贵州省印江县革底滑坡基本特征及其稳定性评价*

李宗发，吕 刚，杜方哥

(1贵州省地质环境监测院，贵州 贵阳 550081；2贵州地质矿产勘查开发局111地质大队，贵州 贵阳 550081；3贵州地质工程勘察设计研究院，贵州 贵阳 550081)

0 引言

2014年7月16日晚上10时左右至次日凌晨7时，贵州省印江县木黄镇革底村发生特大型滑坡地质灾害，造成3人受伤、260栋房屋及一所小学校舍倒塌，破坏耕地约8.0公顷，84头猪、牛死亡，造成严重的经济损失，共涉及334户1024人，所幸未造成人员死亡。滑坡形成的堰塞湖构成次生泥石流地质灾害隐患，直接威胁其下游3个村寨85户325人生命财产及省道公路的通行安全，是一起突发性的特大型岩土体滑坡，研究其基本特征及开展稳定性评价对灾后重建与滑坡治理具有必要性和紧迫性。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

革底村滑坡处于溶蚀-侵、剥蚀性深切河谷斜坡地貌，总体地势为东高西低。最高点位于革底村后山顶(海拔1033.45 m)，最低点对门沟沟床(海拔约855.6 m)，相对高差最大达177.85 m。滑坡后缘的最高海拔标高为1012.99 m，最低点海拔标高为855.6 m，相对高差157.39 m。自然斜坡呈台阶状，自然坡度为20°～30°；斜坡上部和下部谷岸自然坡度较大，为40°，中部的平台地势相对较缓。

1.2 地质构造

该滑坡所处大地构造位置为华南大陆板块-扬子陆块-上扬子陆块-鄂湘渝黔前陆褶断带[1-2]中东部北北东向构造变形区之断块构造区南东部、沿河背斜北西翼。滑坡区及周边断裂不发育，为单斜地层，地层倾向275°～290°，倾角20°～25°，发育330°∠76°和65°∠61°两组节理裂隙，自然斜坡为一典型的顺向坡结构坡体。

1.3 地层岩性

据勘查资料，该滑坡及周边出露地层为第四系残坡积层(Qdl+el)和奥陶系下统大湾组(O1d)地层，自上而下为：

(1)第四系残坡积层(Qdl+el)

上部为紫褐色、红褐色及黄褐色耕植土层，由含砂、碎石、植物根须的粉质粘土组成，厚度0.2～0.5 m。中部为黄褐色碎石粉质粘土，粘土呈可塑状，碎块状结构，主要分布在坡体中部平台地及缓斜坡上，厚度1.6～3.5 m。下部为紫红色及砖红色碎石粉质粘土，厚度1.5～3.6 m。

(2)奥陶系下统大湾组(O1d)

为紫红色、砖红色中层至厚层瘤状泥灰岩间夹泥质条带，泥灰岩节理裂隙发育，厚度大于100 m，其中，强风化层厚度变化大，为2.5～8.6 m。

1.4 水文地质特征

区内地下水类型为第四系松散层类孔隙水、基岩裂隙水及岩溶裂隙水，地下水埋深相对较大，分析结果表示地下水化学型为HCO3-Ca型水[4](重碳酸钙型水)。地下水主要由大气降雨补给，地下水总体由东向西径流，并以泉的形式排泄于对门沟。

1.5 工程地质特征

按照岩石力学性质、岩性及组合关系，分为软质岩类及松散岩类工程地质岩组。软质岩类为奥陶系下统大湾组泥灰岩间夹厚30～80 mm的泥质条带，力学强度较低，受层间软弱层影响，稳定性较差。松散岩类为第四系残坡积层，具有结构松散、力学强度低、富水性能差之特点。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡边界、规模、形态特征

革底滑坡边界清楚，其后缘接近革底村后山顶，前缘跨过对门沟推移到对岸约50 m高的斜坡上，滑坡左侧缘切过革底村寨，剪切滑动面垂直错距达10 m，滑坡右侧沿山脊边缘形成垂直错距达14 m的剪切滑动面；左前缘滑体堵塞对门沟使其上游形成面积超过10000 m2的堰塞湖；滑坡平面形态呈“喇叭状”(图1)。

图1 革底滑坡全景图Fig.1 Panoramic photo of Gedi Landslide

该滑坡体后缘宽175 m，前缘宽530 m，滑坡体斜长615 m，滑体平均厚度11 m，滑坡体积约238.47×104 m3，属特大型岩土体滑坡。该滑坡滑动时间长达9 h，由前缘开始滑动，逐步传递到后缘，规模大的滑动有5次，为较典型的牵引式滑坡。

2.2 滑坡体特征

2.2.1 物质组成

革底滑坡的滑体物质组成从上至下依次为耕植土、粉质粘土夹碎石、碎石土夹粉土、泥灰岩。粉质粘土呈可塑-软塑状，多分布在地势平缓地带；碎石土夹粉土主要由紫褐色、紫红色泥灰岩碎石、块石组成，碎裂块状结构，含量10%～25%，体积为0.5～2.5 m3，夹有软塑-可塑状粉土，钻孔揭露滑体的泥灰岩厚度1.5～6 m。

2.2.2 滑床特征

革底滑坡的滑床为泥灰岩，滑床具多层特点，局部在节理裂隙脆弱面下切进入下一个岩层面，前缘滑床切层发育较明显。滑坡两侧可以见清晰的滑床(图1、图2)。

2.2.3 物理力学特征

根据勘查资料，该滑坡体土的物理力学性质为：天然含水量27.9%～33.6%，均值30.73%，变异系数0.06；天然重度17.4～17.9 kN/m3，均值17.61 kN/m3，变异系数0.01；饱和重度18.4～18.8 kN/m3，均值18.53 kN/m3，变异系数0.01；孔隙比0.837～0.971，均值0.91，变异系数0.05；饱和度90.0%～93.4%，均值91.28%，变异系数0.02；液限38.1%～48.3%，均值42.65%，变异系数0.08；液性指数0.35～0.45，均值0.38，变异系数0.09；塑限21.5%～25.4%，均值23.38%，变异系数0.09；塑性指数16.6～22.9，均值19.27，变异系数0.11。

图2 滑坡左缘滑床与陡坎Fig.2 Scarp and slide bed on the left edge of the landslide

2.2.4 滑动带特征

滑带土为奥陶系下统大湾组泥灰岩间夹的泥质条带，呈可塑至软塑状，由于受切层影响，滑动带呈折线分布，且分布不规则，厚度 30～80 mm。滑带土失水状态下极易崩解和收缩，且吸水性能较强。滑带土样测试分析结果为：天然密度2.64～2.70 g/cm3，均值2.68 g/cm3，标准值2.70 g/cm3；干密度2.39～2.43 g/cm3，均值2.41 g/cm3，标准值2.43 g/cm3；饱和密度2.90～2.97 g/cm3，均值2.94 g/cm3，标准值2.96 g/cm3；天然抗压强度28.104～67.104 MPa，均值49.968 MPa，变异系数0.31，标准值37.192 MPa；饱和抗压强度22.48～53.68 MPa，均值39.976 MPa，变异系数0.31，标准值29.76 MPa。

2.3 滑坡变形破坏特征

革底滑坡前缘开始滑动，滑动方向为280°，出现险情后，当地立即组织人民群众应急撤离至滑坡中部革底小学避险；次日凌晨1点和3点左右又发生第二、三次规模较大的滑动；凌晨4点左右，革底小学及附近出现地面变形开裂，集中在革底小学的村民二次转移至滑坡体南外侧，凌晨5点左右，革底小学区开始滑动；上午7∶00点左右，滑坡体中后部整体快速滑动，将革底村、坨里及革底小学房屋推倒毁坏。滑坡后缘形成垂直错距15～20 m的剪切面、水平错距达10～15 m和横宽175 m、斜长约200 m的弧形拉张裂缝区。滑坡左侧缘切过革底村寨形成垂直错距达10 m的剪切滑动面，水平错距达6 m，且剪切面无明显擦痕，局部渗水严重；滑坡右侧沿山脊边缘形成垂直错距达14 m的剪切滑动面，水平错距达8 m，滑动面擦痕明显；滑坡体中部裂缝纵横交错，岩层出现“反倾”现象，局部有旋转，形成4处积水坑。滑坡前缘滑体从对门沟底部剪出，跨过对门沟推移至对岸约50 m高的斜坡上，推移距离约80 m，造成地表隆起，出现鼓丘和鼓胀裂缝。由于滑体前缘受对门沟对岸和先滑堆积体阻挠，导致滑坡中前部最终偏离原始滑动方向旋转至245°～250°方向滑动，使革底村寨沿250°方向滑移距离约150 m、坨里村寨沿245°方向滑移达100 m；滑坡左前缘滑体堵塞对门沟使其上游形成堰塞湖(图3)。由此可知，该滑坡形成的变形破坏模式为旋转牵引式滑坡。

图3 滑坡前缘堰塞湖Fig.3 The imprisoned lake in front of the landslide

3 滑坡稳定计算与评价

3.1 岩土参数取值

根据勘查取样测试分析结果及滑坡土石比约为6∶4进行综合取值，滑体天然重度：21.456 kN/m3，饱水容重为23.06 kN/m3；革底滑坡最初滑动以顺层为主，滑动面参数经过反演，并参照相关规范[4]综合确定。强降水时考虑为全饱水状态，滑带土抗剪强度指标采用饱水状态指标。即滑带饱和状态：粘聚力C=16 kPa ，内摩擦角φ=12°。

3.2 计算工况选取

考虑到降雨对滑坡稳定性影响较大，所以，选择以下两种工况进行计算：

工况Ⅰ：自重(天然状态)；

工况Ⅱ：自重+50年一遇暴雨(暴雨状态)。

因滑体无集中荷载，基本荷载取滑体自重，地下水位以上的滑体取天然重度，地下水位以下的滑体取浮重度。考虑降雨在滑体内产生渗透压力对滑体稳定性的影响，计算中主要通过增大滑体内的渗透压力及滑体重度来得以体现。滑坡前缘无大型水体，不考虑水位变化对滑坡稳定性的影响；该滑坡位于地震Ⅵ度设防区，不考虑地震应力的影响。

3.3 计算模型的确定

根据滑坡变形破坏模式及折线型滑面，参考其他地区滑坡稳定性分析评价资料[5-8]，稳定性计算数学模型选用折线型滑坡稳定性验算方法和计算模型[9](图4)，并选择主滑方向剖面1-1’、2-2’以及3-3’作为稳定性验算剖面(图5)。

图4 滑坡稳性计算模型图Fig.4 Landslide stability calculation model

图5 印江县革底滑坡稳定性计算模型剖面图Fig.5 Section map of the stability calculation model of Gedi Landslide

3.4 稳定性计算方法及计算公式

按规范[10]中传递系数法计算滑坡的稳定系数及滑坡剩余下滑推力。其稳定系数Fs的计算公式为(考虑动水压力，不考虑地震力作用)：

Ri=[Wicosαi+Disin(βi-αi)]tanφi+cili(i=1，…，n)

Ti=Wisinαi+Dicos(βi-αi) (i=1，…，n)

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1(j=i)

式中：Fs—稳定性系数；Ri—作用于第i块段的抗滑力(kN/m)；Ti—作用于第i块段滑面上的滑动分力(kN/m)；Rn—作用于第n块段的抗滑力(kN/m)；Tn—作用于第n块滑动面上的滑动分力(kN/m)；Di—作用于第i块的动水压力(kN/m)；Wi—第i条块自重标准值与相应附加荷载之和(kN/m)；Ci—第i条块滑面粘聚力标准值(kPa)；φi—第i条块滑面内摩擦角标准值(°)；ψj—第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数(j=i时)。

其中滑体内动水压力计算公式如下：

Di=γwhilicosαisinβi

式中：γw—水的重度，取10 kN/m3；hi—第i条块地下水位(m)；li—第i条块滑面长度(m)；αi—第i条块滑面倾角(°)；βi—第i条块地下水流向。

3.5 滑坡稳定性计算结果与评价

选取具有代表性1-1′、2-2′、3-3′剖面作验算，根据稳定性计算，结合滑坡形成时间、空间关系进行分析，并参照滑坡稳定性评判标准[9](表1)，其计算结果及分析见表2。经稳定性计算，3条剖面在两种工况条件下均处于稳定状态，说明该滑坡滑动后已经整体处于稳定状态。

表1 滑坡稳定性判别标准[9]

表2 滑坡稳定性计算及评价结果表

4 滑坡成因分析

2014年7月10日至14日，印江县木黄镇革底村连续4日降雨，尤其是7月14日连续8小时降雨量超过250 mm，为50年一遇特大暴雨。革底滑坡原始地形坡度与岩层倾角基本相同，且为顺向坡结构，奥陶系下统大湾组泥灰岩间夹多层软弱泥质条带，加之对门沟岸自然临空面较高，在持续(强)降雨影响下，导致沟岸岩土体失稳产生滑动，加之受泥灰岩发育的一组走向与坡向垂直的节理裂隙控制，由沟岸向坡体上方产生多次牵引滑动；因先形成的滑动堆积体对后期滑动的阻扰，导致后期滑动方向转至向沟谷下游方向滑动，在其前缘出现沿岩石节理裂隙产生切层滑动，因此，最终形成顺层(中后部)至切层(前缘)岩土体滑坡，滑坡体堵塞沟谷形成 “堰塞湖”。

5 滑坡治理方案建议

虽然该滑坡体整体处于稳定状态，为避免“堰塞湖”溃坝产生次生沟谷泥石流危害下游四古梁、下革底、坡底下等村寨及省道公路交通运输安全而引发灾害链，建议采用村民异地搬迁安置和对滑坡体分台阶整治为旱地、台阶内侧修筑排灌沟、滑坡后缘及侧缘放坡后修筑截排水沟、加固 “堰塞湖”的“土石坝”和修筑灌溉渠进行综合治理，使“堰塞湖”变成小型水库，有效灌溉下游耕地，从而变灾为利。

6 结论

综上所述，得出如下几点结论：

1)革底滑坡边界清楚，滑动带为奥陶系下统大湾组泥灰岩间夹泥质条带中的泥质条带，滑动面为泥质条带与泥灰岩界面，受岩石节理裂隙控制，滑面呈折线型；具有多级滑动面和多次滑动和滑向旋转的特点，为大型顺层至切层旋转牵引式岩土体滑坡。

2)滑坡所处斜坡坡度与岩层倾角基本一致、顺向坡结构、沟岸临空和岩石节理裂隙发育为滑坡形成提供了有利的地质条件，在持续(强)降雨影响下引发了该滑坡。

3)通过稳定性计算结果表明：在自然和50年一遇暴雨工况条件下均处于稳定状态，说明该滑坡滑动之后已经整体处于稳定状态。

4)该滑坡左前缘滑体堵塞对门沟形成“堰塞湖”， “堰塞湖”的“土石坝”溃坝而形成次生沟谷泥石流地质灾害的可能性大，直接威胁下游村寨及公路交通运输安全。

5)提出了对受灾或受威胁村民进行异地搬迁安置及滑坡综合治理方案，恢复耕地，将“堰塞湖”的“土石坝”加固变成灌溉水库，变害为利。