升钟二期盐溪分干渠木梯湾滑坡影响因素及稳定性分析

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(四川南充水利电力建筑勘察设计研究院，四川 南充，637000)

升钟二期属于国家重点水利工程，木梯湾滑坡位于升钟二期盐溪分干渠K8+600m～K6+400m段崩坡积冲沟堆积地带，为渠道建设期发生的滑坡。2016年3月26日天降大雨，施工对渠系场地开挖使内侧边坡土体失稳下滑，同年4月16日～17日及5月6日～7日受大雨影响，裂隙加剧、坡体进一步滑动。该滑坡导致渠道左岸岸坡上一民房拉裂垮塌、渠道沿线岸坡滑动，影响渠道施工及运营安全，威胁附近居民生命财产安全。深入分析该滑坡的影响因素及其稳定性，为滑坡整治提供可靠依据，以保证渠道正常施工、营运及附近居民的安全。

1 滑坡特征

1.1 滑坡平面形态及变形特征

滑坡纵向长约50m，横向宽约40m，滑体厚度0.50m～4.50m，体积约为3500m3～4500m3。滑坡体呈圈椅形，裂缝呈弧形台阶分布。裂缝宽度为3.00cm～7.00cm，裂缝可见深度0.30m～0.80m，在滑坡体中上部也可见多条羽状裂缝，延伸长度一般在5.00m～20.00m左右。滑坡后缘水平位移一般为0.30m～0.70m，垂直位移一般为0.50m～0.80m，最大垂直位移为1.2m，后缘倾角一般为43°～58°。

图1 木梯湾滑坡平面示意

滑动带主要位于崩坡积土层与残坡积分层界面、局部位于土层与基岩分界处，滑动带土芯含水量明显增大，土体很湿-饱水。

在滑坡后缘地带，表层虽由粘土夹块石组成，滑坡陡壁已形成，但局部可见明显的擦痕，水平、垂直位移变形较大，水平位移约为3cm～5cm，垂直位移约为0.3m～1.0m，后缘倾角约为50°。

在滑坡体上，可见滑动台阶及拉张裂隙，缝宽2cm～6cm，延伸长度一般5m～15m，平台上房屋向斜坡内侧方向倾斜，在滑坡体地表中下部可见剪切裂隙。

在滑坡体前缘地带，滑舌基本形成，并伴有鼓张裂隙及扇形裂隙产生，且有渗水溢出。因此，可推断滑坡体前缘地带滑动面已基本形成。

1.2 滑坡物质组成

该滑坡主要发生在第四系全新统崩坡积层(co1+dlQ4)上，滑坡体物质组成主要为含碎石粘土及碎(块)石，滑坡范围内连续分布，结构松散，局部稍密，碎块石成分主要为砂岩，块径一般10mm～200mm、最大可达500mm，滑床为侏罗系中统遂宁组(J2sn)砂质泥岩，薄层状构造，产状152°∠2°～4°。基岩面倾斜坡度较大，一般15°～30°。

2 滑坡影响因素

2.1 地质条件的影响

木梯湾滑坡滑动带主要位于崩坡积土层与残坡积分层界面、局部位于土层与基岩分界处。崩坡积层物质组成主要为含碎块石粘土及碎块石，结构松散、局部稍密，易于水体入渗，下层残坡积层土性为粘土，透水性差，基岩为遂宁组砂质泥岩，岩层上部风化强烈，岩性软弱，渗透性差，物理力学性质差。由于上部土体入渗性强，下部土岩体透水性差、力学强度低，在集中强降雨的作用下，渗入土体的降水不能及时排走，导致土体剪胀性增大，坡体易沿软弱结构面变形滑动。

1.第四系滑坡堆积层 2.第四系崩坡积层 3.第四系残坡积层 4.侏罗系中统遂宁组地层 5.块石夹粘土 6.粘土 7.砂质泥岩 8.滑弧位置及延伸方向 9.裂缝

2.2 地形坡度的影响

根据地质测绘显示，场地斜坡坡向一般136°～147°，与岩层倾向(152°∠2°～4°)基本一致，构成顺向坡结构，为滑坡发生提供重要地形条件。另外，场地地形坡度一般在18°～27°，局部达到35°，地形坡度较大，地势较陡，基岩面倾斜度一般15°～30°，亦较陡，原始地形坡度陡及基岩面倾斜度较大也是影响该滑坡的重要因素。

2.3 降雨的影响

降水是引起斜坡变形滑动的重要因素，主要体现在两方面：一是增大斜坡土体的容重、降低土体抗剪强度，二是对潜在滑移面的润滑和软化、降低斜坡稳定性[1～3]。2016年4月至5月是当地暴雨季节，长时间的集中暴雨导致大量雨水快速渗入坡体的松散崩坡积土层内，而下部的粘土层及强风化砂质泥岩透水性弱，滑坡后缘汇积了大量雨水，加之滑坡地带排水不畅，雨水沿土体迅速渗透，土体容重增大、抗剪强度降低，孔隙水压力增大，致使斜坡土体开裂变形。雨水渗透到裂缝中，起到润滑软化作用[4]，促进了滑动面的形成，最终导致木梯湾滑坡形成。

2.4 人为因素的影响

人为扰动是诱发滑坡的直接因素[5～6]，滑坡场地原始地形为崩坡积体堆积形成的斜坡台地，渠道轴线沿斜坡坡脚通过，渠道施工及施工场地平整对斜坡进行开挖，导致坡体临空，而开挖后边坡坡度又较陡，直接导致斜坡失稳滑动。

3 滑坡稳定性分析

3.1 稳定性验算

根据滑面的形状及场地地形地质条件，采用瑞典条分法对滑坡进行稳定性验算。瑞典条分法是一种简化计算方法，它的原理是沿滑弧将滑体划分为一定宽度的竖向土条，然后按照平面进行计算。这种方法不考虑土条之间的相互作用力。

图3 瑞典条分法滑面边坡计算示意

其计算公式见式(1)、(2)、(3)

(1)

式中： 孔隙水压力NWi=γwhiwlicosθi，即近似等于滑润面以下土体的面积hiwlicosθi乘以水的容重γw；

渗透压力产生的平行滑面分力

TDi=γwhiwlisinβicos(θ-βi)

(2)

渗透压力产生的垂直滑面分力

RDi=γwhiwlisinβisin(θi-βi)

(3)

Kf——稳定系数；

Wi——第i条块的重量(kN/m)；

ci——第i计算条块滑面凝聚力(kPa)；

φi——第i计算条块滑面内摩擦角(°)；

θi——第i计算条块滑面倾角(°)；滑面倾向与滑动方向相同时取正值，滑面倾向与滑动方向相反时取负值；

βi——第i计算条块地下水流向(°)；

li——第i计算条块滑面长度(m)；

A——地震加速度(g)。

对滑坡主滑面3-3′断面进行了稳定性验算，根据对滑坡土体的取样室内试验和现场钻探土体性状，计算指标取值见表1，利用公式(1)-(3)，通过计算，得出斜坡稳定性系数为0.91，说明滑坡处在不稳定状态。

表1滑坡计算参数取值

3.2 滑坡推力计算

(4)

式中：Hs——推力(kN)；

Ks——设计的安全系数；

Ti——条块重量在滑面切线方向上的分力(kN)。

对3-3′主滑断面进行推力计算：

当K=1.0时，滑体前缘推力值为71.30t/m；

当K=1.3时，滑体前缘推力值为126.61t/m。

计算出的滑坡推力值较大，说明滑坡仍处于不稳定状态，一旦出现不利于滑坡稳定的情况(如暴雨、人为扰动、震动等)，斜坡将进一步滑动。

4 结论

(1)木梯湾滑坡为小型浅层土层滑坡，滑动带主要位于崩坡积土层与残坡积分层界面、局部位于土层与基岩分界处。崩坡积层物质组成主要为含碎块石粘土及碎块石，基岩为遂宁组砂质泥岩；

(2)滑坡的主因是滑坡体组成物质上部结构松散、利于地下水下渗，而下部岩土层渗透性较差，导致渗入土体的降水不能及时排走，引起土体性质变差、剪胀性增大；其次地形坡度较大、且为顺向坡，也为滑坡提供了重要地形条件；最后人为因素的影响及集中强降雨是诱发滑坡的直接原因；

(3)利用瑞典条分法对滑坡主断面进行计算得出斜坡稳定性系数为0.91，说明滑坡处在不稳定状态。当滑坡稳定系数K=1.0时，滑体前缘推力值为71.30t/m；当K=1.3时，滑体前缘推力值为126.61t/m。计算出的滑坡推力值较大，说明滑坡仍处于不稳定状态。