六枝特區老馬滑坡基本特征與穩定性評價

尹先娥

（貴州省地質環境監測院六盤水分院，貴州六盤水 553001）

0 前言

老馬滑坡體2008年7月開始出現變形，到2013年6月，在滑坡體整個坡面上，建筑物出現較嚴重變形跡象，建筑物墻體、地面開裂，裂縫發育；滑坡前緣由于蠕滑變形形成鼓脹隆起，鼓脹現象明顯；地面坡體左前緣，局部出現滑塌，近年來雨季期間，該部位農田均出現滑移變形跡象，導致農田垮塌；坡體上電線桿、樹木均順坡向傾斜、前緣地基鼓漲等。現場調查發現，前緣局部失穩，坡體上建筑物，包括坡體后部老馬小學操場圍墻裂縫極為發育。如果任其發展，該滑坡將直接威脅到坡體上部老馬小學教學樓、食堂以及當地居民164戶共計680人、25名教師、352名學生共計1057人的生命財產安全，潛在經濟損失達3500萬元。受威脅的人數眾多、對象突出，經濟損失巨大，研究該滑坡變形破壞特征及發展趨勢，對其穩定性進行評價，對該區災害防治具有重要意義[1]。

1 危巖帶地質環境背景

1.1 地形地貌

六枝地處烏蒙山脈和苗嶺山脈的交趾地帶，烏江和紅水河分水嶺上，屬中山地中山溶丘地貌，境內大部分地區海拔1400m左右，最高老王山2127m，最低茅口河谷水面581m。地勢西北高，東南低，地形起伏大，切割強，地貌多樣。勘查區屬峰叢溝谷地貌，斜坡海拔最高1512m，最低1280m，相對高差232m。

災點位于峰叢溝谷沿線斜坡地帶，高程1317～1353m。斜坡整體前陡后緩，前緣坡度達到52°，后緣緩坡處坡度約18°，平均坡度約35°。滑坡整體坡向235°。坡體前緣臨空面高差達到15m，坡體兩側為季節性沖溝，形成三面臨空的斜坡變形條件。坡體剖面呈多級階梯狀。坡體表面多為農田、耕地及居民集中區等，坡體兩側沖溝內基巖出露，植被較發育。

1.2 地層巖性

調查區內出露地層為：

（1）第四系殘坡積（Q4dl+el）：粉質粘土、碎石土，黃、棕黃色，主要由粉質粘土、砂質碎石等組成。坡體中下部表層第四系粉質粘土均勻、細膩、軟、可塑狀，局部為農田表層淤泥質土，流塑，不具工程意義；中后部碎石土中，碎石含量約40%，碎石粒徑2～20mm，次棱角狀，砂質，結構較松散；據鉆探揭露，第四系殘坡積層厚4～11m，分布于整個坡體。

（2）二疊系龍潭組（P3l）：由炭質頁巖、煤層、粉砂巖、泥巖等組成，屬較軟巖組，巖體節理發育，抗風化能力較弱，表層出露為強～中風化，呈塊狀、層狀；鉆探揭露的巖心呈碎塊狀、短柱狀。局部炭質頁巖、泥巖等軟質巖風化物呈灰黑色、深灰色土狀，工程力學性質差，抗剪強度極低。煤層分布較不均勻，層厚較薄，約1.2～1.6m，且與炭質頁巖呈互層關系；粉砂巖分布于整個坡體，強度相對較高。巖層產狀311°∠23°。

1.3 地質構造

據區域地質資料，本區未有大的斷裂構造通過，但小規模的節理裂隙發育，出露巖體的節理，對該滑坡的穩定性影響相對較小。

根據1/400萬《中國地震烈度動參數區劃圖》、1/400萬《中國地震動反應譜特征周期區劃圖》[2]、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001）[3]，本區地震動峰值加速度小于0.05g，動反應譜特征周期為0.35s，對應地震烈度為小于Ⅵ度。晚、近期構造活動不明顯，本區屬構造穩定區域。

1.4 水文地質條件

根據調查區出露的地層巖性、含水介質特征及地下水動力條件，區內地下水類型主要為松散巖類孔隙水。

松散巖類孔隙水：主要賦存于第四系松散層中，具有透水性強，儲水能力弱和就地補給、就近排泄的特征，其泉水流量小，動態變化大。

區內地下水主要為大氣降水補給，地下水接受大氣降雨補給后，處于相對較高海拔的坡體巖性為二疊系上統長興大隆組灰巖，地表水及受補給的地下水沿構造裂隙、風化裂隙等賦存和運移，由于風化裂隙發育不深，區內地下水一部分入滲補給地下水，一部分沿地形自然斜坡作滲流運動，于就近地勢低洼地帶排出地表，由東南向西北逕流，最終匯入前緣槽谷低緩地帶。

滑坡區殘坡積層相對較薄，調查區內分布范圍廣，區內沖溝發育，地表水排泄較較暢通；第四系下部基巖多為砂巖等相對透水層，地下水潛水位埋深較深，對滑坡體穩定性影響程度較低。

1.5 人類工程活動

滑坡區內，人類工程活動強烈，居民集中區位于坡體上部，后緣為小學教學樓及食堂等，坡體整體及兩側為農耕區。因工程建設及農業耕作等活動，一定程度上改變了坡體原始形態，且農業耕作，改變了水力作用方式，也因此改變了坡體的力學分布，對該滑坡體的穩定性造成了一定程度的影響。勘查區內煤層分布不均，厚度薄，未出現礦產開采活動。

2 滑坡的基本特征及變形破壞機制分析

2.1 滑坡的邊界及規模

（1）邊界特征

滑坡平面型態呈“長舌”型，滑坡整體縱長約279m，前、后緣寬度差別較小，寬約122m。左、右兩側邊界明顯。左側局部形成錯落滑塌，微地貌差異明顯。結合滑坡區地形地貌特征、地質條件和滑坡的變形特征和滑動方向初步確定滑坡的邊界。

滑坡后緣以山丘頂部（后緣學校操場拉裂縫）為界，滑坡兩側以地表沖溝及陡坎為界，前緣以地形陡變處為界線。

（2）滑坡規模

該滑坡主滑方向為235°，滑體縱向最長為279m，前緣寬度最大約139m。滑體平均厚度約9m，滑坡體積約為34.9×104m3，屬中型土質滑坡。

2.2 滑坡巖土體特征

（1）滑體

根據現場調查及淺井勘探等成果資料，滑體物質組成主要為第四系殘坡積層及少量二疊系龍潭組強風化炭質頁巖、泥巖、砂巖等土狀風化物。滑體物質中，第四系殘坡積層分布均勻，粉質粘土細膩、軟；碎石土結構松散，透水性好，抗剪強度相對較低。強風化近似土狀風化物分布不均，主要集中于滑坡中下部。經統計，滑體厚度分布范圍為4.7～10.5m，平均厚度約9m，主滑方向235°。

（2）滑帶（滑面）

據現場調查及淺井揭露情況分析，該滑坡滑動面為第四系殘坡積層與二疊系基巖接觸面，為最危險滑移面，上部松散堆積層透水性大于下部砂巖的滲透性，導致與基巖接觸面處的土體含水量明顯增大，抗剪強度極低，滑帶土為粉質粘土，軟，強度低。

（3）滑床

滑床為由強—中風化泥灰巖、粉砂巖等組成。巖層產狀311°∠23°，走向與滑向呈小角度交切關系。

2.3 滑坡變形特征

該滑坡體2008年7月開始出現變形，到2013年6月，在滑坡體整個坡面上，建筑物出現較嚴重變形跡象，建筑物墻體、地面開裂，裂縫發育；滑坡前緣由于蠕滑變形形成鼓脹隆起，鼓脹現象明顯；地面坡體左前緣，局部出現滑塌，近年來雨季期間，該部位農田均出現滑移變形跡象，導致農田垮塌；坡體上電線桿、樹木均順坡向傾斜、前緣地基鼓漲等（圖1、圖2）。

據村民介紹，滑坡后緣出現有一裂縫，為拉張裂縫，走向約65°呈直線型，寬5～30cm，可見深度10cm，長約35m。由于村民耕植活動，裂縫已被掩埋覆蓋，調查時裂縫痕跡不清晰。

圖1 老馬小學操場基腳拉裂 圖2 老馬小學操場樓梯開裂變形

2.4 滑坡成因分析

（1）不利的地質條件

該滑坡坡體表層第四系殘坡積層分布范圍廣，相對較厚，土體結構較松散。坡體已發生變形部分，物質結構松弛，巖體構造裂面張開，錯位，松弛部分及推測滑移面抗剪強度弱，促使上部巖體沿之下錯、滑動。這種巖土結構特征條件下，較易發生滑坡地質災害。

（2）地形、地貌

滑坡后緣高程1353m，前緣高程1317m，相對高差36m。剖面上形態呈直線狀，坡體前緣臨空面高約15m，左右兩側為季節性沖溝，前緣剪出口明顯。坡體整體坡度約18°～52°，坡體上農田耕地廣泛分布，呈多級階梯狀。坡體上有多級臺面，總體前緣較陡，后緣平緩，前部臨空面明顯。坡體一側沖溝切割至滑床附近，滑體一側土體失去約束，類似無側限剪切作用。這些因素為滑坡的形成提供了有利的地形、地貌條件。

（3）水文地質條件

滑體物質以第四系土體為主，該層松散、空隙與裂隙較多，表水易于下滲，體內四周水及下部承壓水易于流過，坡體內粘性土較密實部分仍可貯存一定流水，形成上層滯水帶。上層滯水帶補給滑帶。本滑坡中，滑帶位于第四系粘土層與二疊系龍潭組泥巖、炭質頁巖、粉砂巖及部分泥炭層（煤層）接觸處。特別是泥巖、砂巖互層，作為相對隔水層，表水下滲后，在該層位更易形成滑帶。

特別是在降雨強度大的時候，因層間水的長期作用，滑帶部位的物質力學強度降低，導致滑體與下部滑床產生相對滑移、錯動。

（4）人類工程活動

該滑坡體上人類工程活動強烈。特別是坡體上部農田眾多，因滲透和灌溉，增大了坡體土層及滑帶土的含水量。較密集的耕作活動也在一定程度上改變了坡體原始地形，從而改變了坡體應力的極限平衡狀態。

上述條件中，引發滑坡的主導因素為滑坡體的物質組成和地形條件，而強降雨則是滑坡的激發因素。

2.5 滑坡穩定性分析

滑坡特征表現為滑體為粘性土，坡體整體坡面由后至前逐漸變陡，呈多級階梯狀。由淺井成果知，滑動面呈不規則折線狀。第四系殘坡積層分布廣，下伏基巖為強風化炭質頁巖、粉砂巖、煤層等互層。滑動面位于第四系與下伏基巖接觸處。在持續強降雨的情況下，地表水下滲，滑體飽水導致滑體重量增加，且滑帶得到潤滑，抗剪強度進一步降低，使滑坡處于欠穩定狀態，局部處于不穩定狀態[4～5]。

（1）計算方法及公式

滑坡為切層土質滑坡，滑坡體物質主要由第四系殘坡積層組成，將滑體看作均質結構，滑面呈折線形，穩定計算采用傳遞系數法。

據《滑坡防治工程勘查規范》（DZ/T0218-2006附錄E．1．2）[6]計算公式如下：

式中：

Fs——穩定系數；

Ri——作用于第i塊段的抗滑力（kN/m）；

Ti——作用于第i塊段滑面上的滑動分力（kN/m）；

Rn——作用于第n塊段的抗滑力（kN/m）；

Tn——作用于第n塊滑動面上的滑動分力（kN/m）；

Di——作用于第i塊的動水壓力（kN/m）；

Wi——第i 條塊自重標準值與相應附加荷載之和（kN/m）；

Ci——第i條塊滑面粘聚力標準值（kPa）；

φi——第i條塊滑面內摩擦角標準值（°）；

ψj——第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數（j=i時）。

其中滑體內滲透壓力計算公式如下：

式中：

γW——水的重度，取10kN/m3；

hi——第i條塊地下水位（m）；

Li——第i條塊滑面長度（m）；

αi——第i條塊滑面傾角（°）；

βi——第i條塊地下水流向。

（2）計算荷載組合

滑體內不考慮水淹沒的影響；坡體內物質結構松散，滲水性強，可不考慮靜水壓力對滑坡體的影響；坡體內未見穩定地下水，不考慮地下水的影響；調查區地震基本烈度小于Ⅵ度，不考慮地震荷載對滑坡體的影響。

整個滑坡體上建筑物分布不均，在此考慮滑體無集中荷載，基本荷載主要為滑體的自重。

（3）計算工況

考慮該滑坡在暴雨期間，滑坡整體變形破壞跡象明顯，滑坡整體處于欠穩定狀態。考慮降雨對該滑坡穩定性的影響較大，故本次穩定性驗算考慮以下兩種計算工況，其中工況1為天然工況（滑體自重），工況2為設計控制工況（滑體自重+暴雨）。因滑坡體物質結構松散，透水性較強，故不考慮工況2中滲透壓力對滑坡穩定性的影響，而是根據C、Ф值的變化來計算其穩定性。

工況1：天然狀況（滑體自重）；

工況2（設計工況）：天然狀況+50年一遇暴雨（滑體自重+暴雨）。

（4）計算參數

①滑體重度的確定

滑體主要以粘土、碎石土為主，本次穩定性計算中滑體重度主要采用試驗值，滑體天然重度取17.90kN/m3、飽和重度取18.25kN/m3。

②滑帶土抗剪強度的確定

本次設計采用經驗值參數與試驗值綜合比對取值，進行驗算，具體參數見表1。

表1 穩定性計算滑帶土抗剪強度參數采用值

③結果分析

依據上述建立的滑坡穩定性計算模型、計算工況以及確定的穩定性計算參數，選擇Ⅰ-Ⅰ＇、Ⅱ-Ⅱ＇、Ⅲ-Ⅲ＇三條剖面，利用傳遞系數計算的滑坡典型計算剖面的穩定性系數如表2。

表2 滑坡穩定性計算結果

2.6 穩定性綜合評價及結論

由表2可知，主滑體Ⅰ-Ⅰ＇剖面在天然狀況下穩定性系數為1.26，滑坡推力為-163.93kN，滑體處于穩定狀態；在天然狀況+50年一遇暴雨工況（工況2）下穩定性系數為1.00，穩定性有較大程度的降低，小于設計工況下的穩定性安全系數1.15，滑坡推力為711.98kN，滑坡整體處于欠穩定狀態；Ⅱ-Ⅱ＇剖面天然狀況下穩定性系數為1.24，滑坡推力為-650.11kN，滑體處于穩定狀態。在天然狀況+50年一遇暴雨工況（工況2）下穩定性系數為0.98，穩定性有一定的降低，小于設計工況下的穩定性安全系數1.15，滑坡推力為1094.57kN，滑坡整體處于不穩定狀態；Ⅲ-Ⅲ＇剖面天然狀況下穩定性系數為1.25，滑坡推力為-450.56kN，滑體處于穩定狀態。在天然狀況+50年一遇暴雨工況（工況2）下穩定性系數為0.99，穩定性有一定的降低，小于設計工況下的穩定性安全系數1.15，滑坡推力為875.22kN，滑坡整體處于不穩定狀態。

3 結論

本次調查研究的六枝特區龍場鄉營盤村老馬小學滑坡地質災害隱患，其滑坡體穩定性差，在強降雨等自然因素的作用下極易出現整體滑動，對營盤組及老馬小學共計1057名民眾、師生及周邊建筑物構成嚴重威脅，危害程度大，危險性大。應及時對滑坡地質災害進行治理。在滑坡治理設計中應采取一定的抗滑支擋措施。由滑坡穩定性分析結果可知，降雨對滑坡穩定性影響較大，而降雨又是引起滑帶物質抗剪強度降低的關鍵因素，因此，在滑坡治理設計中應注重坡面排水工程的布置，以防止雨水下滲以及雨水對坡面的沖刷作用。

[1]王尚彥，王純厚，張 慧.貴州安順—六枝—納雍地區地質災害特點[J].貴州地質，2005(3):201～205.

[2]全國地震標準化技術委員會.《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)[S].2001.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部，國家質量監督檢驗檢疫總局.《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001)[S].2001

[4]劉 伍，馬銀仁，劉興龍.山西省陽泉市平定縣某滑坡體成因分析[J].城市地質，2010(1):33～36.

[5]劉 勇，胡 嶼.貴州省關嶺縣永窩、大寨滑坡-碎屑流形成機制淺析[J].城市地質，2013(2):16～20.

[6]重慶市質量技術監督局.地質災害防治工程勘察規范(DB50/143-2003)[S].2003.