黄土—铝质泥岩接触面滑坡成因及稳定性评价

刘 宁 宁

(山西省勘察设计研究院有限公司，山西 太原 030013)

1 工程概况

拟建吕梁某合金铝项目厂外氧化铝输送系统位于岚漪河南侧，地貌单元属于黄土高原梁峁区，山顶呈圆峁状，山梁呈波浪式，近南北向分布。山梁两侧为冲沟及其支沟，厂外氧化铝输送系统4号～6号转运站段存在一古滑坡群[1]。山梁两侧形成的深切沟谷横截面上游多呈“V”字形，个别沟谷下游呈“U”形，树枝状冲沟极其发育，沟谷两侧坡度为20°～60°之间，局部地段可达80°以上，地形起伏较大，总体地势呈南高北低。沟谷最低标高为880.0 m，峁顶最高标高1 006.0 m，相对高差为126.0 m。

2 滑坡岩土构成及岩性特征

滑坡体岩性主要由①层粉质黏土、②层卵石、③层粉质黏土、④层铝质泥岩以及⑤层粉质黏土构成。①层粉质黏土、②层卵石、③层粉质黏土主要成因是由于滑坡蠕滑过程中后缘向前推移错落堆积形成；④层铝质泥岩为灰白～灰绿色，富含氧化铝，受水浸湿后软化。该层较连续，产状为倾向270°，倾角7°～8°。

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡形态特征

根据外业调查，滑坡平面形态呈扇形，在空间上形成圈椅状，该滑坡群是由5个多级滑坡组成。滑坡群主滑方向约270°，最大滑距约27.0 m，主轴最长约140 m，宽度约250 m，滑坡群面积约23 495 m2，滑体厚度约2.0 m～18.0 m，滑坡总体积约21×104m3，在断面形态上表现出台阶状。滑坡群周界明显，滑坡从坡面剪出，向前推移距离较远[2]。H2，H3，H4，H5(如图1所示)滑坡滑动面位于铝质泥岩层，H6滑坡滑动面位于粉质黏土层[3,4]。滑塌体冲沟发育，具典型的双沟同源、溯源侵蚀特征。

3.2 滑坡体特征

根据勘探资料及野外调查，滑坡体主要由第四系全新统崩坡积物粉土、粉质黏土及卵石构成，H2滑动面上部土体较为破碎，下部土体较为完整，滑体在剖面形态上呈多级台阶状，H3滑坡坡体上出现卵石反翘现象。总体来说，H2，H3，H4，H5，H6滑坡变形处于蠕变状态。

3.3 滑动面(带)特征

根据本次勘察结果，H2，H3，H4，H5滑坡滑动面位于第④层铝质泥岩层，H6滑坡滑动面位于下部1.0 m为铝质泥岩的③层粉质黏土层。铝质泥岩层层厚12 cm～20 cm，滑面倾向总体为270°左右，滑面坡度介于6°～8°之间。

探槽揭露滑面附近土体含水量较高。TC1(H2)滑面埋深4.2 m，滑面特征为滑面位于铝质泥岩层中，滑面附近土体较为破碎，滑面有光泽，擦痕明显。TC8(H6)滑面埋深7.8 m，滑面特征为滑面位于粉质黏土层中，滑面下部1.0 m为铝质泥岩；滑面光滑有光泽，擦痕明显。各探槽揭露情况见图2，图3。

3.4 滑床特征

滑床与滑动面相互依附，滑床为新近系上新统棕褐色粉质黏土，土质坚硬，结构面发育，结构面倾向255°～265°，倾角6°～10°，属顺向坡。该层粉质黏土上部为12 cm～20 cm厚铝质泥岩，下部为半胶结卵石，滑坡体沿铝质泥岩层表面向下滑动。

3.5 滑坡后缘特征

滑坡后壁岩性组成主要为粉质黏土及厚层卵石，后壁高约42 m，后壁坡向约270°，坡度约35°～52°，由于坡顶崩塌体的堆积，H2，H3滑坡后壁较缓，H4，H5，H6滑坡后壁较陡立，卵石裸露。据现场调查，该滑坡为古滑坡，滑坡后壁较难找到明显擦痕。后壁与滑体交界部位南北向裂缝被崩塌体覆盖，整个交界部位土体向下凹陷。

3.6 滑坡前缘特征

H2，H3，H4，H5，H6滑坡前缘岩性组成是粉质黏土，根据探槽揭露情况，从断面形态上来看滑带在前缘沿铝质泥岩产状延展，地层剪出口高于滑坡前路面3 m～13 m，剪出方向具有顺向的地层倾向特征，剪出口产状为270°∠7°。

3.7 滑坡体裂缝分布特征

本次勘察滑坡体裂缝较为发育，裂缝主要分布于滑坡H2，H3，H4，H5，H6后壁与滑体交界部位，从现场勘察及地质资料分析，该裂缝群平行且近南北向展布，属于张拉型裂缝[5]，宽度较宽，该裂缝群表面被坡顶崩坡积物覆盖，后缘平台被切割成多级小台坎。

3.8 滑坡规模及分类

根据GB/T 32864—2016滑坡防治工程勘查规范第6.1节划分标准，该滑坡体积约21×104m3，属中型滑坡；滑动面埋深最大为18 m，属中层滑坡；运动形式为推移式滑坡。

4 滑坡稳定性评价

4.1 定性分析

从滑坡地形、地貌及工程岩土性质分析，H2，H3，H4，H5，H6滑坡后缘壁张拉裂缝较为发育，滑动面为铝质泥岩层，该层层厚12 cm～20 cm，滑面倾向总体为270°左右，滑面坡度介于6°～8°之间。滑动面上部土体较为破碎，下部较为完整，滑体在剖面形态上呈多级台阶状。滑床与滑动面相互依附，滑床为新近系上新统棕褐色粉质黏土，土质坚硬，结构面发育，结构面倾向255°～265°，倾角6°～10°，属顺向坡。勘察期间，探槽揭露滑面附近土体含水量较高，滑面光滑有光泽，擦痕明显，指向滑动方向。因此，H2，H3，H4，H5，H6滑坡当前处于蠕变状态，随着地表水的下渗，滑面会继续软化[6]，仍会缓慢地发生滑动。总体认为，滑坡体处于基本稳定状态。在人工扰动[7]等外界因素诱发作用下，滑坡复活可能性较大。

4.2 定量计算

4.2.1 计算方法

该段滑坡为黄土滑坡，滑动面主要沿下覆铝质泥岩、粉质黏土展布，为折线形滑动面。根据GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范附录A及条文说明第5.24条，对该滑坡采用传递系数法隐式解进行整体稳定性定量评价和推力计算。

4.2.2 计算荷载组合与计算工况

1)荷载组合。

a.自重。自重为坡体岩土体的自重。b.地下水作用力。根据对水文地质条件的调查，滑坡地下水类型主要为上层滞水。上层滞水分布极不均匀，以天然降水为主要补给来源，以泉水的形式排泄，出露于下部卵石层或沟底卵石冲积物中。滑面以上未发现地下水。稳定性计算时不考虑水的渗流力对滑坡稳定性的影响，对于水的因素只考虑增加滑体容重和削弱滑动带抗剪强度[8]。

2)工况组合。

根据GB/T 38509—2020滑坡防治设计规范对该滑坡分为以下两种工况进行分析：a.工况一：自重；b.工况二：自重+暴雨或连续降雨。

4.3 计算参数的选取

滑坡土体天然重度采用室内试验指标统计的平均值，土体饱和重度通过计算确定，计算公式：ρsat=(ds+e)/(1+e)×ρw。

滑面强度参数取值根据土工试验值及反算综合[9]确定。计算工况一时，取天然重度、天然内摩擦角、天然内聚力；计算工况二时，取饱和重度、饱和内摩擦角、饱和内聚力。滑带附近含水量较高，本次计算过程中天然状态和饱和状态抗剪强度指标接近。滑坡滑面c,φ值建议值表见表1。

表1 滑坡滑面c，φ值建议值表

4.4 稳定性计算结果

选取滑坡H2—H2′，H3—H3′，H4—H4′，H5—H5′，H6—H6′剖面进行计算，评价结果为工况一条件下，H2—H2′，H3—H3′,H4—H4′,H5—H5′剖面稳定系数1.05≤Fs<1.35，处于基本稳定状态，H6—H6′ 剖面稳定系数Fs<1.00，处于不稳定状态；工况二条件下，5个剖面稳定系数Fs<1.00，均处于不稳定状态。

5 结论

1)拟建吕梁某合金铝项目厂外氧化铝输送系统滑坡滑床为新近系上新统铝质泥岩，该层表层微风化，具有遇水易泥化、不透水性的特征，其抗剪强度遇水后迅速降低，是滑坡形成的物质基础。2)粉质黏土—铝质泥岩是古滑坡的滑带，滑坡形成机制为地下水渗透到基岩表面并在基岩面停滞形成一个隔水层，大大降低了接触面土体的抗剪强度，当抗剪强度小到不至于抵抗下滑力的时候，基岩接触面的黄土体就会沿着基岩面发生滑动，最终导致滑坡的发生。3)通过定性分析与定量评价，H2，H3，H4，H5，H6滑坡当前处于蠕变状态，随着地表水的下渗，滑面会继续软化，仍会缓慢地发生滑动。4)自重+暴雨或连续降雨工况条件下，滑坡处于不稳定状态，可采取抗滑桩或锚杆格构进行治理。