云南楼台坡滑坡成因及稳定性分析评价

禹 智，李 强，张杰花

(1.云南云岭地质勘查有限公司；2.云南省地质工程勘察总公司)

楼台坡滑坡所处区域属于地质灾害高易发区，区内居民多聚居于山脊或斜坡宽缓地带，近年来由于村庄建设规模不断扩大，人类工程活动不断增强，加之受极端暴雨等影响，地质灾害频发。楼台坡滑坡2002年6月发现变形迹象，目前仍处于不稳定状态，此滑坡已严重危害周边居民的生命财产安全和居住环境安全，目前已被当地政府列为重点防治区。

1 区域地质环境条件

1.1 滑坡区气象、水文条件

楼台坡滑坡地处乌蒙山脊部区，属亚热带高原季风气候，冬半年阴雨寡照、夏半年炎热多雨。年平均降水量1046.0mm，雨季集中在5月～10月，降水量842.3mm，占全年降水量的81.3%，多年平均最大24h暴雨量为83.4mm。多年平均相对湿度84.3%。区域光热资源丰富，年平均日照时数1033.6小时。多年平均风速0.9m/s，多年平均最大风速7m/s。

滑坡区域属长江流域白水江水系，主要河流有马河及斑鸠沟，其中马河属于白水江一级支流，斑鸠沟为马河右岸支流，楼台坡滑坡位于马河上游的左岸斜坡中上部。

1.2 滑坡区地形地貌

滑坡地处杨子准地台滇东台褶带的东北台褶束东部，新华夏系第三沉降带南端。是四川盆地向云贵高原抬升过渡带，境内山脉属乌蒙山北支。根据地貌形成的主要原因、切割形态、剥夷面及岩性组合关系，区域上地貌可分为构造侵蚀中山地貌(Ⅰ)、构造侵蚀与溶蚀相间中山地貌(Ⅱ)和构造溶蚀地貌(Ⅲ)。

滑坡区属于深切割构造侵蚀与溶蚀相间中山峡谷地貌(Ⅱ1)，区内沟谷发育，河谷深切，加上降雨量大，出露的砂岩、页岩、灰岩和白云岩互层，为斜坡变形滑坡的产生提供了有利条件，属滑坡、崩塌及不稳定斜坡地质灾害相对发育区。

1.3 地层岩性

(3)三迭系中统关岭组(T2g)：为下伏基岩，岩性灰绿色砂岩，块状结构，薄～中厚层状构造。根据钻孔揭露岩石风化程度可分为全～强风化层和中风化层。前者岩芯多呈砂状、碎块状，岩芯采取率约为30%～40%，岩石质量差，钻孔揭露厚度3.3m～6.9m；后者岩芯多呈碎块状、饼状，节理裂隙较发育，节理裂隙间多为泥质成分充填，RQD约为10%～30%，岩石质量差。钻孔揭露厚度3.5m～20.5m。

1.4 地质构造

滑坡区域位于川滇经向构造带和川黔经向构造带之间，南与南岭纬向构造体系西段最北边的鹤庆-东川-黔中复背斜带接壤，北同中国新华夏系构造体系第三个一级沉降带的四川盆地毗连。长期的应力作用和各种边界条件在一定程度上对沉积作用、火山活动、构造变动作用起了明显的控制和影响，使区内形成了比较复杂的应变图象。区内构造对全区的地形地貌、水系分布、构造演化、水文地质工程地质条件和地质灾害发育等均起着控制作用。

滑坡区周边无明显的构造痕迹，其正南方向直距约1.2km处发育庙沟断层，滑坡区即位于该断层北盘。

1.5 新构造活动和地震

滑坡区所在地新构造运动类型属间歇性抬升区但相比周边区域，其抬升相对平缓，表现为沿马河河谷残留有一级至二级阶地，以及马河两岸的河底下、楼台坡西侧等地带，陡崖地貌发育。

地震活动是影响区域稳定的重要因素之一。滑坡地处滇东北，从云南省1∶50万震中分布图分析，区内属地震稳定地区，地震不频繁。离滑坡区最近的、震级较大的一次地震发生于1973年8月2日，震级5.4级。

据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)资料，滑坡所在地地震动峰值加速度值为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度。根据《云南省区域地壳稳定性分区图》，滑坡区地壳稳定性属稳定区。

2 滑坡概况

2.1 滑坡形态特征

滑坡位于楼台坡南东部的乡村道路切坡地段上方的坡体上，所处原始地形为山体斜坡中部，地形坡度15°～35°，局部陡立。滑坡脚高程1123.0m，后缘高程1150.5m，相对高差约27.5m，总体地形起伏变化较小，坡体上植被以小型乔木为主，后缘分布居民住宅(图1、图2、图3)。

楼台坡滑坡平面呈“舌”型，其中滑坡左、右两侧可见明显的裂缝和地面变形，前沿(剪出口)位于公路切坡的陡缓交界处。其主滑方向303°，沿主滑方向长约40m～50m，前沿宽约35m，后缘宽约40m，滑坡平面积约2185m2，根据勘查钻孔显示，滑体厚3.5m～7.5m，平均厚6.0m，滑坡体积约1.31×104m3，属小型浅层土质滑坡。

2.2 滑坡变形迹象特征

楼台坡滑坡现状活动迹象明显，主要表现为造成房屋及农田受损。

滑坡于2002年6月发现变形迹象，主要表现为后缘一带的房屋开裂，据调查统计滑坡区共发育3条裂缝(表1)，局部地段有小规模坍塌。据监测统计，近年来，裂缝依然处于不断变宽的状态，虽然变化量不大，但已对房屋的安全使用造成了较大影响。

图1 楼台坡滑坡平面示意图

图2 楼台坡滑坡1-1′工程地质剖面示意图

图3 楼台坡滑坡2-2′工程地质剖面示意图

表1 楼台坡滑坡裂缝特征一览表

3 滑坡成因分析

滑坡区属亚热带高原季风气候区，雨季雨量集中，且降雨量大，所处地形坡度大，坡体岩性组合工程地质性质差等因素，楼台坡滑坡形成受自然因素和人为因素叠加控制：

(1)地形地貌：区域上属于深切割构造侵蚀与溶蚀相间中山峡谷地貌。滑坡体位于坡向北西的山体斜坡，地形较连续，坡面较平顺，起伏变化不大，地形坡度20°～25°，滑坡坡脚公路建设开挖形成几近陡立的挖方边坡，坡体所处地形不利于残坡积层土体稳定。

(2)地层岩性：坡体以第四系残坡积层含角砾粉质粘土为主，结构松散，地表降水及生活用污水容易下渗，土体饱水软化后强度降低，下伏基岩为三迭系中统关岭组(T2g)灰岩。坡体上土体与下伏基岩强度相差较大，为软硬接触带，且岩体透水性弱，地表水下渗至土石界面上受阻，并沿界面向下渗流，形成软弱带，为滑坡的形成提供了基础条件。

(3)地表水与地下水因素：滑坡地处亚热带高原季风气候区，雨季集中在5月～10月，降水量842.3mm，占全年降水量的81.3%，多年平均最大24h暴雨量为83.4mm。大气降水下渗，一方面造成滑坡土体饱水后容重增大，增加中下滑力分量，另一方面滑带土体浸水后土体软化，呈软塑状，力学指标下降，抗剪强度降低，抗滑力减少，同时地下水向坡脚径流产生的渗透压力及水头压力均成为下滑力的增量。

(4)人类生产生活影响：长期以来，居民生活用水随意沿道路地面及斜坡向下无序排放，生活用水沿裂缝下渗、顺坡漫流，造成土体浸泡，饱水而软化，强度降低，是形成滑坡的一个主要原因；区内居民建筑等滑坡体上，建筑加载也是造成滑坡的一个重要原因，受建筑荷载的影响较大。

4 滑坡稳定性分析

楼台坡滑坡为小型浅层推移式土质滑坡，2002年6月开始出现拉裂变形，主要表现为房屋墙体及地面开裂，监测发现，近年来，裂缝不断加宽，故判断楼台坡滑坡在天然工况下处于欠稳定状态，暴雨工况下处于欠稳定-不稳定状态

4.1 计算方法及公式

根据勘查成果，楼台坡滑坡滑面呈折线型。故采用传递系数法进行稳定性计算。按照《滑坡防治工程勘查规范》的有关要求，对滑坡的稳定性进行计算。将滑面视为折线型，简化为二维问题进行计算。

滑坡稳定性计算公式：

其中：TDi=NWisinβisin(αi-βi)

RDi=NWisinβisin(αi-βi)

Rn=(Wn((1-rU)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφn+cnLn

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+RDn)+TDn

NWi=γWhiWLicosαi

式中：

Fs—稳定系数；

Wi—第i计算条块的重量(kN/m)；

rU—孔隙压力比，滑体水下面积×水的容重/滑体总体积≈滑体水下面积/滑坡总面积×2；

αi—第i计算条块滑面倾角(°)，反倾时取负值；

A—地震加速度(单位：重力加速度g)；

RDi—渗透压力产生的垂直滑面分力；

ci—第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa)；

Li—第i计算条块滑动面长度(m)；

ψj—第i计算条块的剩余下滑力传递至i+1块段时的传递系数(j=i)，即

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1；

Rn—滑坡抗滑力；

TDi—渗透压力产生的平行滑面分力；

Tn—滑坡下滑力；

NWi—孔隙水压力，即近似等于浸润面以下土体的面积 乘以水的容重 (kN/m3)；

Ti—作用于第i计算条块重量滑动面切线方向上滑动分力(kN/m)，出现与滑动方向相反的滑动分力时，应取负值；

φi—第i计算条块滑带土的内摩擦角标准值(°)；

βi—第i计算条块地下水流向(°)；

γW—水的容重(kN/m3)；

4.2 设计工况

因楼台坡滑动面位于地下水位以上，故采用天然工况进行设计计算，并利用暴雨和地震工况进行校核。

天然工况(工况Ⅰ)：自重荷载。

校核工况：暴雨工况(工况Ⅱ)：自重荷载+地下水+暴雨。

地震工况(工况Ⅲ)：自重荷载+地下水+地震。

4.3 参数取值

根据滑坡勘查报告成果，相关参数的取值如下：

(1)滑体重度(γ)：天然重度及饱和重度取试验容重平均值。

(2)滑带土抗剪强度指标：本次计算参数的选取基础为现场勘探取样的试验成果数据，通过筛选分析确定灾害体稳定性计算的参数。但根据建立的滑坡模型，采用残余剪参数计算结果与滑坡现状稳定状态不符合，经分析认为，当前滑带土的抗剪强度试验仍采用传统的快剪、慢剪等方法，其试验过程与滑带土的破坏过程并不一致；另一方面，岩土试验取样具有较大的随机性，而且受取样条件、试验条件的限制，很难给出与实际情况完全相符的强度指标，故滑坡稳定性计算参数拟采用反算С，Ф值。结合钻孔揭露地层岩性、工程地质条件、滑坡现状稳定性及类似工程经验，滑坡内摩擦角较稳定，故假定φ值，反演c值。假定的φ值根据土工试验成果进行折减并多次试算；滑坡上滑面滑体处于欠稳定状态，故稳定系数假定为1进行反演，土体参数实验数据见表2。根据勘查报告，滑坡滑面抗剪强度取值根据反演与残余剪强度对比综合取值见表3。

表2 楼台坡滑坡计算参数实验室数据一览表

表3 楼台坡滑坡计算参数选取一览表

(3)滑动面长度(L)与倾角(γ)和滑块面积(A)：在计算剖面上量取和计算。

(4)地下水面积及浸润线坡度：在计算剖面上量取。

(5)暴雨校核：结合区内土体地下水位埋深，暴雨按滑坡土体全饱和进行校核，按水土合算的方法进行计算，考虑孔隙水压力的影响，取用浮容重。

(6)地震校核：滑坡区地震基本烈度为6度，峰值加速度为0.05g。

(7)滑体荷载：滑坡上分布有道路、建筑，计算时考虑建筑物荷重按单宽每层10kN/m，公路过往车辆的荷按单宽25kg计算。

计算参数采用表3反算参数，暴雨工况按滑体全饱水考虑，利用水土合算的方法计算，对相应的滑动面进行了稳定性计算分析。本次稳定性计算楼台坡滑坡选取了剖面1-1′、2-2′，滑坡计算结果见表4。

表4 滑坡稳定性计算结果一览表

根据《滑坡防治工程勘查规范》第9.4.6条的规定，滑坡稳定状态应根据其稳定系数确定，划分标准见表5。

表5 滑坡稳定状态划分

注：Fs为滑坡稳定系数。

4.4 计算结果

根据前文计算结果可知：楼台坡滑坡计算剖面在天然工况下稳定系数在1.00～1.01之间，为欠稳定状态；在暴雨工况下稳定系数0.96～0.97，为不稳定状态；在地震工况下稳定系数0.97～0.98，为不稳定状态。

5 结论及滑坡治理建议

滑坡于2002年6月发现变形迹象，主要表现为后缘一带的房屋开裂，调查统计滑坡区共发育3条裂缝，局部地段有小规模坍塌。监测统计发现，近年来，裂缝依然处于不断变宽的状态，该滑坡严重影响了周围居民的生命财产安全和居住环境安全。

(1)楼台坡滑坡地处云南省境内地质灾害高易发区。区域地貌类型为深切割构造侵蚀与溶蚀相间中山峡谷地貌，微地貌为斜坡地貌，地形坡度15°～35°，局部陡立，滑坡滑动面平均埋深约6.0m，滑坡体积1.31×104m3，属于小型浅层推移式土质滑坡。

(3)据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)及《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)资料，滑坡所在地地震动峰值加速度值为0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度；根据“云南省区域地壳稳定性分区图”，滑坡区地壳稳定性属稳定区。

(4)通过野外实地踏勘结合室内稳定性验算，天然工况下，滑坡处于欠稳定状态；暴雨工况下，滑坡处于不稳定状态，发生继续变形的可能性极大。

(5)根据滑坡勘查成果，根据滑坡成因、稳定性分析评价及其发展趋势，建议对滑坡设置抗滑桩，防治其继续蠕滑，并在外围设置、完善截排水工程，防止生活用水、地表水等直接对其冲刷，防止滑坡进一步扩张，以保障其周边居民的生命财产安全和居住环境安全。