湖南省永兴县五星组滑坡成因机制及稳定性评价

周倩,陆剑宇,辛武,尚超,颜晓莲

(湖南省核工业地质局三○六大队，衡阳 421008)

永兴县便江镇水南村五星组滑坡位于水南村五星组，滑坡体积为9.4×104m3，滑坡自2013年6月出现变形开始，一直处于蠕动变形阶段，严重威胁滑坡下方水南村安置点76户310人的生命财产安全，潜在经济损失约4 865万元。本文通过对滑坡的基本特征、成因机制及稳定性进行了分析研究，并提出相应的治理措施。

1 地质环境条件

滑坡区属湘东南低山区，总体地势为北西高南东低，高程一般120～170 m，地形坡度一般为10°～25°，属缓坡地貌。滑坡区主要出露地层为第四系残坡积层(Q4el+dl)含碎石粉质粘土及三叠系下统大冶组(T1d)强风化泥灰岩、粉质粘土(滑带土)、中风化泥灰岩等。区内新构造运动不甚强烈，主要表现为区域差异性、间歇不均匀升降运动。据《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2015)和《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)，滑坡区地震动峰值加速度为0.05 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，相应地震烈度为Ⅵ度区，为弱震区。

滑坡区及其附近地下水类型为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两大类。根据对在滑坡场地钻孔内所取的雨水汇集水样进行了室内分析，地下水pH值7.29～7.32。场地内地下水对混凝土及混凝土中钢结构具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

勘查区内人类工程活动对滑坡体影响较大，主要为坡体前缘人工切坡修建房屋，形成了局部的临空面，楼高6～8层，滑坡后缘为五星学校的工程施工场地，地表标高151～152 m，滑坡体上及两侧种植了橘子树。人类工程活动过程中形成不少陡坎，对山坡地貌有所改变。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形态特征

滑坡区地势整体北高南低，覆盖层厚度小，山坡坡顶边坡可见基岩出露(图1)。滑坡后缘五星学校施工现场地面高程151～152 m，前缘高程122 m，相对高差29～30 m，一般坡度约为30°～35°，滑坡平面形态上呈半椭圆状，后部呈弧形。滑坡纵向上坡度大体相等，前缘-中部陡，后缘缓。滑坡体宽约170 m，纵长约55.5 m，滑坡体体积约9.4×104m3，滑坡主滑方向115°，滑坡类型为小型浅层牵引式土质滑坡。

2.2 滑坡物质结构特征

2.2.1 滑体土

(1) 素填土(Q4ml) ①：土黄-黄褐色，为新近人工堆积形成，松散、湿，由含碎石粉质粘土和强风化泥灰岩碎块组成，碎块粒径1～6 cm，厚度2.5～5.0 m，主要分布于滑坡前缘挡土墙后。

(2) 含碎石粉质粘土(Q4)el+dl②：黄褐-棕红色，硬塑，稍湿状态，岩芯切面稍有光泽，含少量砾石，粒径0.5～1 cm，含量约10%，成分主要为泥灰岩，无摇振反应，干强度及韧性中等，厚度0.5～4.4 m。该层主要分布于坡体上。

1.第四系残坡积层；2.三叠系；3.学校规划范围线；4.滑坡边界线；5.剪出口边界线；6.裂缝及编号；7.剖面线及编号；8.已建挡土墙；9.拟建挡土墙；10.拟建桩板墙工程；11.拟建地平整区；12.设计钻孔及其编号、孔深；13.设计探槽及其编号、方量；14.设计探井及其编号、深度图1 滑坡区工程地质平面图

(3) 强风化泥灰岩(T1d)③：褐黄色，泥质成分，风化裂隙发育，岩芯多呈碎块状夹土状，碎块状岩芯粒径一般为1～5 cm，干时可用手折断或捏碎，遇水易软化，为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级，厚度0.9～6.9 m，分布不均匀。

2.2.2 滑带土

滑带土(T1d)④(图2、图3)：灰褐色，为粉质粘土和强风化泥灰岩碎石组成，可塑，很湿，无摇振反应，干强度及韧性中等，层厚0.40～0.50 m。岩土力学性质详见表1。

图2 ZK5岩芯中滑带土

图3 ZK6岩芯中滑带土

2.2.3 滑床

滑床主要由三叠系下统大冶组(T1d)强风化、中风化泥灰岩组成，岩层产状94°∠44°，与主滑方向115°为顺向关系。

(1) 强风化泥灰岩(T1d) ③：褐黄色，泥质成分，风化裂隙发育，岩芯多呈碎块状夹土状，碎块状岩芯粒径一般为1～5 cm，干时可用手折断或捏碎,遇水易软化，为软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

(2) 中风化泥灰岩(T1d)⑤(图4)：黄褐-青灰色，中厚层状结构，岩石风化裂隙较发育,岩芯多呈柱状，局部夹碎块状，节长5～20 cm，最长约30 cm， 锤击声不清脆无回弹，较易击碎，为软岩，岩石质量指标RQD值约85，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅳ级，厚度6.10～12.10 m。

图4 ZK2中风化泥灰岩

2.3 滑坡体变形特征

该滑坡自2013年6月形成以来出现了一些变形特征，随着前缘居民的切坡等人类工程活动加剧了滑坡的变形。

(1) 滑坡前缘

滑坡前缘的变形主要滑坡不断推动前缘的土体垮塌，威胁坡前居民的安全(图5)。目前，该处隐患处于蠕动变形期，坡前挡土墙基本还处于稳定状态，预计在暴雨冲刷、震动破坏等因素作用下，滑坡下滑速度可能加剧，滑坡范围加大，滑坡土体有可能冲垮已有挡墙(图6)或跃过挡墙冲进居民区，对滑坡坡脚建筑物及居民构成威胁。

图5 滑坡前缘居民密集区

图6 滑坡前缘挡墙

(2) 滑坡后缘及两侧

滑坡后缘及两侧的变形主要以裂缝为主。滑坡发生初期在滑体上出现了6条裂缝，裂缝长7～45 m，宽0.1～1.0 m，可见深度为0.2～1.4 m。目前开裂最为严重的为f3裂缝(见图7、图8，表2)。

图7 滑坡中部右侧出现的拉张裂缝f2

图8 滑坡中部右侧出现的拉张裂缝f3

裂缝编号发育位置长/m宽/m可见深度/m走向/°f1中部110.4～10.3～1.4235f2中部右侧190.3～0.80.5～1.095f3中部右侧450.2～0.80.3～1.095f4中部右侧70.3～0.60.3～0.8130f5后缘350.2～0.60.2～0.9100f6左侧160.1～0.50.2～0.8210

3 滑坡成因机制分析

根据勘查结果并分析，地形地貌、岩土性质、水文地质条件是影响该滑坡稳定性的主要因素。其次造成滑坡滑动的主要外界影响因素是大气降水。人类活动在滑坡顶部后方建房，形成地面附加荷载，前缘坡脚局部进行了开挖切方，在暴雨条件下，地表水快速下渗，致使土体饱和，自重加大，潜在滑动面处的积水，造成土体抗剪强度降低，导致滑坡失稳。

(1) 地形地貌因素

五星组滑坡坡度较陡，坡度达30°～35°，相对高差30 m左右，滑坡前缘由于修建房屋形成临空面，前缘陡坎2～4 m高，边坡土体为含碎石粉质粘土和破碎的强风化泥灰岩，结构松散，易失稳。

(2) 地质条件

组成滑体的物质成份为强风化泥灰岩中的软弱夹层，结构松散，透水性强，抗剪强度低，易于雨水入渗，降低软弱夹层抗剪强度，下伏中风化泥灰岩透水性差，位于土岩界面上的强风化泥灰岩易软化变形，形成贯通性滑带，引发整体滑坡蠕动。

(3) 降雨

本区属亚热带湿润气候区，雨量充沛。在降雨入渗后，土体含水量增加，坡体重量增加，强度减小，在重力作用小，易引发失稳。

(4) 人类活动

在滑坡体顶部的建房振动加荷、在坡脚修建房屋、削坡过陡、坡脚开挖等人类工程活动，是形成本滑坡的重要因素。

4 滑坡的稳定性分析评价

4.1 计算剖面

本次滑坡以1-1′、 2-2′、 3-3′、 4-4′为稳定性分析计算剖面，各剖面的布置情况详见平面图(图1)。

4.2 计算工况

滑坡稳定性计算及滑坡推力计算，其目的是为滑坡在不同工况条件下的稳定性评价及滑坡防治提供设计依据。计算荷载考虑滑体自重、地表荷载、暴雨、动荷载、地震等因素。按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)，滑坡治理根据其危害对象程度及潜在经济损失，滑坡稳定性计算工况、荷载组合及抗滑稳定安全系数见表3。

表3 稳定性计算工况、荷载组合

4.3 计算结果及评价

滑坡各剖面稳定系数见表4。

通过采用折线滑动法分别计算滑坡各剖面的稳定系数及剩余下滑力，可以得出如下结论：滑坡在自重工况下，处于稳定-基本稳定状态，与宏观分析结果一致；在暴雨工况下，滑坡处于基本稳定-不稳定状态。

在自然条件下，由于滑坡滑体中土体结构松散，透水性较好，在降雨条件下，随着雨水入渗，自重加大，基岩顶面处的强风化泥灰岩遇水易软化变形，抗剪强度降低，在暴雨时期，易形成贯通性滑带，从而诱发上部滑体向下滑移，导致滑坡的整体失稳。经近期多次观察，滑坡地貌变化大，滑坡有向后缘、西侧继续发展明显迹象，变形速度呈加剧的趋势。结合滑坡稳定性计算结果，该滑坡在暴雨工况下，处于不稳定状态，危险性大，应尽快进行治理。

表4滑坡稳定性计算结果表

剖面编号工况滑坡安全稳定性系数滑坡稳定系数评价结果1-1'1(自重)1.201.347稳定2(自重+暴雨)1.051.079基本稳定2-2'1(自重)1.201.028欠稳定2(自重+暴雨)1.050.840不稳定2-2'(a-a)1(自重)1.201.336稳定2(自重+暴雨)1.051.023欠稳定3-3'1(自重)1.201.145基本稳定2(自重+暴雨)1.050.938不稳定3-3'(a-a)1(自重)1.201.879稳定2(自重+暴雨)1.051.098基本稳定4-4'1(自重)1.201.184基本稳定2(自重+暴雨)1.050.954不稳定

5 滑坡防治建议

根据灾害体的特征及变形破坏模式，在掌握斜坡可能的形成滑坡的机制和主要诱发因素基础上，结合场地工程地质、水文地质及施工条件对其进行工程治理。通过对场地的调查，居民房屋多靠近滑坡体，前缘施工空间小且坡度较陡，应采用截排水工程+场地平整工程 +桩板墙工程 +挡土墙工程+裂缝填埋工程+监测工程相结合进行防护。

6 结论

该滑坡位于水南村五星组，在暴雨、人类活动等强诱发因素作用下，滑坡处于基本稳定-不稳定状态，严重威胁前缘居民生命和财产安全。滑坡主要采用截排水工程+场地平整工程 +桩板墙工程 +挡土墙工程+裂缝填埋工程+监测工程相结合的综合治理措施，切实可行，最终达到消除滑坡隐患的效果。