周家坝高垭口滑坡特征及形成机制、稳定性分析

袁兆平 陈思尧 朱国宝 杨剑红

（四川省地质矿产勘查开发局区域地质调查队，四川 成都 610213）

周家坝高垭口滑坡位于四川省资阳市安岳县城北东石桥街道秀才社区1组岳阳河右岸周家坝高垭口，属浅表层牵引式土质滑坡。该滑坡地貌单元为浅丘地貌，地形起伏不大，植被发育情况较好，斜坡结构类型为土质斜坡，下部出露的地层为侏罗系上统的遂宁组，岩性以紫红色粉砂质泥岩为主。该滑坡受降雨和人类工程活动等多重因素影响容易引发地质灾害，共威胁9户32人，威胁财产138余万元，威胁乡村道路40余米，灾情等级属中型。该滑坡现状处于破坏阶段，目前滑坡状态不稳定，危险性较大，在区域上属于较为典型的红层浅层滑坡，具有较大调查研究价值。目前已开展治理工程勘查设计工作，通过对该滑坡的调查研究，指导该地区此类滑坡的防治工作。

1 滑坡基本特征

周家坝高垭口滑坡中心坐标为北纬30°7′38.4″，东经105°23′52.7″，经乡村道路可达，交通较方便。距安岳县城区约6.5km。滑坡分布于236m～356m高程段，相对高差约20m，总体剖面形态呈上陡-下缓，坡度6°～45°，平均坡度约22°左右，坡面植被覆盖率高。

该处滑坡于2018年雨季发生滑动，导致一户房屋开裂，2020年7月25日因降雨滑坡加剧下滑，造成多间房屋破损、道路垮塌。直接威胁9户32人生命财产安全，威胁房屋36间。目前，滑坡危险区内所有人员均已撤离。

该滑坡面积约3500km2，平面形态呈舌形，主滑方向为284°，前缘宽约80m，滑坡纵向轴长约50m，总面积约3500m2，滑坡体土体厚度2.5m～10.3m，平均厚度约为6m，滑坡体体积约2.1万m3，属浅表层小型牵引式土质滑坡[1]，见图1。

图1 周家坝高垭口滑坡平面示意图

滑坡前缘以岳阳河右岸为界，滑坡后缘边界位于乡村道路以东约10m处，滑坡后缘裂缝发育，下错明显，错距最大可达1.5m；中部可见多处隆起，隆起高度0.25m～0.5m不等，另外可见多处裂缝，裂缝延伸长度约0.9m～6m、宽约0.08m～0.3m；左、右以滑坡形成的裂缝发育而成的微冲沟为界，如图2和图3所示。滑坡体变形迹象强烈，已发生明显滑动，导致中部3间民房不同程度开裂破损，滑坡边界剪切、拉张裂缝发育。

图2 滑坡后缘拉账裂缝特征

图3 滑坡右侧裂缝特征

滑坡主要由残坡积堆积体组成。根据野外实地勘察，结合勘查工程以及岩土样的取样测试成果，确定该滑坡存在剪出口仅有1个。

2 滑坡结构特征

滑坡体位于三叠系上统遂宁组地层上的第四系残坡积物层，斜坡属土质斜坡。滑坡滑带下部均为紫红色薄层状泥岩、粉砂岩，产状较稳定，倾向东，倾角约2°～3°，节理裂隙较发育。

滑体：钻探揭露滑体厚度为2.5m～10.3m，滑坡平均厚度约6m。钻探揭露滑塌体特征，其纵向表现为后缘稍薄，前缘较厚，横向表现为两侧较薄，中部较厚，表现出典型的牵引式滑坡体特征。滑体物质主要由粉质黏土、黏土夹少量碎石等组成。黏土为紫红色，表层含植物根系常呈深灰色、灰紫色，稍湿，可塑，中密。碎块石含量少，分布不稳定，局部可达10%～15%，棱角状，直径一般约为5mm～12mm，极少部分为20mm～30mm，碎石与黏土结合紧密度一般。该层岩土体构成了滑坡体。

滑带：根据钻探揭露及调绘结果分析，滑坡后缘及左前缘、中部等变形明显，滑坡体边部界线内侧呈明显的下错及拉张变形特征，钻孔所揭露岩芯均可见较为清晰的滑带土特征。滑坡滑面为第四系残坡积物与下伏三叠系上统遂宁组基岩的接触面，整体呈现滑体厚度中间和前缘厚，侧缘和后缘薄的特征。

3 滑坡体变形特征

根据现场调访，2017年滑坡前缘农田内污水管道修建，管沟开挖深约6米、宽约3米，管道埋置后虽及时回填，但夯实不够，加之后期管道有漏水现象（及时进行了相应的维修处理），半年后即2018年发生滑坡，造成3户房屋多处裂缝，地面裂缝宽约0.12m～0.18m，局部下沉0.5m。2020年7月-8月雨季，在持续的降雨诱发下，滑坡进一步加剧活动，导致位于滑坡中部的3处房屋发生不同程度损毁，临近滑坡的部分房屋出现开裂情况。

滑坡边界裂缝发育，裂缝剖面呈“V”字形，地表处最宽，向下逐渐收敛闭合。其中后缘顶部边界裂缝，地表处宽0.1m～0.2m，下错高度0.7m～1.5m；右侧边界裂缝地表处宽约0.23m～0.45m，下错约0.8m～0.9m；左侧边界裂缝地表处宽达0.05m～0.3m，下错约0.3m[2]。

滑坡体内部，发育多条拉张裂缝，裂缝多呈近直线的弧线形，走向总体呈南北走向，L2长约7m～8m，裂缝宽度约0.3m～0.5m，可见深度约0.4m～0.6m；裂缝L6长约3m～4m，裂缝宽度0.08m～0.25m，可见深度约0.3m～0.6m；裂缝L7长约4～6m，裂缝宽度约0.1m～0.3m，可见深度约0.4m～0.7m；裂缝L8长约3m～4m，裂缝宽度约0.15m～0.35m，可见深度约0.3m～0.7m[3]。

根据钻探工程控制以及岩样试验成果，参考钻孔柱状图RQD（岩石质量指标）数值，确定风化带厚度约0.7m～2m。

4 滑坡形成机制分析

周家坝高垭口滑坡由于先前房屋修建进行了削坡拓基建房，形成了局部陡坡，同时，滑体物质成分主要为碎石土，结构较松散，自身稳定性较差，利于降雨及地表水下渗。此外，前缘污水管道管沟开挖等破坏了原有堆积体的结构，导致前部牵引后部土体缓慢蠕动，在两侧形成剪切裂缝，后部形成垂直于滑动方向的拉张裂缝。

后期在持续降雨条件下，导致地下水位上涨，雨水的入渗加重了土体自身容重，降低了土体的抗剪强度，加之地下水位上涨使底部含碎石黏土饱水软化，导致滑坡加剧，经过一段时间的浸润，前部土体牵引后部土体向前蠕动，首先在坡脚形成塑性压缩区，剪应力集中，前部向临空方向发生推移剪出，其次后部形成下错拉裂缝，裂缝贯通后，降雨导致土体抗剪强度急速降低，最终导致局部失稳，发生滑坡[4]。

5 滑坡稳定性评价

根据滑坡的孕灾条件和形成机制、诱发条件，该滑坡稳定性计算与分析采用三种工况进行：工况一，天然工况（即自重）；工况二，暴雨工况（即自重+暴雨）；工况三，地震工况（即自重+地震）。

5.1 计算方法

滑坡类型主要为松散堆积体沿着粉质黏土、黏土与下伏基底侏罗系上统遂宁组紫红色泥岩、砂质泥岩的接触面滑动的土质滑坡，根据勘探剖面，滑面近似折线，因此本次稳定性计算按照《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T0219-2006）和《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）的有关规定，采用传递系数法对滑坡进行稳定性评价和推理计算[5]，剩余下滑力计算按传递系数法。

传递系数法的计算公式如下。

式中：Kf为稳定性系数；Rn为总抗滑力（kN/m）；Tn为总下滑力（kN/m）；Wi为计算i条块自重与建筑等地面荷载之和（kN/m）；Ci为第i条块内聚力（kPa）；hiw为第i条块坡降（m）；φi为第i条块内摩擦角（°）；Li为第i条块滑动面长度（m）；αi为第i条块滑面倾角（°），反倾时取负值；βi为第i块地下水流向，一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值（°），反倾时取负值；A为地震加速度（单位：重力加速度g）；ψj为第i块段剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数（j=i）；RDi为第i块地下水渗透压力产生的垂直滑面分力（kN/m）；TDi为第i块地下水渗透压力产生的 平行滑面分力（kN/m）；γw为水的容重（kN/m3）；γU为孔隙压力比。

剩余下滑力计算公式如下。

式中：Ei-1第i-1条块的剩余下滑力（kN/m），作用于分界面的中点；αi为第i条块滑面倾角（°）；K为滑坡推力安全系数，取值K=1.02、1.05、1.10，分别对应3种工况。

根据库伦土压力理论，主动土压力计算公式如下。

式中：Ea为库伦主动土压力（kN/m）；H为计算墙高（m），土压力计算墙高取值为2.0m；γ为墙前土容重（kN/m³），取值为19.87；C为土体内聚力（kPa），取值8.60；Ka为主动土压力系数，计算公式如下。

式中：φ为潜在滑带土内摩擦角（°），取值为13.76°；δ为外摩擦角（°），取值δ=φ/2；ε为墙背倾角（°），取值0°；β为墙后坡度（°），取0°。

5.2 计算参数选择

根据室内试验成果和反演取得的参数，考虑坡体物质结构、各种试验条件及方法的局限性，结合经验综合确定滑坡的稳定性和推力计算中潜在滑带土的抗剪强度参数见表1。

表1 潜在滑带土抗剪强度参数综合取值表

5.3 滑坡推力及稳定性系数计算结果

根据确定的计算参数和计算模型，对该滑坡在天然工况、设计工况和校核工况分布进行稳定性和剩余下滑力计算[6]，综合考虑到地质环境条件，安全系数按天然工况1.10、暴雨工况1.05及地震工况1.02计算，滑坡稳定性系数和推力计算、前缘主动土压力计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算成果汇总表

5.4 滑坡稳定性综合评价

按照《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）规定，滑坡稳定状态根据滑坡稳定系数的划分标准，结合滑坡稳定性宏观判断及滑坡稳定性计算分析[2]，综合评价周家坝高垭口滑坡稳定性见表3。

表3 滑坡稳定性评价一览表

6 结论

通过对周家坝高垭口滑坡的勘查研究，得出以下结论，并提出建议。1）周家坝高垭口滑坡是沿第四系残坡积层与下伏三叠系上统遂宁组地层基岩接触面滑动的浅表层牵引式土质滑坡。平面形态呈舌形，前缘宽约80m，滑坡纵向轴长约50m，总面积约3500m2，滑坡体土体厚度为2.5m～10.3m，平均厚度约为6m，滑坡体体积约为2.1万m3，规模为小型。边界清晰，裂缝发育，变形强烈，在区域上较为典型。2）周家坝高垭口滑坡由于先前削坡拓基建房、污水管道管沟开挖等人类工程活动，因此为前期蠕动提高了有利条件。由松散碎石土组成的滑体，自身稳定性较差，在降雨及地表水不断下渗情况下，导致前部牵引后部土体缓慢蠕动。2020年7-8月，在强降雨情况下，雨水的入渗加重了土体自身容重和饱水软化、降低了土体的抗剪强度，导致前部土体牵引后部土体向前蠕动加剧，最终导致该滑坡失稳，活动加剧。3）周家坝高垭口滑坡目前处于基本稳定状态，但在持续强降雨作用下，继续产生局部变形的可能性较大。经稳定性评价结果得知：该滑坡在天然工况下，处于基本稳定状态；在暴雨工况下，有欠稳定状态的趋势；在地震工况下，处于基本稳定状态。4）周家坝高垭口滑坡目前整体处于基本稳定状态，不会产生大规模的整体滑坡变形，但在持续强降雨作用下，可能再次发生局部变形及失稳滑移，威胁较大。因此建议对周家坝高垭口滑坡采取“挡土墙+抗滑桩+排水沟”的方式进行工程治理。