某滑坡的成因分析及稳定性评价

邹春雷，杨 果，张廷欢

(成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059)

某滑坡的成因分析及稳定性评价

邹春雷，杨 果，张廷欢

(成都理工大学环境与土木工程学院，成都 610059)

该滑坡位于四川省的北部，属盆周中、低山区，处于大巴山歹字型构造中段的南侧，川东北油气田构造带的中心地段。区内工程地质条件利于滑坡的产生及发展，同时人类工程活动频繁，易在降雨、地震等不利因素下产生大规模变形，危及人民生命财产安全。在现场调研滑坡区内工程地质情况后，利用传导系数法计算出坡体的稳定性系数，并进行滑坡稳定性分析评价。

滑坡；稳定性分析；传导系数法

0 引言

该滑坡区气候温和湿润，土壤肥沃，耳林资源丰富。滑坡区具有明显的变形迹象，在降雨、地震等不利因素作用下可能产生大规模失稳变形破坏，直接威胁6户19人的生命财产安全，另有电线电缆、道路等基础设施和农用耕地，威胁资产达百万元以上。因此，有必要对其进行稳定性分析及评价。

1 滑坡区工程地质及水文地质概况

滑坡区属中高山地貌类型区。从区内微地貌上看：滑坡区所在斜坡地形总体上东南高西北低，坡向为285°。整个斜坡剖面形态呈阶梯状，上部与前部较陡，中部较缓。滑坡位于斜坡中部，前缘紧临坡脚斜坡陡缓交接处，高程为730 m处。后缘位于斜坡陡缓交接处，高程为775 m处。滑坡前后缘高差45 m，平均地形坡度为15°。目前，滑坡区内主要分布旱地以及建筑，区内剖面形态呈阶梯状如图1所示，滑坡区剖面图如图2所示。

图1 滑坡区全貌照片

侏罗纪中统沙溪组(J2s)：紫红色粉砂质泥岩夹有灰绿色钙质细砂岩，相隔80～100 m，可见一层5～7 m厚的砂岩，岩层产状为220°∠0°～15°，变化不明显。区内基岩主要分布于滑坡区以上斜坡区内以及局部陡坎中。该地层详如图4所示。

滑坡区内松散岩类孔隙水主要赋存于第四系滑坡堆积层中，含水层主要为碎块石土或粉黏土夹碎块石。区内基岩裂隙水赋存于基岩裂隙带中，其赋存特征主要取决于基岩风化带厚度和节理裂隙发育特征。总体上讲，滑坡区内基岩埋藏深度较大，对滑坡稳定性影响较小。

图2 滑坡区剖面图

图3 滑坡区内坡体结构照片

图4 滑坡区出露基岩照片

2 滑坡区典型特征

2.1 滑坡边界及形态特征

图5 滑坡滑体物质

图6 滑坡滑体物质

2.2 前缘剪出口特征

该滑坡前缘紧临坡脚斜坡陡缓交接处，高程为725 m处。从区内现场调查情况可知：该滑坡前缘剪出口岩性为紫红色粉质黏土夹碎块石，可塑、湿、松散，碎石含量为10%，粒径为2～110 cm，块石含量3%，块度为5～15 cm，最大为30 cm。其前缘剪出口处未发现泉点、地表水体等。

2.3 滑坡结构特征

2.3.1 滑体特征

该滑坡滑体平均厚度为15 m，厚度的空间变化较大。从纵向上看，具有滑坡中部厚度最大，向前部逐渐变薄，并且滑坡后部厚度大于滑坡前部厚度的特征。根据勘查，滑坡钻探揭露滑体厚度一般为10～25 m。滑坡滑体主要由第四系松散堆积物组成，其岩性为粉黏土夹碎块石。区内第四系堆积物厚度一般为10～20 m。其岩性为粉质黏土夹碎块石，局部含漂石，砖红色、红褐色、灰褐色、稍密，干燥—稍湿，可塑—硬塑。含粉粒及少量铁锰氧化物和云母。碎石粒径为2～15 cm，含量为25%，块石块度为15～40 cm，局部可达50 cm，所占比例约15%。土质不均匀，干强度中等，韧性中等。

2.3.2 滑带特征

滑坡区内普遍存在一层软弱面，该软弱面中岩性为分质黏土夹碎石，并且碎石等粗颗粒含量较上部滑体中碎块石等粗颗粒含量明显减少。并且，从滑坡区内该层与地下稳定水位线分布情况来看，各钻孔中软弱结构面基本上与各地下水位面大致相当。经综合分析，本次工作将上述软弱结构面确定为滑面。区内滑带埋深一般为10～25 m，滑带厚度一般为0.3～0.5 m。根据勘查表明，该滑坡区内不同区域滑带土中碎块石含量略有差异：滑坡西侧滑带土中碎块石含量略低，滑坡东侧滑带土中碎块石含量略高。从钻孔中揭露滑面情况来看，该区内滑带土碎石含量通常为10%；粒径为2～10 cm；块石含量约5%，块度为10～50 cm。

2.4 滑坡变形特征

根据现场调研，该滑坡变形呈加剧趋势，后缘出现宽3～5 cm的拉张裂缝(如图7所示)，长约300 m，基本贯通，后缘下水道盖板局部前移，约5 cm，滑坡左侧居民房屋内地面现平行于滑坡滑动方向的剪切裂缝，缝宽2～3 cm，中部房屋墙体亦出现拉裂缝(如图8所示)，局部缝宽达5～10 cm，后缘房屋墙体出现拉裂缝，缝宽3～10 cm，右侧边界有基岩出露，前缘房屋墙体也因地面隆起而开裂，田坎局部出现鼓胀，滑坡前缘局部部位出现垮塌迹象。

3 成因机制分析

滑坡区内广泛分布第四系松散堆积层，岩土体结构松散，且发育分布软弱夹层，属易发生滑坡的地层。第四系松散堆积层中发育的软弱结构面则成为控制滑坡变形的重要结构面。在区内降雨作用下，滑坡区表层松散堆积体大量饱水，滑体重度增大，下滑力增大。同时，降雨入渗补给滑坡孔隙水，地下水水位抬升，一方面使平时位于地下水水位之上的软弱夹层转而处于地下水水位之下，呈饱和状态，抗剪强度降低，同时滑体孔隙水压力增大，成为加剧滑坡变形的又一荷载，最终引发滑坡的发生。因此，长历时、高强度的持续降雨为该滑坡的主要引发因素。

图7 滑坡后缘裂缝

图8 房屋墙体开裂

4 滑坡稳定性评价

4.1 计算方法和计算工况的选取

据GB 50021—2001《岩土工程勘察规范》和DZ/T 0218—2006《滑坡防治工程勘查规范》，采用基于极限平衡理论的条分法和传递系数法计算滑坡的稳定系数和剩余下滑力。由于地下水活动对该滑坡稳定性的影响较大，稳定性计算时和评价时重点考虑了地下水的影响，考虑的荷载主要包括滑体重量、地表建筑物荷载、地震力和地下水渗透压力等。

1)稳定性系数计算公式：

(1)

式中：Ri为第条块的抗滑力；Ti为第i条块的下滑力；ψi为第i条块的剩余下滑力传递至第i+1条块时的传递系数。其计算公式为：

Ri=[Wicosαi-AWisinαi-Pwisin(αi-βi)]tanφi+CiLi，

(2)

Tn=Wicosαi+AWicosαi+Pwicos(αi-βi)]，

(3)

Pwi=γwhwiLicosαisinβi，

(4)

ψi=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1。

(5)

式中：Wi为第i条块的重量(kN/m)；Ci为第i条块滑面内聚力(kPa)；φi为第i条块滑面内摩擦角(°)；Li为第i条块滑面长度(m)；αi为第i条块滑面倾角(°)；Pwi为第i条块的地下水渗透压力(kN/m)；γw为地下水重度(kN/m3)；hwi为第i条块地下水水位高度(m)；βi为第i条块地下水流向倾角(°)；A为地震加速度(g)；Kf为滑坡稳定系数。

2)剩余下滑力计算公式

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-Ri，

(6)

式中：Pi为第i条块推力(kN/m)；Pi-1为第i-1条块的剩余下滑力(kN/m)；ψ为传递系数；Ri为第i条块抗滑力(kN/m)；Ti为第i条块下滑力(kN/m)；KS为设计安全系数。其中，抗滑力、下滑力、传递系数的计算方法和公式与稳定性计算的方法和公式相同。

选择北京理正岩土软件V5.1进行滑坡稳定性和推力计算。在计算滑坡的稳定性系数和推力时，不考虑河流冲刷及动水压力的作用。降雨使滑体滑带饱水是影响滑坡稳定性的主要因素，因此，滑坡以及不稳定斜坡稳定性计算重点考虑持续降雨及滑体饱水情况的影响，具体确定以下3种计算工况：

工况Ⅰ(天然工况)，按勘查时取得的现状资料评价，地下水水位按勘查获取的地下水水位进行计算。因此，计算和评价时考虑荷载为：自重+天然状态地下水+地表建筑物荷载。根据规范，工况Ⅰ条件下安全系数取1.15；

工况Ⅱ(暴雨工况)，按持续暴雨条件下，地下水水位继续升高，滑体1/2～2/3饱水的情况进行计算和评价，考虑荷载组合为：自重+暴雨状态地下水+地表建筑物荷载。根据规范，工况Ⅱ条件下安全系数取1.10；

工况Ⅲ(地震工况)：按现状条件叠加地震荷载进行计算和评价，考虑荷载组合为：自重+天然状态地下水+地表建筑荷载+地震。根据规范，工况Ⅲ条件下安全系数取1.05；

其中，工况Ⅰ与工况Ⅱ为设计工况，工况Ⅲ为校核工况。

4.2 计算模型和计算参数的确定

4.2.1 计算模型的确定

计算模型主要根据各剖面钻孔、探槽等工程控制，结合地质环境条件和滑坡变形破坏特征连出的滑面建立。对滑坡主要采用勘查成果剖面进行稳定性计算和评价(如图9所示)。

图9 滑坡稳定性计算模型

4.2.2 计算参数的确定

1)滑体重度。主要据取样试验结果确定。滑体土天然重度为19.4～20.4 kN/m3，标准值为19.8 kN/m3；饱和重度20.0～20.5 kN/m3，标准值为20.2 kN/m3。

2)滑带抗剪强度。计算参数主要在统计土工试验数据的基础上，参考参数反演结果以及类比类似案例的滑坡稳定性计算参数，根据滑坡区地质环境条件、不同部位滑带土结构特征、性状、坡体变形破坏特征、空间变化情况，综合确定。

勘查中共采集了3组滑带土样进行了分析测试，主要为软弱夹层中粉质黏土夹碎块石。由于滑坡区不同部位滑带土性质和结构差异也较大，因而抗剪强度参数的变化也较大，对滑带土物理力学分析测试成果进行了统计，其中：天然状态C值为17.0～30.0 kPa，标准值为23.0 kPa，φ值为14.3°～15.4°，标准值为15.0°；饱和状态C值为10.5～13.0 kPa，标准值为12.0 kPa，φ值为9.5°～12.0°，标准值为11.0°。

综合上述参数情况，滑坡区内滑带土天然状态下，C=23.0 kPa，φ值为23.0°；饱和条件下C=12.0 kPa，φ值为11.0°；滑体土天然重度为19.8 kN/m3，饱和重度为20.2 kN/m3。

4.3 滑坡稳定性评价

根据上述确定的计算工况、计算模型和计算参数，计算滑坡稳定性系数结果统计见表1。

滑坡勘查中对剖面计算模型进行了稳定性计算。经计算：在工况Ⅰ条件下模型处于稳定状态，稳定性系数为1.38；在工况Ⅱ条件下，处于欠稳定状态，稳定性系数为1.03；在工况Ⅲ条件下，处于稳定状态，稳定性系数为1.50。

表1 滑坡稳定性计算及评价结果汇总表

注：稳定性评价分级标准按国土资源部标准DZ/T0218-2006《滑坡防治工程勘查规范》确定。

5 结语

通过上述分析与评价，可知该滑坡地形地貌、工程地质、水文地质3个方面符合滑坡发育的基础条件，阶状斜坡和地形临空条件、滑体结构松散、软弱夹层发育、地下水活动强烈等方面滑坡发育的基础条件存在，同时也受到人类活动的影响，在临界降雨条件下和地震发生时，滑坡发生复活的可能性很大。通过现场调研勘察，进行稳定性评价可得，该滑坡在天然工况下处于暂时稳定状态，在暴雨工况和地震工况下均处于不稳定状态。因此，该滑坡在降雨、地震等不利因素作用下可能产生大规模失稳变形破坏。由于不适宜通过消除滑坡发育的基础条件来实现滑坡治理，可对该滑坡采取抗滑支挡工程，以治理工程的抗滑力克服滑坡的下滑力以实现滑坡防治目标。

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TheCauseAnalysis&StabilityEvaluationofaLandslide

ZOU Chun-lei，et al.

(CollegeofEnvironment&CivilEngineering，ChengduUniversityofTechnology，Chengdu610059，China)

The landslide in this article is located in the northern part of Sichuan province China，which belongs to the middle of the basin，in the lower mountainous areas，and in the south side of the middle section of the Daba mountain，which is the center of the construction belt of the oil and gas field in northeast of Sichuan province.The engineering geological conditions are conducive to the production and development of landslide，and human engineering activities are frequent.It is easy to produce some large deformation under the unfavorable factors such as rainfall，earthquake，which endanger people’s life and property safety.The stability coefficient of slope body can be calculated by using the conduction coefficient method，and the landslide stability can be analyzed and evaluated after the investigation to the landslide engineering geological situation in the field.

landslide；stability analysis；conductivity method

10.3969/j.issn.1009-8984.2017.03.025

2017-06-23

邹春雷(1993-)，男(汉)，湖北京山，硕士 主要研究地质灾害预测与防治。

P642.22

A

1009-8984(2017)03-0106-05