陈家岩滑坡形成机制及稳定性分析

何学勇



陈家岩滑坡形成机制及稳定性分析

何学勇

（四川省地质矿产勘查开发局109地质队，成都 610100）

西南地区堆积层斜坡众多，在降雨等诱发因素下，发育有大量规模较小的浅层堆积层滑坡，威胁到广大人民的生命财产安全。该文以陈家岩滑坡为典型，分别介绍了残坡堆积层滑坡和崩滑堆积层滑坡的地质灾害特征，分析了其变形机制和影响因素，并提出了相应治理措施，以期为同类型滑坡灾害的勘查治理提供参考。

滑坡；形成机制；稳定性；陈家岩

西南地区山地众多，夏季降雨集中，易形成大量小型浅层堆积层滑坡，此类滑坡虽然单个规模不大，但普遍分布于西南片区丘陵及山区地带，滑体以第四纪覆盖层为主等特点，其中残坡堆积层滑坡和崩滑堆积层滑坡占了很大的比重，对广大人民群众的生命财产安全威胁性较大，应当引起高度重视。

陈家岩滑坡是一处典型的小型浅层堆积层滑坡，具有坡体结构松散、大孔隙性、透水性强等特征，其内部发育两处局部变形，根据斜坡的坡体结构、变形特征及空间分布，将滑坡划分为2个滑坡（H1：残坡堆积层滑坡；H2：崩滑堆积层滑坡）。

1 滑坡区概况

2012年7月7日，由于罕见强降雨的诱发作用，四川省阆中市木兰乡庙子岩村陈家岩斜坡的堆积体开始沿基覆界面发生滑动。滑坡于次日晚间变形加速，滑坡前部和后部变形强烈，滑坡中部变形相对较弱，致使后缘进村公路塌陷隆起，前缘推移、局部滑塌，中部裂缝发育、电线杆倒塌，直接威胁到坡脚居民（10余户，50余人）和过往行人车辆（坡脚有省道S302穿过）的安全。在暴雨等不利因素作用下，滑坡将进一步变形甚至产生整体失稳，预计造成直接经济损失近500万元。

滑坡区属中亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量充沛，多年平均年降水量为998.5mm，夏季雨水集中，6~8月平均降水量在450mm以上，占全年降水量的40%~50%。

区内地貌类型为低山浅丘地貌，斜坡坡顶高程450m，坡脚水库水位380m，相对高差约70m。滑坡体后缘高程440m，相对高差约24m，滑坡区整体呈台阶状地貌，纵向上呈上陡下缓，整体坡度约24°，局部为公路内侧开挖及外侧填方形成的陡坎。

区内地层由老至新主要为白垩系下统白龙组（K1b）、残坡积层(Q4el+dl)和崩滑堆积层(Q4col+del)。滑坡区附近有基岩出露，岩性为中风化砂岩及泥岩，产状近水平，透水性较差。

滑坡区属川中褶皱带，区内断层不发育，褶皱宽缓，地层产状近水平。滑坡区内砂岩发育两组斜交于坡面的裂隙，垂直于岩层面。泥岩干裂纹较发育，细小，张开不明显，穿层性差，但数量较多，网状。

区内地下水类型为风化带裂隙水、松散层孔隙水和基岩裂隙水。①本区构造裂隙不发育，浅层地下水主要储藏在风化带裂隙内，在地形陡缓转折处，以下降泉的形式排泄地表。由于其埋藏浅，对滑坡的发生有一定的影响。②松散层孔隙水赋存在堆积层中，主要接受大气降水的补给，季节性影响大，沿基覆界面以下降泉的形式排泄地表。由于堆积层中黏土的隔水作用，该层地下水具有分层性，水量不大，但对滑坡的发生影响较大。③基岩裂隙水赋存在白垩系地层砂岩、泥质粉砂岩层面裂隙中，泥岩作为隔水层存在，富水性弱。

阆中市新构造运动以大面积上升为主，区内地震动峰值加速度为0.05g，地震基本烈度为Ⅵ度。汶川地震发生时，本地震感强烈，堆积层的稳定性遭到一定程度的破坏。

区内人类工程活动频繁，主要表现为大力进行农业耕种、房屋修筑及公路建设等。

2 H1滑坡特征

2.1 滑坡形态特征

H1滑坡位于陈家岩斜坡中部，是一处残坡堆积体沿基覆界面滑动的小型滑坡，呈簸箕状产出，滑坡高度18~20m；滑坡后缘宽度70m，前缘宽度110m，平均宽度90m；滑坡纵向长度35m，面积约3150m2；滑体顶部和前缘厚度较小，中部厚度较大，厚度1.7~4.5m，平均厚度约3.1m，规模9765m3，主滑方向NW50°。

图1 H1滑坡工程地质平面

2.2 滑坡边界特征

1）滑坡后缘位于进村公路上部，受后缘陡坎控制，陡坎基岩出露，高程为432~435m，后缘下错0.8m，曾一度使进村公路中断数天。

图2 H1滑坡典型工程地质剖面图（2-2′剖面）

2）滑坡前缘剪出口位于坡体下方公路内侧陡坎一带，高程415~419m。滑坡前缘西侧至中侧产生前缘剪出，剪出口推移高度约1m；下方公路内侧陡坎上的覆盖层向道路产生推移变形，清理推移土方近150m3，同时前缘伴随局部滑塌。

3）滑坡西侧边界位于交汇公路的南西侧，发育下错裂缝LF4，呈折线形，可见延伸长度约11m，下错高度10～30cm，延伸方向SE40°

4）滑坡东侧边界位于居民房屋F1东侧，以东侧水沟为界。

2.3 滑坡结构特征

表1 H1、H2滑坡滑体成分表

1）滑体由残坡堆积物组成，根据钻孔和探井揭露，其前、后缘及两侧较薄，中部较厚，厚度1.7~4.5m。物质成分主要为块碎石土，堆积杂乱、结构较松散，以强风化的砂岩、砂质泥岩、泥岩为主，多呈规则的条状，棱角分明。滑体具体成分见表1。

2）滑床岩体岩性为强风化的灰色厚层块状中至细粒岩屑砂岩、岩屑长石砂岩与砖红色含钙质泥岩不等厚互层，岩层产状近水平。砂岩横向变化较大，其完整性较好，强度较高；泥岩普遍含钙质及粉砂质，其完整性较差，强度低。

3）滑带埋深具有前后缘及两侧较浅、中部较深的特点，埋深1.7~4.5m。上部滑动带倾角40°左右，向下逐渐转缓，前缘近水平甚至反翘。滑带厚度一般10cm，物质成分为粉质粘土夹碎石，呈黄褐色，结构较密，其中碎石含量约20%，粒径一般2~5cm，成分为强风化砂岩、泥岩为主。粉质粘土湿润，呈可塑状，强度低。

2.4 滑坡体变形特征

H1滑坡发生之后，滑坡后部和前部变形剧烈，中部形成拉张裂缝，具有空间分区特征。

1）滑坡后部发生局部表层滑塌，致使进村公路半幅塌陷，部分公路隆起半米之多，后缘高程432~435m，下错高度0.8m，半幅塌陷路面的长度约45m，公路变形总长度100m，即滑塌体横向宽度为100m，纵向长度5m。

2）滑坡前部产生蠕滑—拉裂变形。斜坡前缘临空条件较好，在强降雨作用下，斜坡向坡前临空方向发生剪切蠕变，前缘陡坎向临空方向产生推移，并伴随局部滑塌（HT1、HT2），清理土方近200m3。

HT1滑塌体位于前缘公路内侧陡坎至公路外侧斜坡处，横向宽度15m，纵向长度6m，高度4m，面积约90m2，厚度约1m，规模90m3，主滑方向NW33°。陡坎高度约4.5m，坡度50°，滑塌体后缘多级下错，最大下错高度达60cm。

图3 H2滑坡工程地质平面

HT2滑塌体位于坡体中部土路内侧陡坎至公路外侧斜坡处，横向宽度15m，纵向长度7m，高度3m，面积约105m2，厚度约1.0m，规模105m3，主滑方向NW58°。陡坎高度约3.0m，后缘下错高度达1.0m，坡表树木、电线杆向坡外倾倒，滑塌体内发育规模较小的下错裂缝。

3）滑坡中部斜坡中产生了一组近平行于坡面的裂缝，长度3~12m不等，宽度5~10cm，可见深度0.1~0.2m不等，平面形态以折线状为主。随着滑坡蠕滑变形的发展，坡体产生一系列拉张裂缝，裂缝宽度2~30cm，常伴有一定的下错，下错高度0~1.4m不等，可见深度0~0.55m不等，延伸长度3~20m不等，延伸方向大多近平行于坡面，平面形态各异，以折线状为主。同时，进村公路路面产生明显沉陷地段，路面产生多组裂缝。

3 H2滑坡特征

3.1 滑坡地貌形态特征

H2滑坡位于H1滑坡北东侧，主要是崩滑堆积体沿原地面线滑动的小型滑坡，整体形态呈圈椅状产出，滑坡高度8~10m；滑坡后缘宽度18m，前缘宽度10m，平均宽度14m；滑坡纵向长度14m，面积约156m2；滑体顶部和前缘厚度较小，中部厚度较大，厚度1.0~8.5m，平均厚度约5m，规模780m3，主滑方向NW89°。由于H2滑坡为崩滑堆积层滑坡，整体依附于背后斜坡，地貌形态呈上陡下缓，后缘较陡，坡度55°~65°，前缘坡度15°~20°，前部为平缓平台，为前缘剪出提供了有利条件。

图4 H2滑坡工程地质剖面图（4-4′剖面）

3.2 滑坡边界特征

H2滑坡后缘位于背后斜坡上部，受背后斜坡陡坎控制；前缘以崩滑堆积体与残坡积层分界处为边界；两侧则以背后斜坡基岩出露处为边界

3.3 滑坡结构特征

滑体为崩滑堆积物形成，根据探井揭露，其前、后缘及两侧较薄，中部较厚，约2.2~8.5m。滑体物质成分见表1，主要为块碎石土，结构较松散，成分以强风化的砂岩为主。滑床同H1滑坡。前缘滑床为原地面线以下第四系残坡积层，粉质粘土含量高，透水差。滑带埋深具有与H1滑坡相同的特点。滑带土上部滑动带倾角45°左右，向下逐渐转缓，前缘近水平。滑带土物质成分为粉质粘土夹碎石，其中碎石含量约20%，粒径一般2~5cm，成分为强风化砂岩、泥岩为主；粉质粘土湿润，呈可塑状，强度低。

3.4 滑坡体变形特征

滑坡后部发生局部表层滑塌，前缘在强降雨作用下产生推移，向坡前临空方向发生剪切蠕变，前缘发生滑塌。滑坡前缘南侧变形迹象明显，建筑发生变形。

4 陈家岩滑坡的形成机理

影响陈家岩滑坡形成的因素，主要是降雨和人类工程活动的双重作用。

表2 滑带土抗剪强度参数取值表

近年来当地陡坡耕地面积增加，原生植被遭受破坏，使得地表裸露，土壤持水能力下降，降水下渗，斜坡在土层与基岩接触面形成软化层，降低了斜坡的稳定性。居民于坡脚修筑房屋，挖切坡脚改变了斜坡的地貌。公路建设中大量的开挖斜坡、拓展地基改变了坡体自然结构，松动岩石，增大坡高坡度，破坏了斜坡自身平衡，形成临空面也成为诱发滑坡的因素。

在发生大暴雨之前，当地已持续多天降雨，连续不断的降雨入渗降低了堆积层土体的强度，同时渗透水补给地下水，使地下水位抬升，减小了滑动面的有效法向应力，渗透压力增大了坡体的下滑力。堆积层结构松散，渗透性好，降雨引起的地下水下渗，带动上部土体颗粒及有机质向下运移，积聚在基岩面附近，造成了滑带土中粉质粘土占比明显大于滑体的现象，大幅降低了斜坡的稳定性。

进入蠕变阶段之后，滑体各部分沿滑面蠕动状态不一致，导致滑体局部变形而产生微裂隙和拉张裂缝。雨水顺着裂缝入渗，土体颗粒吸水膨胀，土体颗粒间的联结支撑点软化，使得土体粘聚力急剧减弱，抗剪强度迅速下降，进一步诱发斜坡表面产生裂缝。同时，雨水汇入使得裂隙尖端处发生应力集中，应力分布产生差异性，裂隙不断向下扩展，形成土体空穴，导致土体抗剪强度的各向异性加剧，形成应力薄弱区进而贯通形成损伤带，滑体最终以剪切滑移的形式剪出。

陈家岩滑坡发生滑动当天，突降罕见暴雨，堆积层内及坡面上的降水无法及时排走，坡体含水量急剧增加，自重增大，增加了坡体下滑力；强降雨进一步降低了土体强度，滑带土逐渐软化，进一步降低了坡体的抗滑能力；降雨强度过大，对坡表产生了较大的连续脉冲力，也起到了一定的助推作用。当以上作用力积聚到一定程度，坡体进入缓慢滑移阶段，地表裂缝扩大，逐级向前推移。同时，雨水灌入土体裂缝，使裂缝逐渐增长增宽，形成堆积层内部的贯通性滑带，造成局部滑塌。

强降雨结束之后，堆积层内的地下水逐渐排出，坡表径流消失，滑坡进入滑移调整阶段，滑体运动趋向稳定。

5 滑坡参数取值和稳定性评价

5.1 滑坡参数取值

根据滑坡已有变形破坏特征与滑带（面）形态特征，确定H1滑坡稳定性计算采用整体失稳和局部失稳破坏模式进行稳定性计算，H2滑坡稳定性计算采用整体失稳破坏模式进行稳定性计算。现场调查判断，在暴雨工况下两处滑坡均处于变形~滑动状态，其稳定系数介于1.00～0.95之间，取0.98；根据室内试验和反演分析，滑带土抗剪强度参数取值如表2。

为了解参数取值对滑坡稳定性的影响，在暴雨工况下，对滑坡稳定性系数与c、f值的关系进行因素敏感性分析。分析结果显示，在整体失稳模式下，f值是影响两处滑坡坡体稳定性的敏感性因子。

5.2 滑坡稳定性综合评价

H1滑坡已有变形迹象明显、边界清晰，后缘公路半幅塌陷，前缘推移、局部滑塌、房屋破坏，中部裂缝发育、路面沉降、树木倾斜一侧边界裂缝发育。由滑坡前缘推移、剪出，中部拉张下错裂缝发育及路面沉降可知，滑动带（面）已贯通。随着雨季的来临，强变形区将继续滑动，诱发滑坡整体失稳可能性较大。H1滑坡已处于滑动阶段。

H2滑坡已有变形迹象明显、边界清晰，后缘发生局部表层滑塌，前缘在强降雨作用下向坡前临空方向发生剪切蠕变，向临空方向产生推移，前缘发生滑塌；前缘南侧变形迹象明显，部分滑塌体已促使居民区发生变形。在暴雨等不利作用下，滑坡可能产生整体失稳。

6 防治方案建议

H1滑坡治理方案：结合地形条件特征，治理工程拟采用挡土墙+裂缝夯填。为保护H1滑坡前缘居民，在H1滑坡3-3′剖面房屋后侧布设挡土墙；为使H1滑坡整体稳定，保护坡体上和前缘公路，在坡体前缘布设挡土墙。为防止雨水和地表水下渗，对裂缝进行夯填处理,。

H2滑坡治理方案：为保护H2滑坡前缘一侧居民，在H2滑坡前缘一侧布设挡土墙，清除H2顶部危石，或者设置主被动网防护。

除此之外，还需针对该滑坡的特点，合理布设适当的监测工程，指导滑坡区治理施工，检验治理工程治理效果，将可能发生的地质灾害危害降到最低限度。

7 结论

陈家岩滑坡是一处典型的西南地区小型浅层堆积层滑坡，此类滑坡的稳定性主要受降雨条件的影响，同时受到人类工程活动的干扰。陈家岩滑坡在天然状况下基本稳定，但在暴雨工况下处于欠稳定状态，将发生整体失稳和局部失稳，因此滑坡需进行紧急治理。建议采用挡土墙、裂缝夯填、清除危石、主被动网等措施的综合治理方案进行整治。

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Genetic Mechanism and Stability of the Chenjiayan Landslide

HE Xue-yong

(No.109 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 610100)

This paper has a discussion on geological features of the Chenjiayan Landslide. It is a landslide of eluvial slope deposit accumulation and debris accumulation. Stability, influence factors and deformation mechanism of the landslide are discussed and some control measures are put forward.

landslide; genetic mechanism; stability; Chenjiayan

P642.22

A

1006-0995（2017）02-0275-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.024

2016-11-24

何学勇(1961- )，男，四川宜宾人，高级工程师，主要从事探矿工程、岩土工程相关工作