彭阳县王沟滑坡发育特征及稳定性分析

刘春虎

摘 要：2005年7月8日，宁夏彭阳县红河乡王沟发生黄土滑坡，由于地质灾害气象风险预警和群测群防措施到位，人员均已撤离，未造成人员伤亡。本文通过对宁夏彭阳县王沟滑坡的野外调查、数值计算等工作，总结了该滑坡的工程地质特征及发育特征，分析了滑坡滑动的成因机制，并采用有限元软件对滑坡稳定性进行了分析。结果表明：王沟滑坡属于典型的黄土层内滑坡，其形成是人类工程活动与降雨共同作用的结果。滑坡在天然状态下处于极限平衡状态，滑后处于稳定状态。

关键词：发育特征；稳定性；滑坡

中图分类号： P694 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）34-97-3

0 引言

2005年6月底，一场持续近10天的降雨使彭阳县红河乡王沟组堡子洼山体出现拉张裂缝，至7月8日时，王沟斜坡顶部下错并推挤下部土体，造成土体剪切破碎致使整个坡体发生滑坡。此次滑坡摧毁平房7间126m2，砖木瓦房5间90m2，窑洞6孔，牛棚3栋180m2，部分农田和农作物被毁。该滑坡早在2001年的地质灾害隐患排查中就发现后缘出现裂缝，后被国土部门列为地质灾害隐患点进行日常监测。发生滑坡前，由于当地政府和国土部门防灾意识强、措施到位，及时转移受滑坡威胁的群众，因此未造成人员伤亡。此次滑坡成功预报，成为宁夏地质灾害预警预报成功的典范。国土部门将滑坡过程完整的视频记录下来，为日后的地质灾害防治和研究提供了条件。

本文在收集资料、野外调查、工程勘查等工作的基础上，对王沟滑坡的基本特征、形成机理以及稳定性进行了研究，以期对同类滑坡的防灾减灾提供启示。

1 工程地质背景

王沟滑坡位于彭阳县王沟乡红河侵蚀岸的高陡黄土斜坡上，属于宁南黄土丘陵地质灾害高易发区。近年来，受极端气候的影响，灾害性天气增多，导致该地区地质灾害多发。受构造运动、河流侵蚀以及人类工程活动等多种因素影响，滑坡所在地区沟谷切割强烈，地形较为破碎。黄土梁呈长条状展布，梁顶较平缓，南坡和西坡较陡。

王沟地区发育的地层主要为第四系黄土，由新到老依次为晚更新统黄土（Qp3）和中更新统黄土（Qp2）。晚更新统黄土出露面积较大，厚度约10-20m，岩性主要为土黄色粉砂质黄土，孔隙大、垂直节理和虫孔发育，结构疏松；中更新统黄土为棕黄色粉砂质黄土，无层理发育，较晚更新黄土致密、坚硬。

滑坡区大地构造位于鄂尔多斯盆地西缘裂陷带之彭阳冲断带，属古生界隆起—“南北古脊梁”的东侧，彭阳-红河断裂自该区附近穿过，为一条逆断层，断面倾向西，倾角70°。且在断裂带附近，有频繁的小震级地震活动，地震动峰值加速度为0.15g。

2 滑坡基本特征与变形破坏模式

2.1 滑坡基本特征

野外调查发现，王沟滑坡后壁非常清晰，呈明显的圈椅状，坡顶至坡脚高差约80m，坡体总体坡度为35°。滑坡体长约85m，宽约100m，厚度约5m，平面面积约10600m2，滑坡体体积约53000m3，滑向为北东。从滑面性质看，属典型的黄土层内滑坡。王沟滑坡平、剖面如图1。

由探槽揭露（图2）显示，滑体上部为粉砂质黄土，其下部为粉砂质粘土，滑坡体及附近无新近系红层出露。滑坡体受到挤压，塑性变形明显。滑床由晚更新统黄土（中后部）和中更新统黄土（前部）组成。滑坡滑动面呈不规则的折线型，滑带主要由粉砂质黄土和粉砂质粘土组成，主要呈软塑状，局部呈流塑状。

2.2 滑坡变形破坏模式

由于王沟斜坡边缘受近垂直的最大主应力影响，坡顶出现拉张裂缝。由于裂缝的存在，在破坏土体连续性的同时，不断地向坡体深部发展。而位于坡体中部的黄土，在高倾角压剪应力的作用下，在坡脚处产生应力集中，不仅使土体的强度由峰值强度降低到残余强度，而且土体损失的抗剪阻力传递附加于其周围最大剪应力方向的黄土体上，引起该方向的应力集中，造成土体破坏，最终导致沿该方向的潜在滑动面的形成。在持续降雨作用下，斜坡土体饱和，容重增大，滑动面附近土体受雨水渗入，抗剪强度降低，地表水下渗，地下水位上升，产生静、动水压力。在水-土相互作用效应下，斜坡前缘局部产生拉张裂缝，并发生剪切破坏出现滑动；由于斜坡中前部局部蠕滑，致使后缘拉张裂缝迅速与潜在滑面贯通，斜坡在自重和润滑作用下产生滑动。

3 滑坡形成原因分析

在滑坡发生前，初始斜坡较陡，其下有6户居民，斜坡坡面形态整体为折线形，斜坡顶部较陡，坡度约60°，中部相对较缓，坡度约30°，坡脚处因开挖窑洞等不合理的人类工程活动形成近10m的陡坎（图3）。斜坡主体均由第四系黄土组成，上部为晚更新统黄土、下部为中更新统黄土，斜坡结构属于黄土单一结构。由于斜坡顶部地势较平缓，且经过工程活动改造，形成有利的积水条件。

在2001年的地质灾害隐患排查中就发现王沟斜坡存在滑坡隐患。当时王沟斜坡顶部发育拉张裂缝，其形成的直接原因主要为斜坡前缘开挖坡脚和坡顶处不合理的人类工程活动。2005年6月底一场连续近10天的强降雨下，王沟斜坡顶部拉张裂缝不断扩展，给降雨入渗创造了非常有利的空间条件。中更新黄土相对隔水，在二者接触部位形成相对饱水带，不仅使土体的容重增加，甚至黄土在受到孔隙水压力后其抗剪强度迅速减小，在坡体中部出现局部剪切变形和破坏。随着降雨入渗，水的静水压力和动水压力作用使土体引起劈裂扩展和位移，滑动面进一步加深贯通。坡体在自重和润滑作用下，从下部软弱面剪出，上部土体由于下部失去支撑，坡体向下快速滑动形成滑坡。属于牵引-拉裂-局部剪切-整体突滑的变形破坏模式。

4 滑坡稳定性分析

传递系数法是在边坡稳定性分析中最常用的一种分析方法。本文在综合考虑滑坡区内影响滑坡稳定性的各种因素，利用GEO-SLOPE软件采用不平衡推力传递系数法，对滑坡不同工况进行了定量计算。以I—I剖面作为计算剖面，从而对王沟滑坡稳定性进行分析。

计算参数以室内试验为基础，同时结合参数反演结果和类比当地滑坡滑带土岩土力学参数进行选取。

容重指标选取：天然状态条件下取其天然容重的加权平均值；地下水位以下土体取其浮容重的加权平均值。

抗剪强度指标选取：以各钻孔滑带土天然状态和饱水状态下的直剪试验加权平均值来确定（表1）。王沟滑坡稳定性验算结果见图3、图4和表2。

由稳定性计算结果可知：滑坡在天然工况下处于欠稳定状态，稳定性系数为1.042；在饱和状态下稳定性系数为0.911，处于不稳定状态。滑后在天然状态下处于基本稳定状态，当降雨达到饱和状态时，稳定性明显降低，但总体处于基本稳定状态。因此，该滑坡近期在雨季复活的可能性较小。

5 结论

①王沟滑坡在有地的地形条件、软弱的土体、持续的降雨及不合理的斜坡开挖等条件共同作用下形成的。其中，持续的降雨入渗是滑坡的主要诱发因素。

②王沟滑坡属于牵引-拉裂-局部剪切-整体突滑的变形破坏模式。其是在持续降雨过程中水-土相互作用的结果。

③采用极限平衡法计算滑坡的稳定性，得出滑坡在天然工况下处于欠稳定状态，在降雨工况下处于不稳定状态，滑后处于基本稳定状态，且该滑坡近期在雨季复活的可能性较小。

参 考 文 献

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