嵩縣白河街南山滑坡形成機理分析及穩定性評價

王偉峰，宇 杰，王 楓，左 偉

(1.河南省地質調查院，河南 鄭州450001;2.河南省欒川縣地質礦產局，河南 欒川471500;3.河南省地礦局第一地質工程院，河南鄭州450001)

嵩縣白河街南山滑坡形成機理分析及穩定性評價

王偉峰1，宇 杰2，王 楓2，左 偉3

(1.河南省地質調查院，河南 鄭州450001;2.河南省欒川縣地質礦產局，河南 欒川471500;3.河南省地礦局第一地質工程院，河南鄭州450001)

白河街村滑坡位于南山北部斜坡上，滑坡由老滑坡與新發育的變形體組成，研究其滑坡與變形體可能形成潛在滑移的機制和穩定性評價對于后期防治有極其重要的意義。從斜坡基本條件入手，分析滑坡與變形體的形成機制，計算和評價其穩定性，為后期滑坡與變形體的防治設計提供理論基礎和地質依據。

滑坡;變形體;機理分析;穩定性

白河街村屬于河南省嵩縣白河鄉政府所在地。該村坐落在不穩定斜坡下部，該斜坡中下部曾于20世紀初發生過滑動。2010年，受7月3日至24日降水(降水量累計612.4 mm)影響，南山北部斜坡坡體開裂，25日，裂縫增多，導致山體中上部新增2處坡面泥石流，中下部老滑坡局部復活，且有大規模滑動可能。坡面泥石流及復活滑坡不僅造成白河鄉初級中學及街道居民建筑物變形破壞，而且現在仍呈蠕動或蠕滑狀態。因此，需要對滑坡及變形體滑動的形成機理與穩定性進行分析和評價，以便對斜坡災害體體采取相應的防治措施。

1 滑坡體與變形體基本條件

依據地質災害發育變形特征分為老滑坡與變形體兩類災害體(圖1)。

老滑坡位于斜坡中下部(發生在上世紀20年代)，變形體則基本位于老滑坡上部(圖1)。

該斜坡最高點776 m，最低點約560 m，相對最大高差216 m，屬低山地貌。地形總體呈南高北低中下部中間低洼的形態，坡腳受白河侵蝕切割形成有陡坎，高度4～10 m，坡陡約 60°～80°。斜坡坡向約 35°，地形坡度 20°～45°。

地表巖性為中、上更新世坡積殘積與沖洪積物，下部巖性為上元古界寬坪群的角閃片巖夾二云石英片巖。巖層傾向 26°～40°，傾角 20°～40°。

地層受構造活動影響強烈，巖石發生變質，并形成諸多北西走向線性褶皺與斷裂組。距工作區北部1.10 km與南部約2.5 km的斷層發育2條斷裂。因此，該區受斷裂組影響嚴重，地層擠壓變形破壞。元古代后期，該區上升成陸地接受剝蝕。在以后多次地質構造運動中，地層又發生變形與破壞，致使古地形多變，基巖風化破碎層厚度較大。

歷史上，區內無強震震中記載，工作區外圍半徑80 km范圍內歷史上無5級以上(含5級)的地震記錄。2008年四川等省發生8.9級地震時本區有震感。據2001年《中國地震動參數區劃圖》(GB18306－2001)，該區地震動峰值加速度0.05 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，相應的地震基本烈度為Ⅵ度區，屬于穩定區。

滑坡區地下水主要為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水主要賦存于滑坡殘坡積物、沖洪積中，而基巖裂隙水主要賦存于片巖裂隙中。主要補給來源為大氣降水，排泄主要為徑流、蒸發、下滲補給基巖裂隙水。

本區受人類活動影響造成大量陡坎與平臺，坎高1～5 m，陡坎和小平臺相間分布，改變了原來斜坡地貌和工程地質條件，易造成斜坡失穩。

2 老滑坡與變形體基本特征

老滑坡:位于斜坡中下部，總體周界明顯，后緣以高程645 m處大圓弧形陡坎為界，前緣有陡坎，滑坡區前緣寬度120 m，縱向長度約140 m，面積16 000 m2，體積約24 200 m3，主滑方向 54°。

滑體物質為殘破積粉質粘土夾碎塊石，滑體厚度一般10～20 m。滑體物質結構松散，孔隙、空隙發育，降水入滲能力強。碎塊石最大直徑約4 m左右，一般0.20～1.00 m。

滑床為上元古界寬坪群的角閃片巖夾二云石英片巖。巖心較破碎，強風化層巖心破碎，呈碎塊狀及短柱狀，下部為弱風化層，巖心呈短柱狀及柱狀。

滑帶位于基巖與殘破積層接觸面之上，厚度0.5～2 m，主要由殘破積物質組成。

老滑體主要變形特征是滑體上發生多條裂縫及局部出現復活。裂縫長度19 ～70 m，寬度0.05 ～0.70 m，下挫量0.05～2.00 m。復活滑坡位于老滑坡西部的中下部區域，主滑方向約48°，縱向長70 m，寬約40 m，后緣高程598 m左右，前緣剪出口高程566 m左右，面積2 401 m2，體積約9 600 m3。滑坡呈圈椅狀陡坎，后緣陡坎高度2左右，兩邊邊界明顯，均為陡坎，高度約2～4 m。滑體快速沖出滑床，越過白河渠道，沖垮中學食堂外墻，滑移最遠距離約70 m。滑坡滑移中毀壞水渠1條、鄉初級中學圍墻70 m、學校學生食堂1處、學校房屋2間。

變形體:位于白河街村南山斜坡中上部(滑坡體上部)，西部前緣高程561 m，中東部前緣則為老滑坡后緣，最大高差159 m，地形坡度角約 28.5°。

變形體空間形態基本為兩邊高中間稍低的洼地形態，縱向平均長度約160.0 m，西部前緣寬度約30.0 m，中部前緣寬度約120 m。變形區面積24 200 m2，體積約243 000 m3。潛在滑移方向40°左右。

變形體主要變形特征:中部新增兩處坡面泥石流，同時，斜坡上出現多條裂縫。坡面泥石流發生在斜坡中部，整體運移方向38°，長45～100 m，寬度約8～15 m，后緣高程675～683 m左右，前緣出口位于老滑坡區內，高程610 m左右，泥石流沖走體積約5 300 m3。裂縫長度10～86 m，寬度0.05～0.70 m，下挫量 0.05 ～1.50 m。探槽揭示深度超過 4.50 m。

3 滑坡形成機理分析

嵩縣白河鄉白河街村南山滑坡形成機理如下:

2010年7月，白河鄉白河街村遭受連續降水，且降水強度較大，導致南山北部斜坡土體地下水處于飽和狀態，增加了土體自重，同時，由于地下水處于飽和狀態，降低了土體的力學強度，為斜坡土坡滑動提供了重要條件。

因斜坡前緣臨空面高度3～8 m，滑體向下蠕動時失去阻擋能力，為滑坡發生蠕滑或滑移提供便利條件及空間。

因殘坡積物降水入滲能力強，連續或高強度的降水大量滲入到殘坡積物內，造成淺層土體飽和，自重增加。隨著降水與滲透繼續，淺部土層地下水逐步向下滲透。隨著時間延續，土體力學強度降低，從而引發滑體前部地段的土體沿某一裂隙面向下游方向發生蠕滑變形，因前緣有臨空面存在，土體移動失去阻力，導致滑坡體前部表層一定深度的范圍內出現拉張裂縫。

滑坡體前緣土體拉張裂縫出現后，在降水作用下，拉張裂縫中充填地下水，加大土層內裂隙水壓力和滲透壓力，導致地下水繼續向下滲透，進而引發深部土體自重加大，誘發土體蠕動變形。同時，隨著裂縫加寬，孔隙水壓力增大，導致前緣土體的蠕變變形不斷增加，裂縫寬度繼續加大，為滑坡體中部土體蠕動提供新的空間。

滑坡中部的土體因前端失去支撐后，在受到降水等因素作用下，前緣土體反復發生變形，引發中部土體發生蠕動或滑移，導致中部表層土體產生拉張裂縫。

隨著中部裂縫逐步擴大，又為后緣滑體產生蠕滑提供機會。這種過程持續進行，進而又引發后緣土體蠕動。當地下水到達基巖面后，因基巖滲透能力差，一部分繼續向下滲透，一部分則沿基巖面流動，軟化基巖面上部土體，降低其力學強度，增加了基巖面上部土體的地下水滲透壓力。當上部土體自重和孔隙水壓力達到一定程度，加之基巖面上部的滲透壓力，土體發生快速滑移。

滑體在滑移過程中，中前部的淺層滑體快速沖出剪出口，堆積于平地之上形成阻力，滑坡體后緣及深部滑體則在慣性動能作用下快速向前運動，因前方阻力很大，無力沖出地表，導致滑坡體前端基巖面上部的土體產生反翹。

4 滑坡穩定性評價

4.1 計算模型

該斜坡的滑坡或變形體為順層滑移，滑面形態受層面微起伏的總體控制，后壁順裂隙面拉開。結合滑面自身形態特點，并充分考慮穩定性計算模型與滑坡特點的適應性，本次計算模型采用適合于任意形態滑面的推力系數傳遞法公式。

4.2 計算方案與參數

4.2.1 計算方案

為了研究滑坡體及變形體在各種情況下的穩定性，對滑坡體和變形體分別采用以下3種工況下進行穩定性計算:①工況Ⅰ，天然狀態;②工況Ⅱ，自重+暴雨(50年一遇)，指坡體由于暴雨處于完全飽水狀態下;③工況Ⅲ，自重+暴雨(50年一遇)+地震(地震烈度為6度，在計算分析中水平地震系數取 0.05)。

4.2.2 參數選取

依據該區滑坡參數反演、實驗室資料和地層情況，最終確定滑坡體的穩定性計算參數:C=23.82 kPa，φ=19.10;變形體 C=26.26 kPa，φ =17.20;天然容重 19.1 KN/m3，飽和容重 19.8 KN/m3。

老滑坡與變形體穩定性系數計算結果見表1。

表1 白河街村南山滑坡穩定性系數計算表

依《滑坡防治工程勘查規范》(DZ/T 0218－2006)“表12滑坡穩定狀態劃分標準”劃分:在天然“自重”工況下，老滑坡與變形體均穩定;在“自重+暴雨”工況下，老滑坡處于不穩定狀態，變形體處于欠穩定狀態;在“自重+暴雨+地震”工況下，老滑坡與變形體均為不穩定狀態。

5 結語

1)白河街村南山滑坡位于南山北面的斜坡上，由老滑坡和新發生的變形體組成。

2)老滑坡發生在基巖上部的土層內，屬于中—淺層順層土質滑坡。

3)在降水作用下，巖土體飽和，自重增加，巖土體力學指標降低，由于前緣有河流沖刷成臨空面，因此，前緣的巖土體易向下蠕動，后緣出現拉裂峰，這又給后緣的巖土體提供蠕動機會，進而逐步形成滑坡。

4)經評價，老滑坡在“自重+暴雨”處于不穩定狀態，而變形體則為欠穩定狀態;在“自重+暴雨+地震”工況下老滑坡與變形體均處于不穩定狀態。

5)經對該區進行綜合分析與研究認為:白河街村地處深山區，土地較緊張，無法滿足整體搬遷建房用地需求;治理滑坡可達到如下目的:可美化白云山旅游景區地貌景觀、可保障通往南山溝里30名居民出行安全、可保障通往白云山景區和上莊坪村公路暢通。因此，建議設計及主管單位選擇滑坡治理措施，主要采是取裂縫回填，危石清理，修建排水工程，實施錨固與抗滑工程，使滑坡可能發生的危害降到最低，可能造成的損失減少到最小。

［1］伍保祥，沈軍輝，劉維國，等.金沙江上游藏曲.口滑坡形成機制及穩定性分析［J］.地質災害與環境保護.2008.19(1).

［2］沈軍輝.兩河口水電站雅礱江主庫區滑坡發育規律［J］.水文地質工程地質.2007(4).

［3］朱容辰，沈軍輝，劉毅，等.兩河口水庫區素依村滑坡形成機制及穩定性評價［J］.地質災害與環境保護.2008.19(4).

［4］工程地質手冊.編委會.工程地質手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社.2007.

P642.22

B

1004－1184(2012)04－0193－02

2012－03－07

王偉峰(1957－)，男，河南方城人，工程師，主要從事水文地質與環境地質調查與研究及技術業務管理工作。