衡东县蓬源镇云集村22组滑坡成因机制分析及稳定性评价

潘琦,祝兵,陈微,周倩,刘韧

湖南省核工业地质局三○六大队，衡阳 421008)

滑坡是常见的地质灾害类型，目前国内外学者针对不同滑坡的成因机制、稳定性评价以及防治措施等进行了大量研究[1-15]。

衡东县蓬源镇云集村 22 组西侧斜坡，于2019年7月8日发生明显滑动，滑坡导致斜坡后缘出现多条贯通性裂缝，滑坡前缘右侧挡土墙损毁，前缘中部挡土墙前移挤压房屋导致房屋开裂，损毁坡脚挡土墙70 m，直接经济损失10万元，滑坡威胁12户47人、房屋66间，潜在经济损失380万元。山体连续滑坡给当地村民们的生命财产安全生活带来了极大的威胁。本文利用极限平衡方法对云集村滑坡，分2种工况进行了稳定性研究，最后结合相关理论提出滑坡防治措施。

1 地形与地质条件

滑坡位于衡东县蓬源镇云集村，属侵蚀、剥蚀丘陵地貌，滑坡所在山体大致呈阶梯状，西高东低，滑坡位于山体东侧，山体最高点海拔141.50 m，最低点海拔103.06 m，相对高差38.44 m。植被较发育，以杉树、竹林为主夹少量灌木，坡体、坡脚多为第四系残坡积层覆盖，坡体左侧坡脚开挖陡坎处见全风化页岩出露。滑坡区地势由西向东逐步下降，一般坡度为25°～35°，局部形成陡坎，坡顶及坡脚地势相对平坦。滑坡区主要出露地层为第四系全新统(Q4)紫红色粘土、二叠系下统栖霞组(P1q)紫红-灰白色页岩及石炭系下统大塘阶梓门桥段(C1d3)青灰色灰岩等。

场区内地质构造条件简单，勘察场地及周边无活动性断裂通过，地质构造相对稳定。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)可知，本区地震动峰值加速度为a=0.05 g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，相应于《中国地震烈度区划图(1990年版)》(1∶400万)地震基本烈度为Ⅵ度。据《湖南省地壳稳定性分区图》，衡东县位于湘东南较稳定-稳定区。

滑坡区及其附近地下水类型为松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和岩溶裂隙水3种。据访问组勘察到该地段建筑周边地下水为天然无化学污染源，按《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009版)的规定有关周边地质调查资料作为评价质量指标，结合实际科学试验研究成果、区位调查资料及当地治理实践经验，该项施工目的周边地下水污染可以对钢筋砼结构建筑主体结构及其他钢筋混凝土结构中的硬质钢筋基体产生轻微化学腐蚀。

滑坡区人类工程活动主要为削坡建房。对于原有的山坡脚体进行土石方开挖,人为造成了陡峭的山坡面,破坏了山体本身原有的平整性和稳定。在暴雨等因素的影响下容易失稳发生地质灾害。滑坡区人类工程活动较强烈，特别是削坡建房活动对滑坡的影响较大。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡地貌形态及边界特征

滑坡所在山体大致呈南北走向，覆盖层厚度较厚，多为残坡积层，其下主要为全风化页岩，斜坡左侧坡脚开挖处见全风化页岩出露，未见灰岩出露。滑坡体植被较发育，主要为杉树、竹林夹少量灌木。该滑坡由2个主滑坡体(H1、H2)及2个副滑坡体(H3、H4)组成(见图1)。

Q4el+del.第四系残坡积层;Q4del.第四系滑坡堆积体；H2.滑坡体编号;1.孔号滑坡周界；3.推测周界；4.裂缝及编号；5.剖面线及编号；6.取土、取水标贯钻孔；7.取土标贯钻孔图1 滑坡区工程地质平面图(比例尺1∶500)

H1：位于斜坡东北部，滑坡平面形态上呈圈椅状。前缘高程103.13 m，后缘高程122.00 m，最大相对高差约18.87 m左右，坡度25°～35°，滑坡隐患体宽约60 m，纵长约40 m，滑体平均厚度约6.0 m,滑坡体体积约1.44×104m3，滑坡主滑方向71°。滑动面位于全风化页岩内，滑坡属于小型浅层牵引式土质滑坡。滑坡左缘以滑坡形成的裂缝为主，右缘位于H2滑坡体内部，受H2滑坡影响边界不可见，后缘以滑坡壁及拉裂缝确定，前缘剪出口以前缘坡脚陡坎确定，总体情况来看，整个滑坡的周界比较明显，滑坡前缘建筑物主要为居民点。目前坡体稳定性差，暴雨时极有可能再次形成滑坡。

H2：位于斜坡西南部，滑坡平面形态上呈圈椅状。前缘高程103.06 m，后缘高程119.00 m，最大相对高差约15.94 m左右，坡度25°～35°，滑坡隐患体宽约48.0 m，纵长约35.0 m，滑体平均厚度约6.0 m,总体积约1.008×104m3，主滑方向71°。滑动面位于全风化页岩内，滑坡属于小型浅层牵引式土质滑坡。滑坡左、右缘以滑坡时所形成的裂缝确定为主，后缘以滑坡壁及其他拉裂缝确定,前缘剪出口以前缘坡脚的陡坎确定，总体情况来看，整个过程中滑坡周界较为明显，滑坡前缘建筑物主要为居民点。目前坡体稳定性差,暴雨时极有可能再次形成滑坡。

H3：位于斜坡前缘左侧，滑坡平面形态上呈圈椅状。滑坡体面积及体积较少，滑坡隐患体宽约10.0 m，纵长约9.0 m，滑体平均厚度约2.0 m，总体积约180 m3，主滑方向71°。主要受H1滑坡影响产生的小滑坡。滑动面位于全风化页岩内，滑坡属于小型浅层牵引式土质滑坡。滑坡的周界以下挫面形成裂缝及滑坡下挫面确定，前缘剪出口以前缘和坡脚的陡坎确定，整个滑坡的周界比较明显，滑坡前缘建筑物主要为居民点。

H4：位于斜坡前缘，滑坡平面形态上呈圈椅状。滑坡体面积及体积较少，滑坡隐患体宽约25.0 m，纵长约8.0 m，滑体平均厚度约3.0 m，总体积约600 m3，主滑方向71°。主要受H1滑坡影响产生的二次滑坡。滑动面位于全风化页岩内，滑坡属于小型浅层牵引式土质滑坡。滑坡的周界以下挫面形成裂缝及滑坡下挫面确定，前缘剪出口以前缘和坡脚的陡坎确定，整个滑坡的周界比较明显，滑坡前缘建筑物主要为居民点。

2.2 滑坡物质组成及结构特征

(1) 滑体

②全风化页岩(P1q)：黄褐-红棕色，可塑-硬塑，稍湿-湿，主要由页岩风化而成，局部可见未风化完全的页岩残块。无任何摇震化学反应，土芯外观及表面光滑，干硬粘土强度高，韧性好，层厚4.30～6.00 m。

(2) 滑带

(3) 滑床

滑床总体呈圆弧状，由厚层土坡在剪应力作用下沿最大剪力带发生剪切破坏变形而成，滑床坡角一般20°～35°。滑床揭露主要地层为全风化页岩(P1q)：黄褐-红棕色，可塑-硬塑，稍湿-湿，主要由页岩风化而成，局部可见未风化完全的页岩残块。无摇震反应，土芯外表面光滑，干硬强度大，韧性好。该层所有钻孔皆有揭露，厚度4.3～6.0 m。

2.3 滑坡变形特征

2019年7月8日受持续强降雨影响，坡体发生初次变形。根据现场调查，结合贯穿性裂缝分析滑坡体分为4个部分：H1、H2、H3、H4，其主要变形特征如下：

H1：滑坡体目前仍处于不稳定状态，从滑坡发育的时代来讲，该滑坡属于新滑坡，滑坡的近期变形仍处于蠕动变形阶段。主要变形特征是:滑坡后缘出现发育性的拉张和裂缝，缝宽5～ 30 cm，且仍在发展变化中；坡体下错为多级台阶，相对高差0.1～0.5 m。滑坡前缘挡土墙前移挤压房屋，位于滑坡体前缘的房屋受滑坡影响，墙壁开裂变形明显(见图2、图3)。

图2 H1滑坡体后缘下挫面

图3 H1滑坡体前缘屋墙开裂

H2：滑坡体目前仍处于不稳定状态，从滑坡发育的时代来讲，该滑坡属于新滑坡，滑坡的近期变形仍处于蠕动变形阶段。近期变形特征为：滑坡后缘发育拉张裂缝，缝宽5～20 cm，且仍在发展变化中；坡体下错形成多级台阶，相对高差0.5～2.3 m。滑坡前缘挡土墙损毁(图4、图5)。

图4 滑坡体后缘下挫面

图5 滑坡体后缘H1、H2交叉裂缝

H3：滑坡体规模小，目前已趋于稳定状态，其变形特征为：滑坡后缘发育拉张裂缝，缝宽3～10 cm；坡体后缘下挫形成错台，相对高差0.5～1.2 m(图6)。

图6 H3滑坡体后缘下挫面

H4：滑坡体紧靠房屋，规模小，目前已趋于稳定状态，其变形特征为：滑坡后缘发育拉张裂缝，缝宽2～5 cm；坡体后缘下挫形成错台，相对高差0.1～0.3 m(图7)。

图7 H4滑坡体后缘下挫面

3 滑坡成因机制分析

3.1 地形地貌因素

研究区为丘陵剥蚀侵蚀地貌，滑坡体最高点海拔141.50 m，最低点海拔103.06 m，高差达38.44 m。地形一般坡度为25°～35°，地形坡向垂直于人工切坡断面，并形成了陡坡，对山坡面上的岩土体稳定不利。

3.2 岩土性因素

根据现场建设工程中的地质调查测绘与勘察成果数据资料，研究区内第四系残坡积层及全风化页岩厚度大，由于地表水不断渗入，地表松散岩土体长时间接受降雨渗透，遇水后易软化分散，软的岩土体在地下水作用下，抗剪强度降低，形成软弱结构面，且全风化页岩主要由粘土构成，该层吸水会膨胀，利于斜坡上的土体沿最大剪力带发生剪切变形形成滑坡。

3.3 降雨因素

衡东县蓬源镇属亚热带湿润季风气候，雨量充沛，从2019年7月以来连续降雨，大气降水和地表水沿斜坡渗透地下，雨水的连续入侵大大增加了地下斜坡体的自重和坡体下滑运动能力，坡体的平滑稳定性也随之变差。大量的强降水富集构成了水力贯通面，一旦贯通面形成，地下水富集会直接导致水力贯通面附近的基层土壤土质发生过度软化、饱和，致抗剪强度降低，容易造成坡体失稳下滑。由于整个滑坡体前缘建筑的连续施工以及建房的连续开挖，坡体的稳定性受到影响，且后缘发育拉张裂缝，因此大气降雨更容易汇聚、入渗，整个滑体易沿软弱层产生滑移。因此降雨是诱发滑坡的主要因素。

3.4 人类活动因素

据我们的调查走访及现场实地勘察，区内人类工程活动较强烈，主要如开挖坡体建房，原始地貌被改变，人工切坡造成滑坡形成了临空面，为滑坡的变形提供了势能条件；斜坡后缘人工修建一条排水沟，排水沟无衬砌，为滑坡雨水下渗提供了地势条件，最终加速了滑坡的变形。

4 滑坡的稳定性分析评价

4.1 计算剖面

本次滑坡勘查选择有代表性的1-1′、3-3′ 剖面为计算剖面，各剖面的布置情况详见平面图(图1、图8)。

Q.第四系；dl+el.残坡积；C1d3.石炭系下统；P1q.二迭系下统;1.页岩；2.黏土；3.灰岩；4.中风化；5.强风化；6.全风化；7.滑面及滑动方向；8.裂缝；9.地层分界线；10.全-强风化分界线图8 1-1′工程地质剖面图(比例尺1∶250)

4.2 计算工况

滑坡稳定性计算及滑坡推力计算，其目的是为滑坡在不同工况条件下的稳定性评价及滑坡防治提供设计依据。计算荷载考虑滑体自重、地表荷载、暴雨、动荷载、地震等因素。按《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T0219-2006)，滑坡治理根据其危害对象程度及潜在经济损失，滑坡稳定性计算工况、荷载组合及抗滑稳定安全系数见表1。

表1 滑坡稳定性计算工况、荷载组合

4.3 计算方法

根据施工场地的土体结构特点，工程的地质、水文等地理条件，结合了类似施工场地的实践经验以及其对于边坡过程中可能造成的失稳模式，其坡体发生滑动破坏的模式呈圆弧状，故本工程边坡按极限平衡法中瑞典圆弧法进行边坡稳定性计算。计算模型见下图9所示。

图9 瑞典圆弧法计算简图

边坡稳定性系数按下式计算：

Ks=∑Ri∕∑Ti

Ni=(Gi+Gbi)cosθi+Pwisin(αi-θi)

Ti=(Gi+Gbi) sinθi+Pwicos(αi-θi)

Ri=Nitgφi+cili

式中,Ks为边坡稳定性系数；ci为第i计算条块滑动面上岩土体的粘结强度标准值(kPa)；φi为第i计算条块滑动面上岩土体的内摩擦角标准值(°)；li为第i计算条块滑动面长度(m)；θi，αi为第i计算条块底面倾角和地下水位面倾角(°)；Gi为第i计算条块单位宽度岩土体自重(kN/m)；Gbi为第i计算条块滑体地表建筑物的单位宽度自重(kN/m)；Pwi为第i计算条块单位宽度的动水压力(kN/m)；Ni为第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力(kN/ m);Ti为第i计算条块滑体在滑动面切线上的反力(kN/m)；Ri为第i计算条块滑动面上的抗滑力(kN/m)。

4.4 计算结果及评价

滑坡各剖面稳定系数见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果表

通过瑞典圆弧法分别计算滑坡1-1′、3-3′剖面的稳定系数，可以得出如下结论：剖面1-1′在工况1(天然)条件下，为欠稳定状态；在特殊工况2(自重+暴雨)条件下，为不稳定的状态；剖面2-2′在工况1(天然)条件下，为基本稳定的状态；在工况2(自重+暴雨)条件下，为不稳定的状态。滑坡体在降雨条件下，随着大量雨水入渗，滑带的抗剪能力和强度会急剧下降，下滑能力增大，抗滑能力减小，坡体稳定性大大降低；滑坡稳定性分析计算已进一步验证了这个情况。因此，该滑坡还有待治理和加固。

5 滑坡防治建议

经过现场勘查，该滑坡已经影响坡脚居民点村民及建筑物的安全。滑坡治理的设计思路是：采用截排水工程+削方减载工程+坡脚桩板墙工程+监测工程相结合进行防护。

(1) 截排水工程：在滑坡体周界外围修一条截水沟。

(2) 削方减载工程：对不稳定边坡进行削坡，减小坡顶荷载，放缓坡度，从而提高边坡的稳定性。

(3) 桩板墙工程：在坡体前缘布置桩板墙工程进行支挡。

(4) 长期监测。

6 结论

本文以衡东县蓬源镇云集村22组滑坡为研究对象，对滑坡所处的地质地貌条件以及滑坡体的基本特征进行研究的基础上，结合试验，利用极限平衡方法对云集村滑坡，分2种工况进行了稳定性研究，提出滑坡防治措施，主要认识如下：

(1) 云集村22组滑坡位于村西侧斜坡，滑坡体宽约 100.0 m，纵长约 40.0 m，平均厚度约 7.0 m，滑坡总体积约 2.8×104m3，主滑方向 71°，为小型浅层牵引式土质滑坡。

(2) 云集村22组滑坡在天然工况下，为欠稳定状态；在暴雨工况下，为不稳定状态。因此，对该滑坡需采取相应措施进行综合防护，避免造成人员财产损失。