陆川县马坡镇周屋滑坡形成机理研究

何夏云

1 滑坡概况

周屋村滑坡点位于广西陆川县马坡镇良厚村，距县城约15km，距马坡街约5km。滑坡体平面形态大致呈半圆状，主滑剖面形态呈长条形柳叶状。滑坡体长20m～30m，宽55m～65m，前缘高程81m，后缘高程99m，相对高差约18m，滑体厚度1.9m～4.7m，滑体体积约0.6×104m3，属小型滑坡，主滑方向292°，滑坡体前后缘平均坡度约22°[1]。周界以滑坡最外一道半圆形拉张裂缝为准，周界外侧普遍存在0.3m～0.5m高陡坎；前沿边界为人工边坡坡脚附近。据现场调查及钻探、探槽揭露分析，属于坡残积土质滑坡。见图1、图2。

图1 滑坡平面图

图2 2-2＇勘查工程地质剖面图

该滑坡主要发育在标高110m以下的斜坡地带。斜坡变形特征比较明显，坡面上有弧形拉张裂缝，近些年，该斜坡受强降雨、村民开挖坡脚等因素影响，裂缝有所加宽。由于滑坡稳定性差，规模相对较大，当地连续强降雨天气又时有发生，加之坡脚边坡无任何支挡护坡设施。直接威胁到居住于前缘的31户约155位居民及房屋的生命财产安全，滑坡一旦快速下滑，易造成群死群伤，潜在经济损失约516万元，严重影响到当地居民正常的生产生活。地质灾害防治工程等级为三级。

2 地质环境条件

2.1 气象、水文

滑坡点区域属南亚热带季风气候。多年年平均降雨量1874.9mm，最大24小时降雨量623.1mm。滑坡附近仅有一条季节性冲沟从滑坡体北侧15m处由南东向北东通过，滑坡体所处地势较高，强降雨对滑坡稳定性影响较大。

2.2 地形地貌

滑坡点区域属于构造剥蚀高丘地貌，地形较为起伏，地势较缓，丘顶浑圆，谷地宽阔，多呈“U”型。滑坡位于一丘包的中下部，丘顶高程152m，谷地高程76m～80m，高差约75m，地形坡度一般20°～30°，山坡上植被覆盖较好。丘包南西侧一角，村民在坡脚地带切坡建房，形成的人工边坡高3m～7m，坡角45°～90°，房屋与坡脚距离1m～2m不等。滑坡前缘剪出口位于边坡脚处，高程约80m～85m，后缘高程95m～99m，坡面植被以零星的杉树、竹丛为主，覆盖率60%左右。

2.3 地层岩性

(2)泥盆系中统信都组(D2x)上部为泥岩，下部为砂岩。a全风化泥岩②-1呈灰白、土黄色，泥质胶结为主，节理裂隙发育，局部可见铁锰质物充填。岩体整体风化呈土状，刀切面光滑，无明显的层理构造，用手易瓣裂，遇水迅速软化。钻孔揭露该层厚2.0～4.9m。局部见有粘粒含量和含水率明显较高的软弱层；b强风化泥岩②-2呈灰白、土黄、灰褐色，泥质胶结为主，节理裂隙发育，部分裂隙面有黑色铁锰质渲染。岩体大多已风化呈土状，仅局部可见原岩层理构造，粘性较强。岩石强度低，岩心用手易掰断，遇水易软化。钻孔MPZ3揭露该层厚27.0m，其他钻孔未揭穿。岩层产状130°∠18°；c强风化砂岩②-3灰-青灰色，砂质结构，厚层块状构造，主要成分长石、石英和粘土矿物为主，泥质胶结。节理裂隙普遍发育。岩芯较破碎，多呈碎块状，局部呈短柱状。该层仅在钻孔MPZ3中揭露，层厚8m；d中风化砂岩②-4灰-青灰色，砂质结构，厚层块状构造。已轻度糜棱岩化，见少量眼球状结构，主要成分长石、石英和粘土矿物为主，泥质胶结。节理裂隙稍发育。岩芯多呈短柱状。该层仅在钻孔MPZ3中揭露，但未揭穿。

2.4 区域地质构造及地震

根据区域地质资料，滑坡位于陆川-岑溪深断裂带上，受其影响，断裂带上岩浆活动强烈，岩层角砾岩化、糜棱岩化明显，次生断层发育。滑坡区地震动峰值加速度0.1g，地震动加速度反应谱特征周期为0.35S。该区域地震基本烈度为7度，属区域地壳次不稳定区。

2.5 水文地质条件

2.6 岩土体工程地质特征

据岩土体岩性组合、强度特征及岩土体结构类型，滑坡区有1套土体和2套岩组。

(1)粘土单层土体：由第四系残坡积层组成。粘土、粉质粘土，棕黄-红褐色，局部灰-灰黑色，压缩性中等，室内试验天然重度18.2kN/m3。标准贯入N63.5=8～12击。平均天然强度为粘聚力15.57kPa，内摩擦角11.88°，平均饱水强度为粘聚力12.4kPa，内摩擦角8.97°

(2)软质泥岩全-强风化岩组：泥盆系中统信都组全-强风化状泥岩，厚2.6m～>27.0m，灰白、土黄色，泥质胶结为主，节理裂隙发育，局部见铁锰质物充填，岩体多已风化呈土状，标准贯入N63.5=10～41击。室内分析全风化状泥岩平均天然强度为粘聚力13kPa，内摩擦角10.88°，平均饱水强度为粘聚力9.43kPa，内摩擦角7.35°；强风化状泥岩平均天然强度为粘聚力19.95kPa，内摩擦角13.45°，平均饱水强度为粘聚力14.55kPa，内摩擦角11.17°

(3)较坚硬-坚硬的厚层-块状砂岩岩组：泥盆系中统信都组砂岩强-中风化层，基岩面埋深32m。中风化岩石平均饱和抗压强度为41.4MPa。

3 滑坡变形特征

滑坡地表变形特征主要表现：前缘边坡局部存在小规模土体滑塌现象，滑坡体中前部坡面有多条横向拉张裂缝及错落小坎，后缘形成贯通性弧形(半圆形)拉张裂缝。照片1、2。

后缘特征：由一条下错的拉裂缝组成，地表表现为一系列坡度60°～70°残存的小陡坎，陡坎高0.5m～1.2m，大部分保留断壁特征，局部因地表雨水冲刷和耕作而不明显。

前缘特征：①暴雨期间，局部易发生小规模滑塌，目前破坏模式主要为浅层垮塌。剪出口北西侧部分浅表层滑塌严重，垮塌带高约3m，斜长6m，后缘陡坎下错0.3m～0.5m。②边坡脚处无明显土体错动现象，前部砖房未见变形破坏迹象，地表也无明显的隆起等现象，可判断尚未发生过整体滑动，前期以塑性变形为主；滑坡剪出口位置应位于民房后侧附近。

3.1 滑坡的滑体、滑带和滑床特征

(1)滑体特征：据钻探、槽探及地面调查，滑坡体物质组成以坡残积层粘土、粉质粘土为主，厚1.9m～4.7m。土体湿，硬塑-可塑状，韧性中等-高，无摇震反应，干强度中等。表层0.2m～0.4m含有较多的植物根系和有机物，多呈土黄-浅褐色，滑坡发育于该层中。

(2)滑带特征：滑带(面)受基岩面控制，滑带土为滑体底部与基岩接触面之间的可塑-软塑状粘土，黄色或灰黄色，厚0.2m～0.3m，土体含水量较上部滑体的粘性土及下部滑床的强-全风化状泥岩层高，稍湿-湿，手捻滑腻感较强。在MPZ2钻孔3.0m～3.2m、MPZ3钻孔3.0m～3.2m、MPZ6钻孔3.2m附近，MPZ9钻孔2.9m附近有揭露，可见滑带土特征。根据类比，滑带土深度一般在1m～5m。属于浅层滑坡。

Photo 1 Trailing Edge of The Platform Photo 2 Characteristics of Leading Edge Shear Outlet

(3)滑床特征：滑坡的滑床为泥盆系中统信都组(D2x)全-强风化泥岩层，以灰白色-土黄色为主，泥质胶结，薄层状构造，节理裂隙发育，岩体多已全风化为土状，无明显的层理构造，用手易瓣裂，遇水迅速软化，滑床前缓后陡，倾角21°～35°，埋深一般1.9m～4.7m。钻孔揭露全风化层厚一般2.0m～4.9m，空间分布稳定，不易变形破坏。

3.2 滑坡变形破坏模式分析

该滑坡尚未发生过整体滑动，地表主要为坡体上分布多条拉张裂缝、前缘边坡小规模浅层滑塌；由于滑坡所处自然斜坡坡度较大，前沿坡脚因居民建房切坡的2m～7m高的直立状土质边坡，边坡前沿临空，在强降雨作用下，边坡上部土体发生塑性变形而前倾崩落，进而拉动滑坡后缘自然斜坡开裂变形，前缘边坡下部也无土体剪断突出，滑坡处于前期缓慢塑性蠕动变形-拉裂破坏阶段，属浅层平直滑面的牵引式滑坡。在连续强降雨等影响下，滑坡可能发展到剪切破坏阶段而发生整体快速下滑。

3.3 成因机制分析

根据滑坡变形时间及部位，其形成原因包括地形地貌、地层岩性、地质构造、强降雨、人类工程活动等，是自然因素与人为因素综合作用的结果。

(1)地形地貌：滑坡处于丘包凸型坡中下部，自然斜坡较陡。

(2)地层岩性：滑坡体属坡残积土体滑坡，由于滑坡区坡残积层以粘性土为主，平时土体呈坚硬-硬塑塑状，吸水性较强，雨季吸水易软化，力学强度降低，呈硬塑-可塑状。

(3)降雨：后缘弧形拉张裂缝，前缘边坡小规模崩滑均出现于强降雨期间，说明滑坡活动与降雨关系密切，是导致滑坡活动的主要激发因素。工作区属多雨区，雨季降雨集中且强度大，尤其是大暴雨、特大暴雨及连续多日大-暴雨天气每年都有。短时强降雨量和连续多日大-暴雨时，大量雨水渗入土体中时，土体结构发生崩解、软化，C、Φ值等抗剪强度指标降低；同时造成土体吸水自重增大，进而使下滑力增大。

(4)人类工程活动：当地村民建房切坡形成2m～7m高的直立状土质边坡，破坏了斜坡表层土体的力学平衡，使边坡后缘自然斜坡浅部的土体具备下滑的空间。

4 滑坡稳定性评价和推力计算

4.1 计算方法

采用传递系数法与理正软件(5.11版)、Geoslope软件(2000v1.2版)相结合的方法计算，整个滑坡体基本上位于稳定地下水位之上，验算过程中不考虑孔隙水压力、地下水渗透压力的影响。

(1)折线法滑坡稳定系数计算公式：

式中：ψj-第i块剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数(j=i)，即：ψj=cos(ai-ai+1)-sin(ai-ai+1)tanΦi+1

Wi-第i条块的重量(kN/m)；Ci-第i条块内聚力(kPa)；Φi-第i条块内摩擦角(°)；Li-第i条块滑面长度(m)；αi-第i条块滑面倾角(°)；βi-第i条块地下水线与滑面的夹角(°)；A-地震加速度(重力加速度g)；Kf—稳定系数。

②滑坡的推力采用传递系数法进行计算，滑坡推力计算的模型如图3所示。

图3 滑坡推力计算模型

公式：Pi=pi-1ψ+Ks×Ti-Ri

其中：传递系数计算公式：ψ=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanΦi

下滑力计算公式：Ti=Wi(sinai+cosai)，抗滑力计算公式：Ri=(Wi(cosai-Asinai)tanΦi+CiLi)

式中，Pi-第i条块推力(kN/m)；Pi-1-第i条块剩余下滑力(kN/m)；Wi-第i条块重量(KN)；Ci、ψi-第i块内聚力(KPa)及内摩擦角(°)；Li-第i条块长度(m)；ai-第i块滑面倾角(°)；A-地震加速度(重力加速度g)；Ks-设计安全系数

4.2 计算工况及安全系数

根据《滑坡防治工程勘查规范》(GB/T32864-2016)划分标准，滑坡危害程度等级Ⅲ级，考虑到滑坡无稳定地下水位，故只考虑3种工况计算：

工况一：自重，安全系数取1.20(设计工况)。

工况二：自重+暴雨，安全系数取1.10(设计工况)，考虑全饱和状态。

工况三：自重+地震，安全系数取1.10(校核工况)。由于危害对象为居民区，根据《抗震设防分类标准》，计算过程中考虑地震工况，并将地震烈度提升一度，考虑7度设防。其他岩土体参数的选取原则与工况一完全相同。

4.3 滑带参数确定

滑带土力学参数采用土工试验数据(见表1)。

表1 滑带抗剪强度最终取值表

4.4 稳定性和推力计算结果

滑坡在暴雨饱和条件下整体处于欠稳定-不稳定状态；在天然自重工况下滑坡整体应处于基本稳定-稳定状态。据敏感因素分析，滑带土抗剪强度指标对滑坡稳定性影响较为明显，降雨造成滑带土软化，对滑坡的稳定性影响较强烈。计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性系数及推力计算表

5 防治建议

滑坡发生变形都发生在强降雨期间，强降雨对滑坡的影响较大，如能有效拦截和疏导地表水，将会提高斜坡的安全储备；居民区斜坡坡脚局部产生小规模垮塌，表层局部发生不均匀沉降，稳定性计算斜坡达不到安全储备要求，需采取支挡措施。建议防治方案：

(1)滑坡后缘外围已建截水沟修复、扩建，同时对坡体中部及时加以疏导地表水；对滑坡中部已产生的裂缝封闭、封堵和夯实，防治雨水入渗，并做好生态护坡工作。

(2)清理散落的滑体，并在民房后修筑挡墙或采取桩板墙支护，支挡结构前侧修建边沟排水。同时，开展施工期和效果监测，巡查滑坡的变形情况，确保安全。

6 结 论

滑坡处于断裂带上，目前前缘边坡局部存在小规模土体滑塌现象，滑坡体中前部坡面出现多条横向拉张裂缝及错落小坎，后缘形成贯通性的弧形(或半圆形)拉张裂缝。计算结果表明：天然状态下各剖面均处于基本稳定-稳定状态；暴雨饱和状态下处于欠稳定-不稳定状态。与现场调查结果基本一致。

鉴于该滑坡变形破坏特征和稳定性现状，提出“支挡工程+已建排水沟扩建”的治理方案建议，支挡工程方案可采取坡脚修筑挡土墙或桩板墙、滑坡中上部采取格构锚固护坡措施。