天水市清水县曹冯村滑坡稳定性浅析

史密斯

(甘肃省地质矿产勘查开发局第一地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730000)

清水县位于甘肃省东南部，属天水市管辖，地处陇山西南麓渭河支流牛头河流域，地势东北高，西南低。境内地质构造复杂，黄土广布，生态环境脆弱，水土流失严重，以崩塌、滑坡和泥石流为主的各类地质灾害极为发育，且危害严重，属地质灾害威胁严重地区之一。

2013年6月19日至21日，清水地区降雨量最大时达到158.8 mm。受此次强降雨的影响，清水县红堡镇曹冯村北东侧坡体出现不同程度的溜滑、下错等变形滑动迹象，坡脚6户曹冯村村民房屋被压埋，未造成人员伤亡。由于滑坡目前仍处于不稳定状态，危险性大。因此，对曹冯村滑坡分析具有重要的现实意义。

1 研究区概况

1.1 地形地貌

根据地貌的成因类型和形态特征，滑坡勘查区属黄土丘陵河谷地貌，可划分为黄土丘陵区和侵蚀堆积河谷区两种地貌单元。黄土丘陵区：位于滑坡勘查区东侧斜坡地带。黄土丘陵区以黄土梁、峁为主要特征。斜坡海拔1 350～1 500 m，相对高差100～500 m，斜坡平均坡度20°～30°。坡表人为改造形成多级台阶状耕地。滑坡南北两侧各发育一条冲沟，冲沟断面形状多为“U”型，沟谷走向基本与黄土后壁走向及白驼河河谷走向垂直，切割深度5～20 m，多在5～15 m。侵蚀堆积河谷区：勘查区内河谷为白驼河，是牛头河的一级支流。勘查区位于白驼河河谷东北岸Ⅱ级阶地黄土梁峁的坡脚，Ⅱ级阶地前缘高1.5～2.5 m，阶面宽约150 m。白驼河河谷宽约20 m，河道蜿蜒曲折，河谷地形较平坦，开阔。

1.2 地层岩性

区内分布出露的地层主要为第四系冲洪积物(Q4al+pl)、风积物(Q32eol)、重力堆积物(Q4del)和新近系(N)。

1.2.1 新近系泥岩(N)

新近系(N)：为一套湖泊相沉积物，几乎所有勘探钻孔均见揭露，构成区内第四系基底，根据区域地质资料，总厚度850～1 130 m。以紫红色—褐红色为主，间有灰绿色、灰黑色，岩性以泥岩为主，其间夹数层灰绿色～灰白色砂质泥岩或泥灰岩，颗粒成分粘土矿物含量高，呈半成岩状态，泥质结构，层状构造，泥钙质胶结，力学强度低，雨水易软化崩解成泥状。

强、全风化泥岩：厚5～10 m，棕红色、砖红色等，岩性多风化成土状，滑坡区受大气降水影响，多呈可塑～软塑状态，原岩结构基本不存，节理、裂隙一般较为发育，节理裂隙面可见铁锈红或灰绿色的风化膜及淋滤膜，滑面(带)处具明显的镜面擦痕或挤压扰动形变现象，力学强度低，锤击易碎，成碎块或碎砾状。泥岩成份以粘粒为主，颗粒很细，一般灰褐色的强风化泥岩手捻滑粘感很强。

中风化泥岩：厚3～5 m，钻孔未揭穿，褐红色、棕红色，岩性多呈短柱状或片瓦状，局部可见原岩结构，泥质结构，强度稍高，节理、裂隙不甚发育。

1.2.2 第四系(Q)

广泛分布于全区，按成因类型可分为风积物、冲洪积物和重力堆积物三种类型。1)风积物(Q32eol)。风积黄土，广泛分布于滑坡区中后部的黄土丘陵区，披覆于新近系地层之上。厚度2～30 m，滑坡后缘覆盖厚度较前缘大。岩性上部为浅黄色粉土，手捻具砂质感觉，结构疏松，松散—稍密，具大孔隙，垂直裂隙及大孔隙发育，透水性较强、具有湿陷性；下部主要为粉质粘土，局部见古土壤，稍密-中密，稍湿-潮湿，成份均一，湿水后手搓成条，略具成层性。2)冲洪积物(Q4al+pl)。分布于白驼河及其支沟等现代沟床、漫滩、阶地和洪积扇上，以洪积为主，浅黄-褐黄色，土质较松，厚薄不均。具二元结构，厚薄不均，土黄—褐黄色，黄土状粉土，厚2～6 m；下部由圆砾、卵石、砂组成，厚4～26 m。冲沟主要切蚀冲刷两岸黄土，堆积物岩性主要是由水流短距离搬运黄土形成的黄土状土，厚度一般小于2 m，结构松散，可塑—软塑，潮湿，质地均一，压缩性高。3)重力堆积物(Q4del)。主要分布于勘查区内的滑坡区，由滑坡、崩塌作用形成，厚5～15 m不等，褐黄、棕红、灰绿色，成分主要由经滑移扰动的黄土和泥岩组成，岩性主要为泥岩块体及碎屑和黄土状粉土、粉质粘土。典型结构是表层主要为黄土状土，局部见泥岩块体和碎屑，疏松、干燥、破碎，2 m以下较为潮湿；下部依然为成层泥岩，原岩结构遭破坏，节理裂隙极发育，可塑-软塑，地下水富集部位则成流塑状，手捏成团块状，强度低。

1.3 不良地质现象

调查区主要的不良地质现象为滑坡、不稳定边坡。此外还有黄土湿陷，常见落水洞、陷空，冲沟溯源侵蚀等现象。

2 地质灾害发育特征

2.1 滑坡基本特征

曹冯村滑坡由老滑坡(H1)、前缘的一处新复活的小滑坡(H1-1)和一处X01不稳定边坡共同构成。曹冯村老滑坡南北两侧以冲沟为界，后壁位于山坡中部，前缘向西扩展至坡脚曹冯村，对坡脚及坡面村民人身及财产构成威胁。H1-1滑坡西侧紧邻坡脚村民房屋，滑体长8～24 m，宽100～105 m，平面面积为0.27×104m2。

2.2 平面特征及规模

该滑坡位于曹冯村东侧，滑坡平面上呈“簸箕状”，宽180～220 m，长70～90 m，平面面积为1.54×104m2，滑体厚度5～9 m，平均厚度7.0 m，体积约10.78×104m3。属中型浅层黄土—泥岩滑坡(见图1)。滑动方向为SW60°。

图1 曹冯村老滑坡(H1)分布图

2.3 剖面特征

经实测，滑坡坡脚海拔1 360 m，后缘海拔1 395 m，相对高差35 m。坡面地形呈不规则的台阶状，滑坡后壁高陡，高差为10～15 m，坡度为50°～60°，滑坡前缘坡脚受人类工程活动改造，地形相对较陡且复杂，坡度为20°～30°，局部直立，滑体平均坡度为20°～30°。坡面呈台阶状，分布有约2～4个黄土陡坎，坎高3～10 m不等，平台宽5～12 m不等，受强降雨的影响，这些陡坎均不同程度的出现溜滑现象。

2.4 物质组成和结构特征

2.4.1 滑体

根据钻孔揭露情况，滑体主要由上层堆黄土状粉土和下层泥岩组成，其中，滑坡堆积黄土状粉土厚5～8 m，褐黄、土黄色，土质疏松，潮湿。强风化泥岩呈红褐色、棕红色，泥质结构，中风化，岩芯多呈短柱状，致密，强度稍高，节理、裂隙不甚发育。另外，滑坡前缘，局部堆积人工填土，填土成分为粉土、强风化泥岩。

2.4.2 滑面

滑面：钻孔揭露，滑面位于粉土与全风化泥岩接触面处，前缘滑面埋深5～8 m，倾向南西，后壁陡立，倾角50°～60°，后壁以下至前缘滑面为舒缓折线型，钻孔连线平均倾角20°，钻孔揭露滑带厚度一般为1～2 m，滑面处地层具有明显的镜面擦痕现象，滑带(面)土和其上下位置岩性相比，差别较为显著，滑带(面)泥岩已破碎成土状或软化成泥状。

2.4.3 滑床

滑床以强-中风化泥岩为主，后部及前缘为原位泥岩，褐红色、灰黑色、青灰色，成份主要粘土矿物，岩性多呈短柱状或片瓦状，泥质结构，层状构造，泥质胶结为主，节理、裂隙不发育。

3 稳定性分析及剩余下滑力计算

3.1 滑坡稳定性定量分析

据野外调查和室内资料分析，选择滑坡典型剖面，采用传递系数法进行稳定性计算评价和推力计算。

根据曹冯村滑坡复活变形影响因素、滑坡区地质环境条件及滑坡区未来可能发生的工程活动，选择三种工况进行稳定性计算评价：

a——自重；

b——自重+暴雨条件；

c——自重+地震。

按地形、钻孔数据、滑坡后壁及剪出口分布位置，确定滑动面倾角，对其进行稳定性计算。稳定性计算结果见表1。

表1 曹冯村滑坡稳定性计算结果表

3.2 滑坡剩余下滑力计算

3.2.1 防治工程等级及设计安全系数确定

根据受灾对象、受灾程度、施工难度和工程投资等因素，对滑坡防治工程进行综合划分。

根据标准，确定曹冯村滑坡防治工程等级为III级。因此，在剩余下滑力计算时，工况I取安全系数1.20，工况Ⅱ取安全系数1.15，工况Ⅲ取安全系数1.10。

3.2.2 剩余下滑力计算

分别以曹冯村滑坡为对象，选择主滑及典型剖面，按不同工况进行剩余下滑力的计算。滑带土饱水容重为20.86 KN/m3，饱水摩擦角为11.2°，粘聚力为13 kPa。

滑坡下滑力采用传递系数公式计算：

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)和工程经验，该滑坡防治工程等级综合按一级考虑，安全系数按不同工况确定，其荷载组合应包括基本荷载和特殊荷载，具体按以下三种工况进行计算：安全系数按不同工况确定，其荷载组合应包括基本荷载和特殊荷载，具体按以下三种工况进行计算：

I 工况——自重天然状态，安全系数取1.20。

II 工况——自重+持续暴雨，安全系数取1.15。

III 工况——自重+地震。抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值按0.30 g考虑，安全系数取1.10。

表2 滑坡剩余下滑力计算结果表

4 结语

治理工程设计在治理灾害的时候，要紧密结合曹冯村实际情况，避免对坡脚大开大挖。避免工程施工造成的拆迁，减少工程占用村民耕地。以稳固滑坡、保障安全为前提，全面提高滑坡防治带来的经济效益、社会效益和环境效益，改善人居生态环境，提高曹冯村居民生活水平。

[1]菌扒湾崩塌稳定性评价[J].甘肃地质.2013.22(2).67-70.

[2]常张高速公路风化岩边坡稳定性分析及加固[J].公路与汽运.2004.8(4).51-53.