某工程滑坡勘察及稳定性分析

李 杨

中石化西南石油地质勘察工程有限公司 四川 绵阳 621000

某场地北侧中部坡体在开挖过程中，坡体顶部出现张拉裂隙，随着当地降雨的增多，雨水大量渗入坡体，坡体土体自重增加，原滑带土体进一步软化抗剪强度降低，致使原滑坡体滑动加剧，滑体后缘近于直立，张拉裂缝呈圈椅状，坡脚挡土墙顶面发育有多条扇状裂缝，挡土墙整体发生明显位移，墙底风化岩土体呈软-流塑态，且有地下水渗出，坡体现处于滑动阶段[1]。本文通过地质调查、工程钻探和室内试验相结合的方法，查明该滑坡变形机理和特征，提出防治措施和建议。

1 工程地质条件及水文地质条件

1.1 地形地貌

滑坡体地处近南北走向的低山山脊的西南部斜坡，西侧相对平缓，滑坡体坡面向南倾斜，人工边坡坡度约35°～50°，前缘直立；截水沟由东向西穿过坡体上部张裂缝发育区，滑坡区东侧截水沟水流流向由东向西，滑体范围内水沟裂缝发育。

1.2 地层岩性

根据钻探揭露地层及岩土层出露情况分析，滑坡体主要由冰水沉积形成的粉质黏土为主；滑动带中上部为饱和软黏性土，下部为遇水软化强烈的强风化粉砂质泥岩；滑床为硬塑粉质黏土及中风化的泥质粉砂岩。场地内发育的地层按自上而下的顺序描述如下：

①滑坡堆积土（Q4del）：黄色，湿（滑带呈饱和），可塑～硬塑（滑带为软～流塑）。该层土网状裂隙极其发育，土体被切割成碎块状，裂面充填有铁锰质氧化薄膜，间有磨圆度相对较好的卵砾（火成岩为主，微风化），最大粒径大于10.0cm。该层土膨胀潜势弱，因富含亲水矿物，遇水软化强烈，具有随含湿量增加，抗剪强度急剧降低特性，该滑坡体滑带土层多为饱和软化黏土。滑体范围内滑坡体厚度1.0～4.0 m。

②粉质黏土（Q22fgl）：黄色，湿～很湿（该层底部局部呈饱和态）。该层以粉质黏土为主，多呈可塑状态（局部硬塑），富含铁锰质氧化物，成分以灰白色粘土矿物为主。混有约10～20%卵砾，多呈亚圆形，一般直径约1.0～5.0cm，最大直径大于15.0 cm。

③白垩系下统剑阁组基岩（K1jnch）：

以棕红色泥质粉砂岩夹薄层粉砂质泥岩为主。该层上部风化带多为遇水软化强烈，饱水时多为软塑状富含亲水黏土矿物的的粉砂质泥岩。泥质粉砂岩呈中厚～巨厚层状，矿物成分以石英、长石及云母为主，泥钙质胶结，是滑床的主要岩土层。根据其风化程度又可分为以下两个亚层：

③1强风化层：节理裂隙很发育，岩芯呈短柱状，手掰可断。

③2中风化层：裂隙较发育，岩芯呈长柱状，敲击声哑，锤击可碎。

1.3 地质构造特征与地震

该区位于四川盆地西北部与青藏高原东部边缘相接地带，地处成都平原与龙门山脉的过渡地带，地质构造复杂。该区抗震设防烈度为7度第二组[2]，地震峰值加速度为0.15 g，反射谱特征周期为0.40 s[3]。

1.4 水文地质

区内地下水类型为第四系上层滞水，主要赋存于第四系滑坡堆积物中，勘察区内下伏白垩系泥质粉砂岩为隔水层。水位埋深变化大，含水层较薄，分布面积较小，受季节性影响明显。滑坡堆积物渗透性较强，主要受大气降水补给，大气降水沿上部土层裂隙下渗，在场地低洼处渗出。

2 滑坡工程地质特征

2.1 滑坡基本特征

该滑坡主滑方向长约13 m，宽约30 m，厚度约2～4 m，主滑方向为140°～145°，滑带为饱和软塑粉质黏土，厚度约0.1～0.3 m。滑床中上部为粉质黏土②层，下部为风化带泥质粉砂岩，该滑坡属于小型牵引式滑坡，正处于滑动阶段。滑坡前缘挡墙位移明显，坡脚地下水出露，坡面格构梁被拉裂破坏。该滑坡后缘张拉裂缝平面上呈圈椅状（图1），走向约NE40°，后缘直立，垂直位移1.2～1.5 m，水平位移0.3～0.5m；滑体东北侧张拉裂缝处，滑面擦痕明显（图2）。滑体前缘剪切裂缝发育；裂缝L1（图3）走向近123°，水平位移2～4 cm，未见垂直位移；裂缝L2（图4）走向近170°，水平位移3～5 cm，垂直位移约2～4 cm。该滑坡中上部两侧剪切裂隙（缝）多与滑动方向平行。

图1 后缘张拉裂缝

图2 滑面擦痕

图3 裂缝L1

图4 裂缝L2

2.2 滑坡成因分析

2.2.1 地质外因

滑坡体地处近南北走向的低山山脊的西南部斜坡，西侧相对平缓，滑坡体坡面向南倾斜，人工边坡坡度约35°～50°，前缘直立；截水沟以由东向西过穿过坡体上部张裂缝（隙）发育区，滑坡区东侧截水沟水流流向由东向西，水沟滑体范围内裂缝发育。致使东侧地表水顺滑坡后缘张拉裂缝流入滑动带，使滑带土体抗剪强度大幅降低，为滑坡发展提供了条件。

2.2.2 地质内因

滑坡体内岩土体（粉质黏土、粉砂质泥岩及强风化泥质粉砂岩）遇水软化，抗剪强度降低，而坡体内粉质黏土随含水量增加，自重增加而黏聚力降低，使滑体下滑力增加而抗滑力降低；而下伏基岩透水性差，形成了一个相对阻水层，使滑坡体滑面抗剪强度降低，为滑坡体形成提供了有利条件[4]。

2.2.3 人类工程活动

由于边坡坡脚部位开挖土石方，短期内形成了高1.0～8.0 m、长约70.0 m的临空面；人工边坡坡度大于基岩地面的自然坡度，且黏性土和基岩的接触面在人工边坡坡面出露，使黏土层在坡面出露处的抗滑土压力骤减为零，改变了临空面状况及斜坡体内的原始应力分布，破坏了坡体原始应力平衡状态[5]。随着坡体应力重新调整，在坡脚处形成应力集中，从而加速了斜坡下部坡体变形。在斜坡前缘产生蠕动变形，使坡体自上而下受到牵引，同时坡顶截水沟流经滑坡体，坡面未采取封闭处理，使大气降水大量渗入坡体及滑动带，导致坡体下滑力增加，而滑带抗滑力降低，而使坡体产生滑动。

2.3 滑坡稳定性评价

2.3.1 参数选取

根据室内土工试验统计结果、滑坡的发展过程和形成机制以及局部及整体稳定性的表现状态，结合同类工程经验建议滑坡面（带）土的抗剪强度指标，采用天然状态下：重度γ=20.0 kN/m3，内摩擦角φ=8.0°，黏聚力c=10.0 kPa；饱和状态下：γ=21.0 kN/m3，内摩擦角φ=6.0°，黏聚力c=7.0 kPa。

2.3.2 计算模型

根据《建筑边坡工程技术规范》[6]判定该土质边坡安全等级为二级，永久边坡稳定安全系数Fst=1.30。鉴于该滑坡滑面（带）大部分位于泥质粉砂岩风化带与上部黏土层接触面附近，同时结合该类地质条件的已有滑坡经验，稳定性验算时可按折线型滑坡计算。在主滑方向上选取三条具有代表性的剖面（如图5、图6、图7所示）进行稳定性验算。

图5 计算剖面图1-1’

图6 计算剖面图2-2’

图7 计算剖面图3-3’

2.3.3 稳定性计算结果及评价

根据滑坡稳定系数计算结果（表1）及《建筑边坡工程技术规范》[6]相关规定，该边坡在天然状态下稳定系数Fs=0.68～1.25，处于不稳定～基本稳定状态；在饱和状态下稳定系数Fs=0.48～0.87，处于不稳定状态。

表1 稳定性计算结果及稳定状态

同时根据现场调查，该滑坡体上部主要为硬塑粉质黏土，网状裂隙极其发育，为地表水体的下渗提供了通道。同时，滑动面（带）位于粉质黏土与风化带泥质粉砂岩的接触面上部约0.20 m～0.40 m，粉质黏土及强风化粉砂质泥岩遇水软化强烈，抗剪强度降低，而下伏基岩透水性差，形成了一个相对阻水层，使滑坡体滑面抗剪强度降低，为滑坡体形成提供了有利条件。

随着大气降水下渗，对滑坡的岩土体起加载作用，增大土体容重，产生静水压力；由于坡脚人工边坡近于直立，坡体内应力重新调整，在坡脚处应力集中，最大主应力方向近于水平，下滑力增加；此外地表水与大气降水沿裂隙或裂缝下渗到滑坡体中，由于土体含水量的增加，必将软化土体，泥化软化滑动面（带），加之粘土矿物的水化作用导致岩土体粘聚力降低，甚至消失，致使滑动面（带）抗剪强度降低。综上所述，该滑坡体处于不稳定状态[7]。

3 防治建议

3.1 上部卸荷及支挡措施

对滑坡体上部主滑段已松动土体进行卸荷处理，以减少坡体的下滑力而阻止坡体继续下滑；卸荷开挖应先上后下、先高后低、均匀减重，开挖后的坡面应及时防护及排水处理，开挖土体应及时运出，不得对临近边坡形成堆载；卸荷处理后，建议在坡脚处设置仰斜式挡土墙支护，挡墙设计应同时满足抗滑移和抗倾覆稳定验算。

3.2 截排水措施

对场地内截水沟进行改道，严禁截水沟经过滑坡区，建议截水沟设置在滑体周边5m以外；平整夯实滑坡坡面，夯实坡体内的裂缝，封闭坡面防止地表水渗入坡体；同时在抗滑段坡体合理设置应急排水孔。

3.3 监测措施

施工期间应设置检测设施，及时掌握滑坡体的滑动情况，做到及时避险。

4 结论

（1）在饱和状态条件下，当有大量地表水下渗的坡体内或雨季持续高强度降雨情况，该滑坡将继续滑动变形，并最终导致滑坡失稳破坏。

（2）该滑坡从形成机理上看为牵引式滑坡，从变形分析属于蠕滑-拉裂式滑坡。

（3）该滑坡体变形破坏的生产是以滑坡岩土体的物理力学性质、特殊地形地貌条件以及人工开挖为主导因素，大气急剧降水的下渗为诱发，以上因素分别或共同作用的结果。

（4）根据该滑坡处于滑动阶段，故应对其进行及时治理。