青龙山滑坡稳定性分析与治理方案

龚志勇，唐 麟

（中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队，湖北 武汉 430030）

【其 他】

青龙山滑坡稳定性分析与治理方案

龚志勇，唐 麟

（中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队，湖北 武汉 430030）

本文通过对杭州市萧山区南阳镇龙虎村青龙山滑坡进行研究，对滑坡进行稳定性分析，在稳定性分析中通过不同工况的计算，得出不同条件下边坡的稳定性情况，对滑坡稳定性做出评价，确定合理的防治设计方案，对类似青龙山滑坡工程分析评价及治理提供有益的经验。

青龙山滑坡；工程地质条件；稳定性分析；治理方案

滑坡稳定性分析[1]是滑坡防治关键问题之一，国内外学者和工程技术人员曾对此进行过大量的调查及研究。对于特定的滑坡体常从多方面综合研究、相互核对，使所得结论更为可靠，也就是逐步从定性转向定量的分析过程。

治理已发生的滑坡或防治潜在滑坡的发生，主要任务在于减小下滑力，增大抗滑力，从而提高滑坡的稳定性。本文以杭州市萧山区南阳镇龙虎村青龙山滑坡为例对滑坡稳定性及治理方案进行叙述。

1 滑坡区地质条件

1.1 地层岩性

根据1/20万杭州幅区域地质图和局部揭露情况，滑坡区内出露的地层为第四系残坡积物(Qel-dl)和上寒武统超峰组(∈3cf)。

1.1.1 第四系残坡积物(Qel-dl)

主要分布在斜坡的表层，为灰黄色含碎(块)石粘性土，碎(块)石含量约25%～30%，碎(块)石为基岩风化形成，其中粒径＞20cm的块石含量约占15%。厚度0.2～0.6m。

1.1.2 上寒武统超峰组(∈3cf)

出露在勘查区内及周边，岩性为灰白、灰黄色白云岩、泥质白云岩，风化强烈，大面积裸露基岩呈全—强风化状，节理发育不明显。

1.1.3 工程地质层组

根据实地地质测量和钻孔揭露，将滑坡区内地层自上而下划分为四个工程地质层组。

(1) 含碎石粘性土层组(Qel-dl)：分布在自然斜坡的表部、全风化岩层之上，岩性为含碎石粘性土，灰黄色，湿，稍密状，可塑，厚度0.2～0.6m。

(2) 全风化白云岩岩组(∈3cf)：呈灰白、灰黄色，稍湿，遇水具塑性，基本风化成砂土状，局部含强风化岩碎块石，微见原岩特征，干钻可进，根据坡顶出露情况，全风化岩厚度＞3.0m，钻孔未揭露。

(3) 强风化白云岩岩组(∈3cf)：灰白色，块状构造，局部风化裂隙发育，岩芯多为碎块状，锤击易碎，干钻难进，厚度约0.5m(钻孔2揭露)。

(4) 中等风化白云岩岩组(∈3cf)：呈灰白色，凝灰结构，块状构造，裂隙较发育，上层岩芯呈碎块状，下部岩芯呈短柱状，坚硬，锤击声脆，厚度＞7.8m(钻孔1和钻孔2揭露)。

1.2 地质构造

滑坡研究区位于扬子准地台—钱塘台褶带—常山—诸暨拱褶带北端，区域性的球川—萧山北东向深断裂、昌化—普陀东西向大断裂、孝丰—三门北西向大断裂从评估区附近通过。

1.3 水文地质条件

根据地下水赋存条件、水理性质及水动力特征，结合区域水文地质资料，研究区地下水为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种类型。

1.3.1 松散岩类孔隙水

主要赋存于滑坡区表部松散岩类孔隙中，含水层岩性为残坡积含碎石粘性土，厚度0.2～0.6m，为淡水，水量贫乏。研究区上部土体松散，孔隙度较大，渗透性好，大气降水快速向下渗流，补给松散岩类孔隙水，松散岩类孔隙水在孔隙中向下渗流，即从坡顶向坡脚、冲沟两侧渗透，补给基岩裂隙水。

1.3.2 基岩裂隙水

区内基岩以块状构造为主，节理发育一般，地下水主要赋存在构造裂隙和风化裂隙中，水量贫乏，动态变化大，主要受季节气候控制，该类地下水大部分接受第四系松散岩类孔隙潜水下渗补给，基岩裸露区部分直接接受大气降水的渗透补给，在山坡坡脚及开采裸露处排泄。浅部的基岩风化裂隙发育，透水性较好，深部基岩裂隙水，由于裂隙相对不发育，地下水的交替运动缓慢。钻孔ZK1和ZK2测得地下水位埋深约2.1m。

2 滑坡体特征

2.1 滑坡体的形态特征

滑坡体主滑方向为210～250°，平面形态呈圆弧形，周界总长约140m，最大斜长约90m，最大宽度约85m，面积约3 500m2，平均厚度约3.5m，估约体积12 250m3，属小型滑坡。

2.2 滑动面的确定

滑坡体的滑动面未出露，由于滑坡体上钻孔难以开展，只能根据滑坡后壁出露情况和坡脚钻孔揭露来确定地层状况。经实地勘查，推测滑动面位于全风化岩与强风化岩接触面附近，呈折线型，主滑方向为210～250°，倾角35～45°。

2.3 滑坡体的物质组成

滑坡体的物质组成包括残坡积含碎石粘性土、原开采废弃矿渣、全风化白云岩。全风化白云岩中含有强风化白云岩碎块石，大小不一，其中滑坡体上有一孤石，高度＞4m，宽约3m，为原开采遗留块石。滑坡物质大部分堆积在边坡上，对下方的围墙暂未造成破坏。

2.4 滑坡裂缝特征

滑坡稳定平衡条件被破坏时，坡体上各有关部位，在各种力的作用下处于运动状态，由于所受力的大小、方向不同，导致运动速度、方向的不一，使坡体各部位，尤其表层，在时间和空间上变化也不一致，因而产生不同形态的形变痕迹即各种类型的滑坡裂缝。因此，裂缝代表了该部位滑坡在形成过程中的应力分布状况，青龙山滑坡体内拉裂缝发育特征明显。在滑坡体后缘，共发现2条拉裂缝，特征如下：

(1) 裂1：裂缝1位于滑坡后缘外侧，距滑坡周界0.5～1.5m，延伸走向约350°，长5m，裂开宽度8～20cm，下切深度1.0～1.5m，上下错落10～20cm，基本与滑坡方向垂直，有继续延伸和错落趋势。

(2) 裂2：裂缝2位于裂缝1后方约1m多处，延伸走向约350°，长2m，裂开宽度2～5cm，下切深度0.1～0.3m，向外陡倾，无明显错落，有进一步延伸和扩大趋势。

2.5 滑坡变形及稳定性的影响因素

强降雨是引发地质灾害的主要自然因素，滑坡地质灾害的发生，是以强降雨为引发条件的。在滑坡发生前的几天内，勘查区出现了强降雨天气，瞬时降雨量较大，短时间内大量的雨水使岩土体处于饱和状态，孔隙水压力增大，粘聚力降低，易引发岩土体滑坡。

边坡岩土体松散、破碎，是发生地质灾害的内在因素。边坡上部出露的残坡积物和废弃矿渣堆积物较松散，厚度较大，全风化岩中含有较多大小不一的强风化岩碎块石，岩土体的整体稳定性差，渗透性强，粘聚力小，是发生滑坡地质灾害的内在因素。

人类工程活动是发生地质灾害的外在因素。滑坡区及附近的人类工程活动会影响边坡的稳定性，如附近的矿山开采、坡脚切坡建房、坡脚岩土体开挖和边坡开垦种植等。

原开采矿山遗留的高陡临空边坡缺乏防护，并且堆积了大量松散的矿渣，这是引发地质灾害的主要因素。在自然因素和人为外力影响作用下，经一定时间的演变，达到滑坡稳定临界状态后，从而发生岩土体滑动，形成滑坡地质灾害。

3 滑坡稳定性分析与评价

3.1 稳定性计算

3.1.1 计算模型

根据地质勘察资料和滑坡的形态结构特征，青龙山滑坡稳定性计算采用适合于任意形态滑面的传递系数法。应用此方法计算时，必须假定该滑面取单位宽度计算，不计两侧的摩擦力和滑坡体自身的挤压力，滑面和破裂面分别按直线计算，整体呈折线滑动。边坡稳定性系数Ks计算公式[3]：第i计算条块滑动面上岩土体的推力(剩余下滑力)计算公式：

Ei=Wisinθi-Wicosθitanφi-CiLi+Ei-1Ψi-1式中：Ks——边坡稳定性系数；

Ri——第i计算条块滑动面上的抗滑力(kN/ m)；

Rn——第n计算条块(最末块段)滑动面上的抗滑力(kN/m)；

Ti——第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(kN/m)；

Tn——第n计算条块(最末块段)滑动面上的下滑力(kN/m)；

Ni——第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力(kN/m)；

θi——第i计算条块滑动面上岩土体的滑面倾角(°)；αi——第i计算条块地下水位面倾角(°)；φi——第i计算条块滑动面上岩土体的滑面摩擦角(°)；

Ci——第i计算条块滑动面上岩土体的粘聚力(kPa)；

Li——第i计算条块滑动面上岩土体的滑面长度(m)；

Ψi——第i计算条块剩余下滑推力向第i＋1计算条块的传递系数；

Ei——第i计算条块滑动面上岩土体的推力(剩余下滑力，kN/m)；

Wi——第i计算条块土体重量(kN/m)；

Pwi——第i计算条块单位宽度的动水压力(kN/m)。

3.1.2 计算剖面的选择及条块的划分

根据边坡滑坡特征，以1－1′、2－2′和3－3′剖面作为边坡计算剖面，边坡安全系数取1.25，采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法来评价斜坡的稳定性及计算滑坡推力。

根据滑坡的主滑方向，按滑面岩土体类型，地下水位，坡度角等将滑体划分为若干垂直条块。

3.1.3 计算参数的选择

根据本次工程地质测绘判定，滑坡体的物质组成为含碎石粘性土和全风化白云岩，全风化岩中含有大小不一的强风化岩碎块石。依据工程经验取值，结合实际情况和工程类比，滑坡体平均天然重度取19.0kN/m3，饱水重度取21.0kN/m3。计算参数见表1。

表1 稳定性计算参数取值

3.1.4 计算结果

通过计算机计算得出稳定系数结果见表2。

表2 边坡稳定性计算结果

3.2 稳定性评价

边坡稳定性状态划分标准[2]为：稳定性系数Ks＜1.00为不稳定，1.00＜Ks＜1.05为欠稳定，1.05≤Ks＜Kst为基本稳定，Ks≥Kst为稳定。

在天然状态下(工况1)，剖面1边坡稳定性系数为1.27，处于稳定状态；在饱水状态下(工况2)，该段边坡稳定性系数为0.82，剩余下滑力531.70kN，说明在饱水条件下极不稳定，随时都有下滑的可能。

在天然状态下(工况1)，剖面2边坡稳定性系数为1.26，处于稳定状态；在饱水状态下(工况2)，该段边坡稳定性系数为0.81，剩余下滑力500.32kN，说明在饱水条件下极不稳定，随时都有下滑的可能。

在天然状态下(工况1)，剖面3边坡稳定性系数为2.16，处于稳定状态；在饱水状态下(工况2)，剖面3边坡稳定性系数为1.37，处于稳定状态。

综上认为，除剖面3边坡段外，滑坡研究区内边坡在饱水条件下处于极不稳定状态，随时都有下滑的可能，地质灾害危险性大，对边坡下方的住户、村道上的过往行人安全构成直接威胁，地质灾害危害程度属重大级。

4 滑坡治理方案

滑坡区下方有39户165人、约200万元财产安全以及村道上过往行人车辆受滑坡地质灾害的影响，由于该村地处山区，建设用地较少，经济条件较差，如果采取搬迁避让措施，在政策处理上难度较大，村民搬迁安置和房屋重建较为困难，实际操作时间长，所以采取搬迁避让措施不妥当。可考虑工程治理方法，常用措施有放缓边坡(削坡)、支挡、加固、防护和排水等，设计过程可进行选取、拟定和细化。

4.1 工程治理设计方案

根据研究区的地质条件、地形地貌、滑坡体形成机理及工程施工的经济性等综合对比分析，拟定采取放缓边坡、加固、防护和排水四大措施。设计方案见下图。

青龙山滑坡工程治理设计方案平面图

(1) 放缓边坡(削坡)措施。

放缓边坡是边坡工程治理中常用措施之一，它的优点是施工简便、经济、安全可靠，通常是首选措施。根据滑坡体特征，削坡施工较为方便，削坡后边坡稳定性大大提高，容易达到治理目的。

(2) 加固措施。

加固措施包括多种技术手段，主要有注浆加固、锚杆加固、土钉加固、预应力锚索加固等。设计削坡后边坡出露厚度较大的全风化岩和部分残坡积土，整体性差，需要进行中浅层边坡加固，所以本工程选用锚杆加固，考虑边坡整体稳定性和美观，设计采用格构锚杆手段进行加固。

(3) 防护措施。

防护措施包括植物防护和工程防护，植物防护在本工程治理中是需要的，工程防护有砌体封闭防护、喷射素混凝土防护和挂网锚喷防护等，本工程治理中边坡坡脚出露基岩，稳定性好，但基岩节理裂隙发育，需要进行适当防护，所以设计采用喷射素混凝土进行防护，防止坡脚基岩遭受自然破坏和风化。

(4) 排水措施。

排水措施主要是截水沟和排水沟的设置，为防止边坡以外的水流进入坡体，对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟；为使大气降雨能尽快排出坡体，在边坡坡体内可设置必要的排水沟，避免对边坡稳定产生不利影响。

4.2 降坡和削坡工程设计

(1) 降坡工程设计。

降坡工程主要削除小山体坡顶高陡的含碎石粘性土和全风化白云岩，其中西南侧边坡出露厚度较大，东北侧出露厚度小。小山体坡顶标高为52.6m，北侧平台(矿山开采形成的平台)标高约32.6m，所以设计降坡后坡顶基本成平台状，标高为32.6m，即降坡最大厚度为20.0m。

降坡以机械运作为主，人工为辅，机械可从小山体东侧进入施工场地，降坡自上而下有序进行，保持南侧边坡的稳定性，保证弃土、弃渣不导致边坡附加变形或破坏现象的发生，做到随挖随运，也可直接从小山体北侧翻下，但要与现采石场负责人协商确定，不能影响采石场的正常开采。

(2) 削坡工程设计。

根据研究资料显示潜在滑坡体为含碎(块)石粘性土和全风化岩，根据土质边坡坡率法，结合边坡实际情况，对潜在滑坡体进行开挖、分级削坡，设计挡墙基底开挖标高为12m，挡墙基底与降坡平台外侧距离约23～25m，挡墙边坡削坡斜率1∶0.2，高为3m，一级台阶宽为2m；一级边坡削坡斜率为1∶0.75，高为6m，二级台阶宽为2m；二级边坡削坡斜率为1∶1，高为6m，三级台阶宽为2m；三级边坡削坡斜率为1∶1，高约6m，顶部至降坡平台。

挡墙基底外侧部分边坡以较平缓的坡度进行削坡，削坡至原始标高约10～11m处，不能进行大面积大幅度开挖。

平整场地东侧边坡坡度大，出露强风化—中等风化基岩，削坡到基岩处停止进行，让其保持自然坡度。

4.3 浆砌块石挡墙工程设计

削坡后边坡稳定性好，考虑到坡脚边坡易受自然和人类工程破坏，且从生态环境和周边建筑物的协调性着想，设计在坡脚一级边坡上设置浆砌块石挡墙。

挡墙长约150m，顶宽0.6m，底宽1.5m，墙面斜率为1∶0.3，墙背斜率为1∶0(垂直)，高度为3m，基础略内倾，埋深0.2～0.3m，基础为全风化或强风化岩。

4.4 截、排水工程设计

根据1∶1万地形图显示，治理区两侧自然冲沟发育，排水通畅，治理区后方较平坦，汇水面积小，通过设置截水沟，向两侧引水到自然冲沟就可以消除雨水对治理区的影响。

在每级削坡台阶内侧设置排水沟，排水沟向两端引水至截水沟，最后汇流到坡脚，排水沟总长约380m。

4.5 边坡绿化

削坡后大部分边坡出露全风化或强风化岩，草木自然生长能力强，人工在边坡上撒播一些草籽，容易达到绿化效果。

草籽可选用适合当地土壤特性、气候环境的野草，采取撒播草籽方式进行种植，种植面积约3 000m2，按种植密度0.2kg/m2计算，共需撒播材料约600kg。

5 结论与建议

(1) 通过对滑坡研究区地形测量、工程地质测量、钻探勘查和地质环境调查访问等工作方法，基本查明了滑坡区地形地貌、地层岩性、地质构造、岩土体特征等工程地质条件以及人为工程活动对地质环境条件的影响程度。

(2) 萧山区南阳镇龙虎村青龙山滑坡属小型碎(块)石土滑坡，滑坡体主滑方向为210～250°，估约体积12 250m3，地质灾害危害程度属重大级。目前，已滑体后缘斜坡上仍存在明显的拉裂缝，稳定性差，极易再次发生滑坡，潜在滑坡体面积约4 500m2，平均厚度约3.5m，估约体积15 750m3。

(3) 原开采矿山遗留的高陡临空边坡缺乏防护，并且堆积了大量松散的矿渣，这是引发地质灾害的主要因素；强降雨是引发地质灾害的主要自然因素；边坡岩土体松散、破碎，是发生地质灾害的内在因素；人类工程活动是发生地质灾害的外在因素。

(4) 滑坡稳定性分析和定量计算结果表明，青龙山滑坡在饱水条件下处于极不稳定状态，随时都有下滑的可能，地质灾害危险性大，对边坡下方的住户、村道上的过往行人安全构成威胁，地质灾害危害程度属重大级。所以应针对引发地质灾害的主要因素进行工程治理，消除地质灾害隐患。

(5) 削坡后分级边坡高为6m，斜率为1∶1～1∶0.75，边坡出露全风化或强风化岩，边坡坡率满足GB50330-2013《建筑边坡工程技术规范》要求，稳定性较好，且坡脚护面墙设置，有效保护坡脚边坡遭受自然或人工破坏，增强了边坡的稳定性。另外，通过边坡简单绿化，加强了草根对边坡土体的固结作用，并且绿化了边坡，使得环境得到一定的改善。

(6) 若能结合基本农田改造工程，将弃石土加以利用，将产生良好的社会和经济效益。

(7) 加强边坡施工期间与运营期间的监测工作。

(8) 边坡治理施工严禁大开挖、大爆破作业。

[1]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京：中国铁道出版社，2001.

[2]中华人民共和国建设部.GB 50330-2013建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2013.

[3]中华人民共和国建设部.GB 50021-2001岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

Stability Analysis and Control Design of Qinglongshan Landslide

GONG Zhi-yong, TANG Lin
(Hubei Team of Geological Survey Center of China Building Materials Industry, Wuhan 430030, China)

According to the Qinglongshan landslide in Longhu village, Nanyang town, Hangzhou Xiaoshan district, in this article the stable analysis of the landslide is conducted. By different operating mode computation, the landslide's different stable situation under different conditions is obtained. It also shows how to determine all the data of the landslide and evaluates the stability of the landslide. Using these data, it put out some useful design and deformation plan to reinforce the landslide.The method which is introduced in this article is useful to the similar landslide.

Qinglongshan landslide; engineering geology condition; stability analysis; reinforce methods

P642.22

A

1007-9386(2017)01-0056-05

2016-11-07