某巖質(zhì)滑坡成因分析及其治理方案建議

常 寶

(湖南省勘查設(shè)計(jì)研究院，湖南 長沙 410014)

受連續(xù)強(qiáng)降雨的影響，某公園公路出現(xiàn)長度約20 m的裂縫，公路路面有2處明顯的滲水處，坡底居民屋后擋土墻出現(xiàn)嚴(yán)重變形。3 d后在沿公路上山方向距第一次出現(xiàn)裂縫位置約100 m的地段出現(xiàn)與公路行進(jìn)方向呈80°夾角裂縫，通過應(yīng)急調(diào)查發(fā)現(xiàn)，公路上方出現(xiàn)的裂縫為連續(xù)的弧形張拉裂縫，至此坡頂滑坡邊界已經(jīng)成形。

1 滑坡體概況

滑坡區(qū)地貌類型為侵蝕—剝蝕低山丘陵地貌，坡度一般在40°左右，呈現(xiàn)上陡下緩，坡頂坡度50°～60°，巖石裸露，坡底坡度20°～30°，植被較發(fā)育。

(1)形態(tài)特征。滑坡平面形態(tài)呈圈椅狀，縱向剖面形態(tài)呈階梯狀。滑坡剪出口1至后緣滑體水平長度為110 m，斜坡長度約130 m，滑坡坡度20°～40°, 局部達(dá)55°以上。前緣寬度約180 m，后緣寬度約70 m，滑坡面積約16 600 m2，滑體平均厚度8 m，滑坡體積13.28×104m3，滑坡主滑方向?yàn)?38°，基巖產(chǎn)狀160°∠21°，與滑坡主滑方向138°呈順向關(guān)系。

(2)滑坡周界。滑坡周界以巖土體是否產(chǎn)生變形破壞界定，其沿滑坡體周邊分布。

剪出口位于坡腳，高程61.5～63.5 m。滑坡左緣：以溝谷及剪切裂縫F4變形消失處為界；滑坡右緣：以剪切裂縫F2、F8變形消失處為界；滑坡后緣：以滑坡滑動形成的滑坡后壁及拉張裂縫F3變形消失處為界。

(3)滑體滑帶及滑床。根據(jù)鉆井及探槽揭露，滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征為：含礫粉質(zhì)黏土、滑帶、強(qiáng)風(fēng)化板巖、中風(fēng)化板巖。滑帶土位于強(qiáng)風(fēng)化板巖與中風(fēng)化板巖接觸面上，由于鉆探工藝原因，該層鉆孔中未有明顯揭露。滑床主要為元古界冷家溪群大藥姑組(Ptlnd)板巖組成，該層在滑坡區(qū)內(nèi)連續(xù)分布。

2 滑坡成因分析及其發(fā)展趨勢

2.1 滑坡成因

(1)地形地貌。滑坡所在區(qū)域?qū)賱兾g低山丘陵，以長期剝蝕切割作用為主。植被較發(fā)育，坡體上多為第四系殘坡積土層覆蓋，基巖多處出露。地勢整體上北東低南西高，前緣剪出口高程為61.5～63.5 m，后緣高程為100.0～110.0 m，相對高差46.5～48.5 m。坡角一般在20°～40°，局部由于人工開挖坡度達(dá)55°以上，因而地形有利于形成滑坡。

(2)巖土結(jié)構(gòu)。滑坡坡向138°，斜坡坡角20°～35°，局部由于人工開挖坡度達(dá)55°以上。地層巖性主要為殘坡積層含礫粉質(zhì)黏土(Qel+dl)，厚度差異較大，下伏元古界冷家溪群大藥姑組(Ptlnd)強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化板巖，基巖產(chǎn)狀160°∠21°，與滑坡主滑方向138°呈順向關(guān)系，形成滑帶②。

(3)地質(zhì)構(gòu)造。組成滑坡的巖、土體只有被各種構(gòu)造面切割分離成不連續(xù)狀態(tài)時，才有可能向下滑動的條件。同時，構(gòu)造面又為降雨等水流進(jìn)入斜坡提供了通道。在透水性上，強(qiáng)風(fēng)化板巖裂隙發(fā)育，透水性強(qiáng)，中風(fēng)化板巖巖體完整，裂隙不發(fā)育，透水性差，從而在其接觸帶上易形成飽水帶，嚴(yán)重降低滑體的摩阻力，從而影響滑坡的穩(wěn)定性。

(4)降雨。降雨是坡體變形的主要誘發(fā)因素。大氣降雨對滑坡的誘發(fā)作用主要體現(xiàn)在降雨過程中增加滑體巖土的自重，并在后緣裂縫中產(chǎn)生充水的靜水壓力和“滑面揚(yáng)壓力”，而且潛蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產(chǎn)生浮托力，降低土石層的抗剪強(qiáng)度，尤其是對滑帶土的軟化作用和降低強(qiáng)度的作用最突出；當(dāng)滑體內(nèi)部的水壓力達(dá)到一定程度時，滑體就會潰裂、解體，產(chǎn)生下滑。

(5)人類工程活動。不合理的人類活動是影響滑坡穩(wěn)定性的主要外在因素。坡腳建房切坡及滑坡中部的公路建設(shè)改變了原始坡形態(tài)，大大增強(qiáng)了土體的降水入滲能力，破壞了原始邊坡的連續(xù)性。在暴雨條件下，地表水快速下滲，致使土體飽和，自重加大，潛在滑動面處的積水造成土體抗剪強(qiáng)度降低，導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)。

2.2 滑坡發(fā)展趨勢

通過對該滑坡的成因分析，綜合調(diào)查和勘查數(shù)據(jù)以及滑區(qū)實(shí)際破壞情況，該滑坡的破壞模式可分為如下幾個階段：

(1)蠕變階段：在長期的地應(yīng)力和地下水的作用下，強(qiáng)風(fēng)化板巖與中風(fēng)化板巖接觸帶產(chǎn)生層間錯動，形成泥化夾層，上部巖層沿泥化層發(fā)生緩慢滑移，并逐漸形成豎向裂隙。

(2)塑性變形階段：地表水通過坡表的殘坡積層及后緣的裂縫滲入強(qiáng)風(fēng)化板巖的裂隙，并在裂隙中產(chǎn)生靜水壓力和沿軟弱層分布的揚(yáng)壓力。隨著靜水壓力和揚(yáng)壓力的增大，強(qiáng)風(fēng)化板巖中的豎向裂隙進(jìn)一步發(fā)育，最終貫穿整個巖體，使原有巖體結(jié)構(gòu)逐漸破壞而松動，但這一階段巖體仍不會產(chǎn)生整體滑移。

(3)剪切、全面滑動階段：當(dāng)裂縫內(nèi)水頭高于臨界水頭時，巨大的揚(yáng)壓力和靜水壓力共同作用，使軟弱層的上覆巖體向臨空面發(fā)生“坐船式”的滑動，豎向裂隙中的水頭伴隨滑動面逐漸降低，當(dāng)后緣靜水壓力消散后，被推出巖體在摩阻力作用下停止。

結(jié)合該滑坡的發(fā)展過程和現(xiàn)場調(diào)查資料，該滑坡主要是由于人類工程活動及降雨造成，滑坡后緣強(qiáng)風(fēng)化板巖中的豎向裂隙已經(jīng)形成和貫通，但滑坡目前尚未發(fā)生全面滑動，因此判斷：本滑坡尚處于塑性變形階段。

3 滑坡參數(shù)及穩(wěn)定性計(jì)算

(1)計(jì)算參數(shù)的確定。滑坡的穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)、工程類比法和反演法綜合確定，滑帶土的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 滑動面土的物理力學(xué)參數(shù)

(2)計(jì)算方法。該滑坡屬于巖質(zhì)滑坡范疇，根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》13.4.2條推薦，本次計(jì)算模型為平面滑動模型(圖1)，采用平面極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性評價和推力計(jì)算。

計(jì)算公式如下：

其中，后緣裂隙靜水壓力：V=rwH2；沿滑面揚(yáng)壓力：U=rwLH。W為滑體單位寬度的自重，kN/m；L為滑面長度，m；C為滑帶的黏聚力，kPa；Φ為滑帶的內(nèi)摩擦角，(°)； α為滑帶的傾角，(°)；A為地震加速度，本次計(jì)算不考慮；rw為水的重度，kN/m3；H為后緣陡傾裂隙充水高度；Kf為滑坡穩(wěn)定系數(shù)。

(3)穩(wěn)定性計(jì)算。本設(shè)計(jì)工況采用自重設(shè)計(jì)工況，抗滑設(shè)計(jì)安全系數(shù)采用1.25。由于場地位于抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度區(qū)，不計(jì)地震工況，校核僅采用自重+地下水+暴雨，抗滑校核安全系數(shù)采用1.10，相關(guān)計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

4 滑坡的治理方案

根據(jù)滑坡的性質(zhì)及特征，滑坡推力較大，宜按照“減荷+固腳+強(qiáng)腰+排水”的治理原則進(jìn)行治理，具體措施如下：

(1)減荷：對滑坡前緣現(xiàn)狀斜坡、陡坎進(jìn)行修整，以滿足坡面平順、美觀要求，同時滿足后續(xù)坡面防護(hù)結(jié)構(gòu)施工要求。

(2)固腳：布置于滑坡前緣斜坡修整后的下面一級邊坡，由縱梁、橫梁、基礎(chǔ)、鑲邊以及錨索組成，協(xié)同作用對滑坡進(jìn)行錨拉加固，保證坡腳穩(wěn)定。

(3)強(qiáng)腰：在滑坡中部布置抗滑樁于上方公路外側(cè)路肩處，沿公路走向布置，樁頂設(shè)冠梁，對滑坡及路基進(jìn)行支擋。

(4)排水：在滑坡后緣穩(wěn)定地層設(shè)截水溝，截水溝出口接公路邊溝，減少大氣降水沿裂隙滲透至滑帶；在滑坡前緣斜坡坡腳處設(shè)排水溝，排水溝出口接公路邊溝；平臺上設(shè)平臺溝，平臺溝接排水溝。