深圳某边坡工程滑坡实例及原因分析

林 峰，梅荣均，王健伟

（铁科院（深圳）研究设计院有限公司 深圳518000）

0 引言

近几年来，随着城市快速发展，土地资源日益紧张，特殊地形下土地的开发利用必定削山造地，随之会形成大量的人工边坡。据不完全统计深圳现有4万多处边坡，其中超过98%是由工程建设所致，大量人工边坡的形成使边坡病害的问题日益突出，其中尤以顺层滑坡因其规模大、破坏性强引起了一些专家学者的广泛关注。

张玉芳等人［1］归纳了发生在深圳境内典型的顺层滑坡，包括黄贝岭山体滑坡、园林公司产品展销楼东侧滑坡、莲塘水厂滑坡、水贝松泉滑坡、深圳武警医院滑坡等5组滑坡的成因机理和治理措施。冯振等人［2］对顺层边坡监测及变形破坏进行了分析，提出坡脚开挖及降水是诱发顺层边坡发生变形失稳的主要原因。佟名等人［3］研究了人工开挖及降雨入渗对顺层边坡失稳的影响，结果表明当开挖面位于软弱面以下时，边坡沿软弱夹层面发生整体失稳，滑坡体的稳定性随降雨的进行持续降低。王飞等人［4-7］结合工程实例分析了类似顺层边坡滑坡的原因，发现软弱夹层面的强度指标对顺层岩质边坡的稳定性起主要控制作用。李富民等人［8-9］对锚头体系腐蚀行为、索体腐蚀行为及受拉性能退化、腐蚀锚索结构锚固性能等方面进行了系统的介绍，提出应从锚索施工工艺，锚索体结构形式等方面进行研究，解决锚索体系耐久性问题。

根据文献分析，目前对顺层边坡层间软弱带抗剪强度参数计算，以及多种因素同时作用时边坡稳定性分析的研究相对较少。为此，本文选取深圳某小区后山边坡顺层滑坡的工程实例，采用Geo-Slope/w软件反算了顺层边坡层间软弱带的抗剪强度参数并对边坡各个工程状态进行了稳定性分析，深入探讨了本次引发滑坡的原因。

1 工程背景

1.1 边坡概况

2007年深圳某住宅小区建设过程中，对邻近山体削坡后形成人工边坡，边坡长度约70 m，坡高约10～28 m，坡度约35°～50°。边坡类型为岩土混合边坡，主要由强风化～中风化粉砂岩组成，边坡治理主要采用两级框架锚杆+坡脚抗滑桩的设计方案，坡脚切坡垂直高度约12 m，支护范围顶标高约142～143 m，坡脚标高约118 m，其简化示意图如图1所示。

图1 边坡典型剖面示意图Fig.1 Typical Profile of Slope

1.2 地形地貌

滑坡区域地处低丘陵地区，地势西高东低，最高点位于北西侧的山包顶海拔176 m，最低点位于东侧住宅楼海拔118 m，相对高差58 m。滑坡区地表坡度一般35°～45°，坡脚为道路，原坡面植被较好。

1.3 地层岩性

根据野外地质勘查与钻孔岩土芯样，滑坡地层自上而下分别为：

〈1〉坡积层（Qdl）①含碎石粉质黏土层，平均厚度3.8 m，位于滑坡的表层。

〈2〉侏罗纪下统金鸡组（J1j）①强风化粉砂岩层，遇水易软化；②软弱夹层（见图2），主要物质组成为粉质黏土、岩屑等，呈薄层、透镜体状不规则分布于强～中风化岩间；③中风化粉砂岩层，粉砂质结构，为较软岩，岩体呈碎裂状结构，岩芯多呈碎块～短柱状；④微风化粉砂岩层，粉砂质结构，薄～中厚层状构造，为较硬岩，岩体完整程度为较完整。各土层物理力学参数如表1所示。

表1 边坡岩土体物理力学参数（地勘报告）Tab.1 Physico-mechanical Parameters of Slope Rock

图2 坡脚前缘桩侧出露软弱夹层Fig.2 Soft Interlayer is Exposed on the Side of Anti-sliding Pile

2 滑坡基本特征及初步原因分析

2.1 滑坡基本特征

2018年8月30日02：00左右该边坡发生滑坡，该滑坡位于两山脊之间斜坡地带，沿粉砂岩的层间软弱带（面）产生变形与滑动，其类型为岩质顺层滑坡。形成初期，坡脚抗滑桩出现变形，少量锚杆（索）发生破坏，随之后山坡上出现明显开裂，进而中部～前缘发生了浅表滑坡。主滑段滑坡体顺滑面下冲剪断了坡脚1.5 m×1.2 m间距3.0 m的矩形抗滑桩，坡面框架锚杆被牵引破坏，并随滑坡体一起滑动，堆积体填满坡脚市政道路。滑坡平面呈现“圈椅”形，滑坡主滑方向约70°，滑坡纵长约50 m，宽约45 m，滑坡面积约2 250 m2，厚度约6～13 m，平均厚度约9 m，总体积约2万m³。

滑坡后缘以老的拉张裂缝为界，前缘以抗滑桩侧揭露的软弱夹层为剪出口，局部至坡脚。滑坡中部为电塔建设造成的陡坡，陡坡下部形成小平台，滑坡表面植被茂盛，以树木为主。

根据勘查成果及现场调查，边坡沿层间软弱带产生滑动，滑坡前缘可见“②软弱夹层”，滑面较为松散，未发现明显挤压、揉揍迹象，主滑面大致呈直线型。滑坡区域概况如图3所示。

图3 滑坡区概况Fig.3 General Situation of Landslide Area

2.2 初步原因分析

经调查，本次滑坡蕴育于倾角上陡下缓的顺向岩层层间错动带中，主滑段沿层间软弱带发展。根据勘察报告成果，软弱夹层天然状态与饱和状态抗剪强度指标差距较大。滑坡发生时恰逢深圳雨季，雨水下渗导致软弱夹层力学指标急剧下降。因此边坡的地质特征与连续强降雨是触发滑坡的一大因素。

其次，滑坡区域边坡支护于2008年竣工，根据相关资料显示滑坡前该边坡排水系统出现不同程度淤堵、破损，坡脚抗滑桩前部分预应力锚索封锚脱落、夹片松弛（见图4）。滑坡后现场调查发现预应力锚索破坏基本都出现在抗滑桩前锚索自由段钢绞线与锚头连接处，锚固体与钢绞线无明显破坏迹象。表明边坡工程施工质量导致预应力锚索体系耐久性较差与边坡后期缺乏运维也是导致滑坡的一个因素。

图4 抗滑桩及锚索破坏情况Fig.4 Failure of Anti Slide Pile and Anchor Cable

3 稳定性分析

3.1 分析模型

为定量分析边坡各个阶段的稳定性，采用Geo-Slope/w进行边坡稳定极限平衡分析，根据本工程滑坡区域主滑段的地质剖面与边坡工程原设计方案建立分析模型，模型中未考虑原设计用于治理浅表滑坡的锚杆框架。依据地质剖面中层间软弱带的走向，通过软件内指定滑动面功能定义层间软弱带走向为滑动方向，然后计算所有指定滑动面的安全系数，从中搜索出安全系数最小的，即最危险的滑动面。

反算软弱夹层抗剪强度工况，根据滑坡后地形测绘结果，该工况建立了如图5所示分析模型，旨在模拟滑坡后边坡的临界状态，进而反推边坡软弱夹层的抗剪强度指标。

图5 反算软弱夹层抗剪强度指标分析模型Fig.5 Analysis Model of Shear Strength Parameters of Soft Interlayer

［工况1］计算连续强降雨软弱夹层抗剪强度降低对边坡稳定性的影响，考虑软弱夹层饱和的最危险工况。

［工况2］计算坡底抗滑桩预应力锚索失效对边坡稳定性的影响，按照30%的锚索失效考虑。

［工况3］同时考虑连续强降雨引起软弱夹层饱和抗剪强度降低及坡底抗滑桩预应力锚索失效共同作用对边坡稳定性的影响。

3.2 分析结果

反算软弱夹层抗剪强度工况，滑坡发生后抗滑桩前形成大量堆积体，假定该条件下边坡处于临界稳定状态，边坡稳定安全系数为1.05。在指定的滑移面中选取安全系数最小的，并根据同类型地层参数的经验取值调整本工程软弱夹层的抗剪强度参数，分析结果如图6所示。当计算得出最危险滑面安全系数为1.05时，软弱夹层抗剪强度指标为c=16 kPa，φ=18°，该指标与本工程勘查室内试验所得结果基本一致。

图6 反算软弱夹层抗剪强度指标分析结果Fig.6 Analysis Results of Shear Strength Parameters of Soft Interlayer

工况1分析连续强降雨导致软弱夹层饱和工况边坡稳定性，分析结果如图7⒜所示。作为对照，先采用指定滑移面对天然状态边坡进行稳定性分析，结果如图7⒝所示。天然状态边坡软弱夹层作为滑面时，边坡稳定安全系数分别为K1=1.35、K2=1.52，其中深层软弱夹层安全系数较小为最不利滑面。降雨工况下软弱夹层饱和时，边坡稳定安全系数分别为K1=1.23、K2=1.18，此时最小安全系数的潜在滑裂面与天然状态工况恰好相反，浅层软弱夹层面为最不利滑面。软弱夹层饱和工况下安全系数明显降低，表明降雨引起软弱夹层抗剪强度降低是本工程滑坡的重大诱因。

抗滑桩前部分预应力锚索失效工况分析结果如图7⒞所示，此时浅层软弱夹层面为最不利滑裂面，边坡稳定安全系数分别为K1=1.14，K2=1.10。

在同时考虑降雨引起软弱夹层强度降低及抗滑桩前部分锚索失效的计算工况3条件下，边坡稳定性分析结果如图7⒟所示。可以看出该工况边坡稳定安全系数分别为K1=1.04，K2=0.88，此时潜在滑裂面位置与工况1、工况2相同，浅层软弱夹层为滑裂面时边坡已处于不稳定状态，与图4、图5中实际滑动范围基本吻合。分析表明降雨引起边坡软弱夹层抗剪强度降低与抗滑桩前部分预应力锚索失效是触发滑坡的主要原因。

图7 稳定性分析结果Fig.7 Stability Analysis Results of Slope

4 结论

结合深圳某边坡顺层滑坡的实例，分别对边坡饱和状态、锚索失效状态以及同时考虑饱和与锚索失效状态的3种工况进行了边坡稳定性极限平衡分析，深入探讨了本次滑坡的原因，得到了以下结论：

⑴层间构造软弱夹层力学性质差，在水的浸泡下抗剪强度指标急剧下降，引起边坡稳定安全系数降低，表明连续降雨，边坡排水不畅，雨水下渗是本工程成生滑坡的重要影响因素。因此，边坡治理过程中应加强对“水”的防治，避免大气降水直接渗入边坡，必要时可对坡面进行封闭。

⑵预应力锚索失效后边坡稳定安全系数显著降低，结合本工程滑坡前、后锚索的实际破坏形态，表明预应力锚索施工质量也是诱发滑坡的重要因素。因此，边坡设计、施工时应注重保证预应力锚索的耐久性，特殊部位应当加强工程措施，重点设计，精细施工。

⑶本文结合工程实际情况分析了深圳地区某粉砂岩地层顺层滑坡的成生原因，表明边坡工程作为永久性工程（设计使用年限一般为50年），应当完善养护与管理措施，保障边坡工程措施的长期效果。