望谟平洞滑坡发育特征及稳定性分析*

郑 冰，陈寿稀，2▲，廖德武，杜艳松，潘世佳，杨雲斌

(1贵州地矿基础工程有限公司，贵州 贵阳 550081；2贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院(贵州省地矿局109地质大队)，贵州 贵阳 550018)

0 引言

2008年6月12日，贵州省望谟县平洞街道办事处平洞村平洞组遭受百年不遇强降雨，雨量达200 mm以上，强降雨导致了望谟县平洞街道办事处平洞村平洞组后山北东侧山坡出现了滑坡(以下称平洞滑坡)[1]，滑坡坡体多处地段地面出现开裂、位移现象，每年汛期滑坡变形出现加剧迹象，滑坡一旦下滑，直接威胁滑坡体下方的平洞一组143户465人的生命财产安全，间接威胁平洞二组48户316人及平洞小学师生649人生命财产安全。

平洞滑坡为松散层沿基岩接触面产生滑动形成的灾害，针对该类型开展相关研究工作的学者较多，如曾润强等对兰州市皋兰山铁三小滑坡进行研究，研究滑坡形成条件及稳定性[2]，王蒙对舟曲县东山镇牙豁口滑坡进行研究，分析滑坡发育特征[3]，张佳佳等对澜沧江昌都段滑坡开展相关工作，研究滑坡发育特征及形成机制[4]，李浩等对天水市麦积区税湾地震黄土滑坡特征及其形成机制进行了研究[5]，葛莎等对重庆北碚区浸口滑坡开展相关工作研究形成机制和稳定性分析[6]。综上所述，针对滑坡发育特征及稳定性研究学者较多且取得较丰富的研究成果。

基于此，本文以平洞滑坡为研究对象开展相关工作，研究平洞滑坡发育特征及稳定性。

1 地质环境背景

1.1 气候水文

研究区为亚热带温湿季风气候，多年平均气温为19℃，极端最低气温为-4.8℃，极端最高气温41.8℃；丰水季节在5～8月，枯水季节在12月至次年3月。多年月最大降雨量在6月份为251.9 mm，多年月最小降雨量在12月份为14.4 mm，多年月平均降雨量188.98 mm。

图1 多年月平均降雨量资料图Fig.1 Multi-year monthly mean rainfall

1.2 地形地貌

研究区属剥蚀—侵蚀性山谷、斜坡组合地貌，组合类型为中、浅切脊状山沟谷，灾害区域为斜坡；总体地势为东高、西低，东部为中高山，西部为河谷平地，区内最高点位于灾害区东部坡顶681.88 m，最低点位于工作区南西部河谷，约545.00 m，相对高差一般在50～136 m，最大达136 m。

1.3 地层岩性

图2 坡体第四系物质组成Fig.2 Quaternary material composition of the slope body

(2)三叠系新苑组(T2x)：分布于陡坡地带，岩性为泥岩，灰色，泥质结构，薄-中厚层状构造，节理裂隙较发育，岩质较弱，岩体破碎，分布厚度约50～300 m。根据钻探揭露强风化泥岩岩心多呈块状、粉末状，少量呈扁柱状；中风化泥岩：灰至深灰色，泥质结构，薄至中厚层状构造，节理裂隙发育，呈树枝状，无充填，岩心多呈柱状、短柱状、少量呈块状。

图3 钻探岩芯Fig.3 Drilling core

1.4 地质构造

研究区所在区域大地构造位置处于望谟北西向构造变形区，属挤压型的南北向构造，滑坡区位于平洞复背斜构造南部，受区域构造影响，地层产状略有变化，总体上岩体呈单斜产出，岩层产状187°∠40°，场区发育2组节理，J1：299°∠47°延伸8～10 m，张开3 mm左右，基岩碎屑充填，节理面平直光滑，结合较差，0.5～1条/m；J2：176°∠28°延伸1～3 m，张开3 mm左右，基岩碎屑充填，节理面平直光滑，结合较差，1～2条/m。滑坡区受地质构造作用影响，岩体破碎。

据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2015)的资料滑坡区内地震动峰值加速度0.15g，地震动反应谱特征周期为0.35 s，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

图4 研究区构造分布图Fig.4 Structural distribution map of the study area

2 滑坡发育特征

2.1 滑坡平面形态及规模

结合斜坡区的微地貌特征、坡体变形特征、运动趋势等最终确定不稳定斜坡的边界条件，滑坡前缘为斜坡中部缓坡平台为界；后缘为裂缝之上的陡坡，局部见基岩出露；右侧为山脊；左侧为冲沟，且左侧下部及下部冲沟均有基岩出露。变形主要分布在滑坡后缘，于后缘呈阶梯状分布，一共2条，均为拉张裂缝，形成时间开始为2008年，2015年4月出现加剧迹象，其中地裂缝1(LF1.1)变形较严重。据监测数据表明：2015年3月至2015年5月，裂缝错距由最初的2 cm增加到10 cm，其中雨天裂缝发展变化较大。

表1 平洞滑坡边界特征表Tab.1 Boundary characteristics of Pingdong landslide

表2 地裂缝特征统计表Tab.2 Statistics of ground fissure characteristics

滑坡整体平面形态大致为“扇”形，前缘宽、后缘窄，主滑方向为339°，自然坡度35°～44°，滑坡的滑体覆盖层主要为残坡积层含碎石粘土，平均厚度3.5 m，潜在滑体体积约3.23×104m3，规模为小型浅层土质滑坡，斜坡后缘产生裂缝，前缘出现隆起，且前部地势相对较缓，滑坡方式为推移式滑坡。

图5 平洞滑坡平面图Fig.5 Plan of Pingdong landslide

2.2 滑体结构特征

根据现场地质测绘、钻探等资料揭露，滑体物质为第四系含碎石粘土，研究区大部分地带均有分布，厚度分布极不均匀，总体厚0.2～5.8 m，从纵向上看，滑体前缘、中部较厚，最厚达5.8 m，一般厚1.90 m；滑体后部相对较薄，厚度0.1～1.7m，呈可塑状，含碎石30%左右，碎石一般粒径为20～80 mm，成分泥岩为主。从横向上看，该斜坡北东侧较薄，厚度约0.1～1.9 m，南西侧相对较厚1.2～5.8 m，东侧下部冲沟有基岩出露，西侧为山脊。滑体结构平均厚度3.5 m。

2.3 滑动带(面)特征

该滑坡滑带沿岩层层面发育，该斜坡滑带为三叠系中统新苑组(T2x)泥岩强风化层与残坡积层接触面，为粘土，呈可塑状，含水量较上部碎石粘土较大，分布不均匀，约0.2～0.4 m，其物理力学性质差，遇水易软化。

2.4 滑床结构特征

滑床是滑动面以下部分未滑动的岩土体，原生结构未发生破坏[7]，滑床为三叠系中统新苑组(T2x)泥岩，为软质岩类。岩层产状187°∠40°，岩体较破碎，强度低，透水性极弱，遇水易崩解风化。

综合上述特征分析，当雨水沿松散孔隙入渗至岩土接触面时，接触面粘土软化导致滑体产生滑动可能。

3 滑坡稳定性评价

滑坡稳定分析方法分为定量分析方法和半定量分析方法[8]，本文针对滑坡特征采用定性分析与定量评价相结合的方法。

3.1 定性分析

滑坡所处斜坡地形坡度较陡，坡度35°～44°，滑体主要为风化后形成的碎石粘土，本身物质结构较为松散。2008年滑坡区域遭受百年一遇暴雨，诱发了滑坡，在每年雨季降雨沿碎石粘土孔隙管道下渗，滑坡体下伏基岩岩性为泥岩，透水性极弱，为相对隔水层，地下水沿松散体下渗至岩土接触面进行流动，这样一方面降低土岩接触抗剪强度，另一方面水流动带走碎石土内粘土，加大了接触带土体空隙度，降低了上覆土体的不稳定性，滑坡裂缝有加剧变形的迹象，滑坡有沿岩土接触面滑动条件。

结合现场实测岩层产状、斜坡临空面产状、岩体节理裂隙产状情况，采用赤平投影进行定性分析，根据赤平投影分析图可知：1)岩层产状倾角与斜坡坡面产状倾角方向反向，斜坡不会沿岩层层面产生顺向滑动，斜坡沿岩层面趋于稳定状态；2)斜坡面产状倾角方向与节理J1产状倾角方向近于同向，斜坡倾角小于节理面倾角，斜坡趋于稳定状态。

图6 斜坡赤平投影分析图Fig.6 Stereogram of the slope

3.2 定量评价

3.2.1 计算公式选取

根据滑坡特征，滑坡沿层面滑动，滑动类型为折线型，按《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013附录A.0.3条规定，用折线滑动法进行稳定性评价，计算公式如下：

Pn=0

(1)

Pi=Pi-1ψi-1+Ti-Ri/Fs

(2)

ψi-1=cos(θi-1-θi)-sin(θi-1-θi)tanφi/Fs

(3)

Ti=(Gi+Gbi)sinθi+Qicosθi

(4)

Ri=cili+[(Gi+Gbi)cosθi-Qisinθi-Ui]tanφi

(5)

式中：Pn—第n条块单位宽度剩余下滑力(kN/m)；Pi—第i计算条块与第i+1计算条块单位宽度剩余下滑力(kN/m)，当Pi<0(i

3.2.2 计算工况确定

根据滑坡可能遭遇最不利情况，滑坡区荷载主要为斜坡自重，滑坡治理设计中暴雨重现期按50年计，按50年进行校核。

工况1：自重+地表荷载(设防安全系数取1.25)；

工况2：自重+地表荷载+20年一遇暴雨工况(设防安全系数取1.15)；

工况3：自重+地表荷载+50年一遇暴雨工况(设防安全系数取1.05)；

工况4：自重+地表荷载+50年一遇地震工况(设防安全系数取1.05)。

3.2.3 计算参数选取

根据室内试验成果、工程地质类比和反演取得的参数，考虑各种试验条件及方法的局限性，滑坡稳定性计算时根据试验值、反演参数值和地区经验值进行综合取值。

表3 滑带土参数取值Tab.3 Parameters of slide zone soil

3.2.4 计算模型选取

根据现场调查地质资料，结合滑坡发育特征，滑坡推力最大是在主滑方向，选取主滑方向2-2’工程地质剖面采用极限平衡理论计算滑坡稳定性系数。

图7 稳定性计算模型Fig.7 Stability calculation model

3.2.5 计算结果

本次对滑坡整体稳定性进行计算分析，其结果与滑坡实际情况基本吻合。评价依据《滑坡防治工程勘查规范》中的评价标准如表2。

表4 滑坡稳定状态划分标准Tab.4 Classification standard of landslide stability state

通过对滑坡计算(表5)分析，可得出以下结论：

(1)工况1：自重+地表荷载：滑坡整体稳定系数为1.14，处于基本稳定状态，与实际情况一致。

(2)工况2：自重+地表荷载+20年一遇暴雨工况：滑坡稳定系数为1.01处于欠稳定状态，与实际情况一致。

(3)工况3：自重+地表荷载+50年一遇暴雨工况：滑坡稳定系数为0.92处于欠稳定状态，与实际情况一致。

(4)工况4：自重+地表荷载+50年一遇地震工况：滑坡稳定系数为0.88处于欠稳定状态，与实际情况一致。

由上述分析可知，本次对滑坡整体稳定性进行的计算分析，其结果与滑坡实际情况吻合。说明在不同工况条件暴雨雨对滑坡稳定性影响较大。

表5 各种工况下的稳定性计算成果Tab.5 Stability calculation results under various conditions

4 结论

1)平洞滑坡是在特殊的气候水文、地形地貌、地层岩性及地质构造等地理环境条件下孕育形成的土质滑坡。

2)通过对平洞滑坡的平面形态、变形、规模、滑体组成、滑带和滑床特征综合分析，认为松散土体下覆基岩为隔水层时，地表水沿松散土体孔隙下渗至岩土接触面起到润滑软化作用，导致松散土体沿软化层产生滑动形成滑坡。

3)通过定性分析，认为斜坡不会沿岩层层面以及节理面产生滑动；采用极限平衡法计算滑坡稳定性系数，得知在自然工况滑坡处于基本稳定，在暴雨及地震工况滑坡处于欠稳定～不稳定状态；可知暴雨对斜坡稳定性影响较大，在雨季加强对滑坡的预防措施。