堆积体滑坡典型特征分析及工程防治对策——以贵州习水县某堆积体滑坡为例

郭鹏辉， 李良勇

(1.中铁第一勘察设计院集团有限公司， 西安 710000； 2.海南大学 土木建筑工程学院， 海口 570228)

堆积体滑坡是常见的滑坡类型之一，是第四系堆积作用形成的地质体[1]，在工程扰动、降雨、地震等诱因下，沿土石界面或堆积体内部地层界线发生整体滑动，形成堆积体滑坡。程鹏翔等[2]统计了贵州省铜仁地区163例滑坡，其中有154处为堆积体滑坡，占比94.5%。据资料[3]记载，根据2003年规前勘察，三峡库区发育崩塌滑坡堆积体4 664处，表明堆积体滑坡数量众多、分布广泛。针对具体工程，探讨认识该类滑坡的典型特征、滑动机理，提出更为有效的防治措施，对工程建设有重要意义。

目前，众多学者及工程技术人员[4-20]对堆积体滑坡进行了不同程度的研究。本文以贵州某堆积体滑坡实际案例为研究对象，结合已有文献所报道的堆积体滑坡案例，整理归纳了该类滑坡的典型特征，分析滑动机理，并提出了针对该类滑坡更为有效的工程防治对策。

1 贵州某堆积体滑坡概况

1.1 工程概况

该滑坡位于贵州省习水县，滑坡全貌如图1所示。滑坡前缘为一省道，坡体上有一约3 m宽村道。滑坡整体为一斜坡地形，自然坡面约20°。总地势南低北高，高差48 m。坡面为耕地，植被较稀疏。该滑坡横向宽约50 m，纵向长约125 m，滑体平均厚约6.9 m，总方量约为3.7×104m3，为小型堆积体滑坡。2019年6月，在连续降雨的影响下，滑坡最终发生整体滑动，如图2所示。

1.2 地层岩性

图1 滑坡全貌

图2 整体失稳后的滑坡

4) 强风化泥岩(J1-2zl)：红褐色、灰褐色，原岩结构已部分破坏，主要矿物为粘土矿物，节理极发育，裂隙间可见少量泥质充填，岩芯呈碎块状-短柱状，颜色暗淡，锤击声哑，遇水易软化。局部夹薄层砂岩。

5) 中风化泥岩(J1-2zl)：棕红色，碎屑结构，层状构造，主要矿物成分为粘土矿物，该层岩体完整性较好，岩质较新鲜。

6) 中风化泥质粉砂岩(J1-2zl)：暗紫红色，粉砂状结构，薄层状构造，水平层理,夹薄层泥岩。岩石较完整,呈长短柱状，最大节长0.35 m。局部少量方解石脉充填,质硬，小刀可刻划。

1.3 水文地质

坡体内地下水赋存形式为孔隙水，坡体中部平台出露多处“水塘”，为孔隙水排泄口。坡体土体松软，局部呈饱水状态，地下水位埋深0.1 m～1 m。地下水沿坡体向下渗流，坡体下游村道一侧排水边沟中有地下水渗出。

图3 滑坡典型纵断面

1.4 气象

滑坡所处区域属中亚热带季风气候区，受季风影响特别显著，属亚热带季风气候区，年均气温13.1 ℃，极端最高34.4 ℃，极端最低-8.6 ℃。年均降水1 101.1 mm，多年单日最大降水量178.8 mm，年平均日照时数1 124.3 h，年平均相对湿度85%。

2 滑坡典型特征分析

2.1 地形地貌特征

该滑坡处于一斜坡地形，自然坡面约20°，地层倾角40°，总地势北高南低。该类地形易使降水在坡面汇集，具有明显的汇水特征，坡体含水量较大，坡体内部形成渗流。统计的已有堆积体滑坡案例如表1所示。从表1可以看出，堆积体滑坡的地形大多为单面斜坡或“V”形冲沟。

斜坡地形往往使堆积体滑坡前后缘有较大的高差，这为滑坡滑动提供必要的重力势能。从表1可见，该类型滑坡前后缘高差分布范围较大，高差越大，重力势能越大，越容易形成巨型滑坡。本文滑坡案例前后缘高差48 m，造成了3.7×104m3堆积体滑动；贵州水城县鸡场镇滑坡[10]前后缘高差高达460 m，造成了191.2×104m3堆积体滑动，巨大的能量在滑坡下游形成了约800 m的“滑移-铲刮”区，造成了重大人员伤亡和经济损失；四川汉源唐家坡滑坡[11]前后缘高差270 m，最终形成了150×104m3堆积体滑坡，损失惨重。

从表1还可知，堆积体滑坡地表植被多较稀疏，多为低矮灌木，部分高海拔地区甚至地表裸露，这类地表植被无法为坡面提供较好的保护作用，降雨对坡面多直接冲刷，并随降雨下渗量的增加，形成地下水赋存在坡体内。

2.2 滑体特征

该滑坡的滑体以碎块石土为主。从表1统计结果可知，堆积体滑坡滑体基本全部由碎块石土构成。部分学者对该类型滑坡滑体的岩土类型做了详细的调查：王维早[21]对南江县1 034个堆积体滑坡的研究得出，堆积体的岩性主要为块碎石土；汤明高等[3]通过对三峡库区396个滑坡样本研究得出，滑体92.93%为土石混合体。由此可见，堆积体滑坡的滑体一般具有较高的粗粒含量，碎块石土为常见的滑体岩土类型。

2.3 滑床及滑面特征

该滑坡的滑面为土石分界面，滑床岩性为泥岩。从表1统计结果可知，土石界面为该类滑坡的常见滑面，仅有少数案例[7-8,16]滑面在堆积体内部。滑床岩性以砂泥岩、泥页岩、泥灰岩等软质岩较为常见，灰岩、白云岩等硬质岩滑床较少。其原因为砂泥岩等软质岩较易风化，且自身含大量细颗粒，在水的作用下，极易形成力学性质极差的泥化层，促使滑坡发生滑动。文献[12]所提供的案例滑面倾角为5°，滑面极缓，但仍然发生了沿土石界面的整体滑动，说明泥化层的力学性质极差。而硬质岩滑床受水影响较小，滑面附近细颗粒含量相对较少，其稳定性较软质岩滑床更稳定。

表1 堆积体滑坡特征汇总

另外，该类滑坡的滑面上下岩土体的渗透性具有明显差异。以土石界面为滑面的滑坡中，上部滑体渗透性较强，下部基岩渗透性较差；堆积体内部滑面上下土体渗透性也具有明显差异，如文献[16]的案例滑面即为含碎石粉质粘土和粉质粘土的地层界面，含碎石粉质粘土粗颗粒含量高，其渗透性大于下部粉质粘土层。因此，具有明显渗透性差异的岩土界面均有可能发展为堆积体滑坡的滑面。

2.4 诱发因素

1) 降雨对滑坡稳定性的影响

该滑坡在2006年修建省道时，滑坡前缘发生小规模滑动，但并未整体失稳，通过修建挡墙，该滑坡保持了长时间的稳定。由此可见，省道边坡开挖并不是滑坡整体滑动的主要诱发因素。2018年，贵州省从5月份进入雨季开始，该滑坡不断发生不同程度的滑动，并于2019年6月发生整体滑动。由此可见，降雨对堆积体滑坡的稳定性影响较大。从表1滑动前发生事件的统计结果看，堆积体滑坡发生整体滑动往往伴随着降雨的发生。

表1中部分案例[7-8,13]是由边坡开挖造成的滑动，这类多为堆积体内部的圆弧滑动，相较沿土石界面滑动的堆积体滑坡，往往发生于开挖面附近，滑动范围及规模均较小，且大多数的边坡开挖仅促使堆积体滑坡进入蠕滑状态，滑坡后缘产生张拉裂缝，坡体局部呈现微变形状态，但引起堆积体整体失稳的案例较少。如文献[13]提供的堆积体滑坡案例中，在边坡开挖扰动下，后缘产生了张拉裂缝，滑坡处于蠕滑阶段，但滑面并未贯通，整体也未失稳。而较多滑坡案例显示，滑动前发生事件多为“边坡开挖+降雨”，因此，降雨是堆积体滑坡整体失稳的主要诱发因素，而边坡开挖增大了滑坡对降雨的敏感度，为次要诱发因素。

2) 累计降雨量对滑坡稳定性的影响

从对本文案例及已有文献所报道的堆积体滑坡案例降雨的进一步分析可知，降雨强度和降雨时间对堆积体滑坡的滑动也有影响。

本文的滑坡案例从2018年5月雨季开始，便发生了不同程度的变形，但直到2019年进入雨季之后2个月的时间才发生整体滑动。贵州省水城县鸡场镇滑坡[10]在6月25日、7月12日发生了2次日降雨大于60 mm的暴雨天气，但滑坡并未整体失稳，7月23日，当累计降雨量达到400 mm时，最终引发了191.2×104m3滑体的整体滑动。

由此可见，累计降雨量是影响堆积体整体稳定性的重要指标，降雨强度的大小与滑坡滑动之间并没有绝对的相关性。

累计降雨量指标对堆积体滑坡的作用机理可做如下解释：短时强降雨天气(暴雨)，累计降雨量较少，且能使地表浅层土体迅速饱和，并形成地表径流，部分降雨会通过地表径流汇入附近自然沟渠而排出滑坡体外，渗入坡体内部的雨量反而较少，加之累计降雨量有限，对堆积体滑坡的影响程度及影响范围也相对有限；持续性降雨(久雨)，累计降雨量较多，雨水下渗深度增加，影响范围较广，能够使更大范围、更深层滑体处于饱和及软化状态，从而引发大规模的堆积体滑动。但是，对于滑体厚度较薄的堆积体滑坡，短时强降雨也能够使滑体迅速达到饱和状态，从而引发整体失稳。

2.5 滑坡变形特征

该滑坡垂直滑动方向分布多条张拉裂缝。这一系列张拉裂缝的形成时间上具有先后性，越靠近滑坡前缘的裂缝越先形成，随后依次形成后序裂缝。本文堆积体滑坡于2018年5月雨季开始，滑坡前缘便发生了小规模滑动，当时滑动后缘位于裂缝L1处，滑动导致前缘省道一侧路堑墙发生鼓胀破坏，最大位移量约50 cm，在前级滑体的牵引作用下，陆续形成后缘多条裂缝，从2019年5月份开始，随着当地降雨的持续，最终发生整体滑动破坏。这种“多级”“多期次”的滑动特征是堆积体滑坡的典型特征，尤其是对于纵向长度较大的大型堆积体滑坡，这种特征更为明显。如文献[22]所报道的张家坪滑坡，其滑坡总体积达到了200×104m3，滑坡沿纵向方向呈现出明显的前、中、后3级。这种变形特征往往导致坡体地表产生多级台地，这种地形可作为野外识别堆积体滑坡各级后缘的特征之一。

3 滑坡滑动机理

根据滑坡工程地质、水文地质信息，结合上述对滑坡典型特征的分析，对该堆积体滑坡的滑动机理分析如下：

由于该滑坡所处区域为明显的汇水地形，大量降雨汇入滑坡区域。坡体主要为碎块石土，碎石含量55%～75%，渗透性强，大量降水渗入坡体内部，坡体内地下水位抬升，并形成渗流。

坡体内含水量的增大，不仅导致坡体自重增大，还造成滑面强度软化，这两者均极大地降低了滑坡稳定性。尤其是滑面附近，由于滑体和滑床渗透性差异较大，下部泥岩具有明显的隔水性，在滑面附近形成了地下水强烈活动带，致使该范围岩土体强度极大软化，从钻孔揭露成果来看，土石界面附近土体含水量大，基本成流塑状态，具体参数如表2所示。

表2 滑坡岩土基本物理力学指标

另外，该滑坡失稳与前缘挡墙泄水孔堵塞也有一定关系。挡墙泄水孔堵塞，导致坡体内部地下水无法顺畅排出，前缘滑体长期处于饱水状态，且范围逐渐扩大，导致前缘滑体阻滑力减小，进一步降低了滑坡整体稳定性。

受渗流力的增大、堆积体自重的增大、滑面强度的软化、前缘块体阻滑力的降低等因素的共同影响，最终滑坡发生整体失稳破坏。

4 堆积体滑坡防治措施

1) 排水措施

根据上述分析，水是堆积体滑坡的主要诱发因素。因此，本文滑坡案例采取了以治水为主的处治原则，如图4所示。在滑坡后缘及中部设置了多道截水沟，截水沟截面尺寸为0.6 m×0.6 m梯形排水沟，将地面汇水及时引排至滑坡范围之外。前缘挡墙墙后设置15 m长Φ110仰斜式排水管，横向间距6 m，疏排坡体内部水。通过地表、地下综合排水系统，最大程度地在短时间内降低坡体含水量，充分发挥岩土体自稳能力，有效避免了水对滑体的软化，提高了滑坡的稳定性。

2) 支挡措施

通过上述排水措施，岩土体强度参数提高至天然状态强度，如表2所示。根据传递系数法计算其整体稳定系数为1.294，整体稳定。前缘挡墙仅需考虑墙后主动土压力即可，故设置顶宽0.8 m，墙高3 m(包含埋深1.0 m)的路堑墙对滑坡前缘进行支挡。

单位：m

然而，目前的堆积体滑坡治理中仍然存在“重支挡、轻排水”的错误思路，将大规模的支挡措施作为主要防治手段，而排水仅为辅助处治措施，导致治理费用较高，而效果一般。堆积体滑坡的发生往往是水对滑体的软化所致，合理的排水措施能够有效降低岩土体的软化程度，从而减小支挡工程规模，降低处治费用。

5 结论

通过对贵州某堆积体滑坡的典型特征、滑动机理及防治措施的分析，得出如下结论：

1) 该堆积体滑坡的地形具有明显的汇水特征，单面斜坡地形是常见的堆积体滑坡地形。地表植被往往以低矮灌木为主，且植被较稀疏，无法对自然坡面起到保护作用，且易使降水下渗量增大，降低滑坡稳定性。

2) 该滑体粗颗粒含量较高，为碎块石土，具有较高的渗透性，集中降水后，易使降水快速下渗，并在坡体内部形成渗流。

3) 该滑坡的滑面为土石界面，滑面上下岩土体渗透性差异较大，由于滑面下部岩土体相对隔水，滑面附近常形成地下水强烈活动带，这导致滑面岩土力学参数极大软化。

4) 该滑坡的滑床为泥岩，泥岩本身含有大量细颗粒，在地下水作用下，易形成泥化夹层，沿土石界面滑动破坏。软质岩滑床的堆积体滑坡较硬质岩滑床的滑坡更易发生滑动破坏。

5) 结合该滑坡典型特征分析，斜坡地形、植被稀疏、碎块石土、下伏基岩为砂泥岩等典型特征可作为野外识别欠稳定堆积体的重要判别特征，并正确评估其对工程建设的影响，提前做出预防措施。

6) 降水是堆积体滑坡滑动的主要诱发因素，累计降雨量是影响堆积体滑坡稳定性的重要指标，持续性降雨往往能引发较大规模滑坡。堆积体滑坡治理应重视排水，并应重视堆积体滑坡治理的时效性，及时采取措施进行治理，避免因长期搁置而引发牵引式的多级滑动，导致更大规模的滑坡发生。