陇南市文县南山崖嘴沟不稳定斜坡评价

张旭光

(甘肃省地质环境监测院，甘肃 兰州 730050)

不稳定斜坡体位于文县南山白水江保护局后山斜坡崖嘴沟下游西岸，斜坡体前端海拔高程1 015 m(图1)。

图1 不稳定斜坡体

不稳定斜坡体坡长35 m，宽48 m，平均坡度45°，坡向20°。坡体植被覆盖较好，局部存在冲沟和陡坡，一条上山小路穿过斜坡体，斜坡前缘、小路内侧有基岩出露。经过“5·12”汶川大地震，斜坡体的覆盖层变得更加松散，基岩更加破碎，发育了新的结构面，产生了地裂缝。目前斜坡体基本稳定，在暴雨和强地震作用下，有可能发生失稳。

图2 斜坡工程地质剖面图

1 斜坡体基本特征

斜坡体坡向20°，由上部覆盖层及下部基岩构成，覆盖层厚度0～6 m，物质组成为残坡积碎石土，土质松散。下部出露基岩为灰色变质砂岩，出露基岩产状258°∠42°。出露基岩裂隙发育，岩体破碎，局部有过错落崩塌现象，岩体张开下错，下错岩体反翘，错落距离为20 cm。张开裂缝断面较新鲜，为“5.12”地震所致。基岩发育4组结构面，1组为层理面，平均厚度31 cm，2组节理，2组裂隙，其中层理与节理结构面、1组裂隙倾向与坡体倾向相反，对坡体稳定性不起主要控制作用， 1组裂隙优势产状357°∠62°，缓倾坡外，对斜坡岩体的稳定性起关键控制作用(见图2)。

2 不稳定斜坡成因分析

2.1 内因

2.1.1 地层岩性

从不稳定斜坡的物质组成来看，工作区内出露基岩岩性为薄层变质砂岩，局部为炭质板岩。岩体破碎，结构面较发育。岩层总体产状为258°∠24°。斜坡上部覆盖层厚度较厚，最大厚度为6 m，岩性为碎石土，结构松散。

基岩岩体内节理结构面发育较多。岩体被切割成大小不等的块体，局部岩体反倾，底部悬空，存在潜在的崩塌危岩体。

(a)极点等密图 (b) 极点等密图

2.1.2 地形地貌

地形地貌是影响斜坡体不稳定的决定因素之一，适宜的坡度和较大的高差是产生崩塌的基本地形条件。工作区山高坡陡，斜坡体主体部分倾角平均45°，前端临空面近直立。经过复杂强烈的构造运动，工作区形成现在的高差约30 m的重力地貌。

2.1.3 地质构造与岩体结构

经勘查，区内无区域性断层，工作区内断层不发育。受构造运动影响、薄层变质砂岩自身变形强烈，结构面较发育。经过对工作区的工程地质测绘和调查，区内基岩构造复杂，层理产状明显，节理与裂隙产状分散，总体来讲结构面区内坡体基岩包括层理共发育5组结构面(图3、表1)。

表1 结构面分组表

第1组结构面为层理结构面，为缓倾结构面，层面与坡面小角度相交且倾向相反，因此对斜坡岩体的稳定性不起主要控制作用。

第2组结构面倾角较大，属陡倾结构面，为构造节理。该组节理非常发育，但其倾向与坡向相反(即缓倾坡内)，或小角度相交，对斜坡岩体稳定性威胁小，不构成对岩体稳定性控制的结构面。

第3组结构面为构造节理，倾角较小，属缓倾结构面，但其倾向总体与坡向小角度相交，也不构成斜坡稳定性的控制结构面，该组结构面广泛分布于斜坡体出露基岩内，比较发育。

第4组结构面为构造裂隙，倾角大，属陡倾结构面，该组结构面较发育，在出露基岩中都有发现，但其倾向与坡向相反，不构成岩体稳定性主要控制面。

第5组结构面为卸荷裂隙，倾角较大，倾向与坡向一致，是控制斜坡下方出露小型不稳定斜坡的关键控制结构面，但由于其发育规模小，仅在具有临空面的出露岩体后缘发育，对整个斜坡稳定性不起控制作用。

2.2 外因

该不稳定斜坡形成的外部控制因素主要为降雨、地震活动和人类活动。

在降雨尤其是暴雨过程中雨水向坡体覆盖层入渗，进入松散碎石土层内部，导致碎石土物理力学性质更差，降低了土体的抗剪力，容易沿其与基岩接触面产生滑动。

同时雨水进入岩体内部，一方面增加了岩土体容重，一方面岩体受到水的软化和泥化作用，同时增加了裂隙中的动水压力，导致岩体抗剪强度降低，促使岩体发生滑动或崩塌。

在地震力作用下，本来处于稳定状态的坡体会变得更加松动，降低土体和岩体的抗剪力和抗滑力，导致坡体稳定性降低，发生滑塌灾害。

在工作区进行的人类工程活动也对坡体的稳定性产生影响。斜坡下方存在的临空面绝大多数为修建上山便道时开挖所产生，土石方的开挖，增大了斜坡下方临空面，为斜坡发生滑塌提供了条件。

3 不稳定斜坡体稳定性评价

3.1 计算方法

根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)、《滑坡防治工程勘察规范》(DZ/T0218-2006)及有关资料判断，文县南山的滑坡和不稳定斜坡大都属于堆积层(土质)斜坡，局部可能为碎裂结构岩质斜坡，一般沿下伏基岩面或碎石土内部滑动变形，其稳定性计算采用不平衡推理法即传递系数法进行计算，单个条块滑体受力情况见图4。

图4 条块受力图

图5 不稳定斜坡X1计算剖面图

将可能滑动体划分成n个垂直条块，条块i的几何形状由角点坐标(Xti，Yti)，(Xbi，Ybi)，(Xt,i-1，Yt,i-1)和(Xb,i-1，Yb,i-1)描述。浸润线位置由其与条块各边的交点坐标(Xwi，Ywi)，(Xw,i-1，Yw,i-1)表示。作用在各条块i上的力有：

(1)体力Wi，作用点(Xci，Yci)，为条块的重心，可由材料的容重γ和几何参数来计算；

(2)地震力KsWi，Ks为地震影响系数，作用点为条块的重心(Xci，Yci)；

(3)坡面外力Qi，该力源于外载或加固作用，作用点为(Xqi，Yqi)，与垂直方向的夹角为θi。当该力沿条底的分力与滑动体的可能滑动方向相反时，θi>0；反之，θi<0；

(4)条间力Pi，与水平方向的倾角βi，作用点为(Xpi，Ypi)；沿条块界线法线方向和垂直方向分量非别为Ei，Ti；

(5)条块界面上的孔隙水压力Pwi，可由浸润线的位置来计算；

(6)条底法向力Ni，作用点为(Xni，Yni)；

(7)条底剪力Si，作用点为(Xni，Yni)；

(8)条底孔隙水压力Ui，可由浸润线的位置来计算，其作用点可由条底上的水压力分布来确定。

计算公式如下：

Pi=Pi-1φi+FsTi-Ri

Ti=Wisinφi+KsWicosφi-Qisin(θi-φi)

传递系数按下式计算：

则安全系数可由下式确定：

3.2 计算剖面的确定和计算参数的选取

选取最能反映斜坡体特征的地质剖面作为计算剖面，G-G′(图5)，取单宽进行计算。

计算时天然重度取20.6 kN/m3，饱和重度取22.8 kN/m3，浮重度为12.8 kN/m3。

碎石土的C，φ值可根据经验值和反算结果综合确定，分别为C=5.5 KPa，φ=32°。

3.3 计算结果

按照上述计算方法、计算剖面和计算参数，四种计算工况的稳定性系数最终计算结果见表2。

表2 不稳定斜坡体X1危岩体稳定性计算结果

由此可见，在地震或暴雨作用下，斜坡体不会发生失稳滑动，即使在暴雨和地震共同作用下，斜坡体仍处于极限平衡状态。总体来讲不稳定斜坡体稳定性较差。

4 结语

经过调查及稳定性分析，不稳定斜坡体稳定性较好，因此对其进行的治理工程为清除危岩并进行预警监测。

虽然不稳定斜坡体目前处于稳定状态，随着时间推移，岩土体性质的恶化，具有潜在不稳定性和危险性。所以需要对其进行长期的监测预警。

[1]天水市北山芦家湾滑坡稳定性分析[J].甘肃地质.2012.21(3)：52-55.

[2]滑坡学[M].中国地质大学出版社.2000：10-13.