性系数最大降幅0.052；2)Φ每增加1°，滑坡的稳定性系数增幅约0.047～0.052；C每增加1 kPa，滑坡的稳定性系数增幅在0.017～0.018。

总的来说，滑坡对降雨的敏感程度很高，坡体碎块石土这种岩土结构有利于降雨的渗入，暴雨期间，降雨极有可能沿颗粒孔隙渗入，在滑带处富集软化其强度，从而降低滑坡稳定性。

4结语

4.1滑坡形成机制及发展趋势预测

根据滑坡结构特征及分布状态分析，老滑坡系由沿陡崖卸荷带崩滑的产物，为崩滑堆积体滑坡。大约在几十年前，由于坝底乡小城镇建设步伐的加快，工程建设对坡体前缘的挤占，对前缘削坡形成临空面，诱使边坡最初滑移变形，后经多次小规模滑移叠加，从而塑造成目前之地形地貌特征。属前缘率先变形波及中后缘滑移的牵引式滑坡。

滑坡演化发展的地质历史过程显示，坡体总是具有从高位能向低位能转化的趋势，菜市场后山老滑坡从发展至今，经历了多次的局部崩、滑调整，上部坡体的位能已基本得到了释放，滑坡已稳定。稳定性分析结果表明，菜市场后山滑坡在天然状态下和暴雨饱水状态下坡体稳定性较好，在地震工况下坡体基本稳定。

4.2危害对象及危险性预测

据调查访问，本段老滑坡现状稳定，目前未发现变形迹象。滑坡现状稳定性及潜在稳定性好。只要人类工程活动不对坡体地形地貌改变，则滑坡仍维持现状稳定状态。从这角度上说滑坡不会对前缘客运中心、菜市场和居民的生命财产安全构成威胁。滑坡现状稳定性及潜在稳定性好。

参考文献

[1] 任国林.阆下滑坡及防治方案[J].水文地质工程地质，1999(1)：23-25.

[2] 常士骠.工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社,2004：46-55.

[3] 孙家齐.工程地质[M].武汉：武汉工业大学出版社,2003：89-94.

[4] 汪华斌，吴树仁，汪稔.长江三峡库区滑坡灾害危险性评价[J].长江流域资源与环境,1998(2)：186-192.

[5] 孙玉科,牟会宠,姚宝魁.边坡岩体稳定性分析[M].北京：科学出版社,2004：115-117.

doi:10.3969/j.issn.1009-8984.2015.02.022

收稿日期：2015-06-15

作者简介：李慧兰(1969-)，女(汉)，吉林德惠，硕士

中图分类号：P56

文献标志码：A

文章编号：1009-8984(2015)02-0080-05

The stability analysis and evaluation to the landslide
in the mountain behind the vegetable market in Badi countryside

LI Hui-lan

(SchoolofProspecting&SurveyEngineering，

ChangchunInstituteofTechnology，Changchun130021，China)

Abstract：The landslide is an old landslide.By analyzing the geological conditions and hydrological conditions of the landslide in the mountain behind the vegetable market in Badi countryside，the basic characteristics of the landslide have been discussed in this paper.The stability of the landslide has been calculated and analyzed by using transfer coefficient method under two kind of working conditions to judge if the old landslide would move again.

Key words：landslide；stability；transfer coefficient method