岳陽市珞珈山滑坡穩(wěn)定性分析評價

李常輝，謝繼明，張伏泉

（湖南省煤田地質局第六勘探隊，湘潭，411100）

1 地質環(huán)境條件

珞珈山滑坡位于岳陽市岳陽樓區(qū)（南湖新區(qū)）月山管理處圣安社區(qū)珞珈山，地理坐標東經 113°04′55″，北緯29°20′00″，距岳陽市區(qū)約3km。

1.1 氣象水文

區(qū)內多年平均降雨量 1331.6mm，年最大降雨量2336.5mm（1954 年），日最大降雨量 246.1mm（1954年6月16日），時最大降雨量90mm/h（2002年7月22日6-7時），全年約45%的降雨集中在4～7月[1]。

1.2 地形地貌

勘查區(qū)地處洞庭湖平原東部，總體地勢北高南低，為剝蝕侵蝕低丘陵地貌，海拔標高50～103m，地形坡度20°～35°。

1.3 地層巖性

勘查區(qū)內揭露地層有第四系中更新統、震旦系上統燈影組。

第四系中更新統（Qp），位于在勘查區(qū)內連續(xù)分布，厚薄不均，包含人工雜填土、殘坡積層。人工雜填土主要分布在勘查區(qū)萬佛塔四周，厚度最大為3.0m。殘坡積層以含碎石粉質粘土為主，局部分布少量碎石土；多呈可塑狀，硬塑狀次之，局部軟塑狀分布，碎石成分為硅質巖，含量為10%～45%，粒徑5～35mm，棱角狀或次棱角狀。

震旦系燈影組（Zdy），出露于滑體西側沖溝中，為青灰色、暗灰色硅質巖，局部含石英脈，薄～中厚層狀，裂隙發(fā)育，產狀為290°∠65°。強風化層厚度為1.5～11.5m，大多呈粉粒結構，局部呈巖屑，巖質軟，遇水易軟化、風干即崩解。

1.4 地質構造、新構造運動與地震

勘查區(qū)及附近區(qū)域無大的斷層通過；新構造運動較為強烈，所在岳陽樓區(qū)以抬升作用為主；據《中國地震動參數區(qū)劃圖（GB18306—2015）》，該區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應譜特征周期值為0.35s，屬弱震區(qū)。

1.5 水文地質條件

地下水主要為滑坡堆積及殘坡積層孔隙潛水，含水介質由第四系粉質粘土及硅質巖全風化層、強風化層組成，含水介質的物質組成、結構特征、厚度變化等決定了滑體的透水性和富水性不均。

滑體處于山坳中，上部萬佛塔地勢較高，滑體坡面裂隙發(fā)育、植被茂密、地表徑流條件差，有利于大氣降水直接滲入滑體，地下水滲入滑體由于滑體堆積、殘坡積層厚度較大，土體結構松散，有利于地下水滲入，向滑體前緣徑流、排泄。

本次勘查施工鉆孔中，多數鉆孔見到地下水（非暴雨期），PH值7.29。依據規(guī)范，勘查區(qū)內地下水對混凝土、鋼結構具微腐蝕性。

1.6 人類工程活動

近年來，在滑體后緣上部、滑體中后緣、滑體前緣增加了建筑物，修建過程中對滑體局部進行坡體開挖、平整，人類工程活動較強烈。

2 滑坡發(fā)育特征

2.1 邊界、規(guī)模、形態(tài)特征

依據工程地質測繪、勘查資料，滑坡后緣位于涼亭之間的拉張裂縫處、前緣剪出口位于斜坡底部已修擋土墻之下，兩側以沖溝以及藥師殿房屋開裂、圣安寺圍墻開裂、地表裂縫等變形為邊界，劃定滑坡周界、圈定范圍（如圖1）。平面形態(tài)呈圈椅狀，剖面形態(tài)為前緣陡、中部緩、后緣陡，整體地形坡度較陡為30°～35°。后緣高程90.0～100.0m，前緣高程 50.0～55.0m，相對高差 35.0～50.0m。滑體最大寬約150m，最長約70m，厚3.0～8.5m、平均厚5.75m，面積約1.05萬m2，體積約6.038萬m3，規(guī)模等級為小型。主滑方向345°，為淺層土質折線形滑坡。

2.2 滑坡物質特征

2.2.1 滑體物質特征

根據坡體不同的物質組成及結構特征，劃分為兩層：上層以碎石土為主，下層以含碎石的粉質粘土為主。兩層巖土體在空間上分布極不均勻，厚度變化較大。

（1）上層土體：分布在滑體表層的0～4.0m深度范圍內，為未完全風化硅質巖碎石土。碎石大小混雜，棱角狀、次棱角狀為主，粒徑5～100mm，中等偏強風化；碎石間充填粉質粘土，土質稍密實。碎石含量10%～45%。

（2）下層：分布滑體0～8.5m深度范圍內，主要為含碎石粉質粘土，碎石含量2%～10%，次棱角狀，直徑均小于4cm；粉質粘土，多呈可塑狀或硬塑，中等偏密實，個別為軟塑。

2.2.2 滑帶土

根據調查和本次勘探資料，只有前緣施工的ZK3、ZK5、ZK7比較明顯的顯示出滑帶的存在，ZK3顯示滑帶深度為5.9～8.5m，ZK5顯示滑帶深度為3.5～6.1m，ZK7顯示滑帶深度為4.0～5.2m。滑帶土體為含碎石粉質粘土，碎石含量、粒徑明顯小于上層土體，含水量明顯大于上層土體，呈軟塑狀。鉆孔ZK3、ZK5、ZK7揭露基巖面（強風化頂面）分別在埋深8.5m、6.1m、5.2m處，故5.2～8.5m范圍內存在滑動面，也說明此處為巖土接觸面滑動的滑坡。巖土力學性質詳見表1[1]。

表1 滑帶土（Qdel） 巖土力學性質成果統計表

2.2.3 滑床

據勘查各鉆孔揭露基巖分析，滑床為震旦系燈影組硅質巖。巖土力學性質詳見表2。

表2 硅質巖巖石力學性質統計表

2.3 滑坡變形發(fā)育過程及特征

據調查，滑坡第一次局部滑動由大暴雨誘發(fā)，導致擋墻西側部分損壞，后緣陡坎清晰可見。第二次局部滑動滑體中部發(fā)生滑塌。目前野外能看到的裂隙、裂縫均發(fā)生在近10年之內，且在不斷的變寬變長。滑坡一直處在持續(xù)變形活動階段，主要表現在地面拉裂、局部崩滑、蠕動等方面。

裂縫主要分布于滑體東側及滑體中部，呈弧形或折線展布。滑體中、后部，因坡體蠕滑產生拉張裂隙，前緣剪出口有新產生的鼓張裂隙。剪切裂縫2處、拉張裂縫3處、鼓脹裂隙4處，裂縫寬0.5～6cm[1]。中部能發(fā)現樹齡稍大的馬刀樹，；區(qū)內滑塌產生的垂直滑移最大距離4.2m，加劇了滑體的不穩(wěn)定性。

2.4 滑坡變形破壞模式及形成機制

2.4.1 變形破壞模式

滑體表面波狀起伏，滑體后部與滑動方向直交的裂縫發(fā)育，切割角度大、呈壓性，按照滑坡受力狀態(tài)分析，屬于推移式滑坡。

2.4.2 形成機制

珞珈山滑坡變形表現在三大方面：（1）滑體整體蠕滑導致滑體上建筑墻體開裂、蓄水池開裂漏水、擋土墻下部前緣剪出口出現裂縫；（2）局部滑塌導致滑體后緣出現更多臨空陡坎、植被傾倒；（3）滑體局部鼓脹凸起導致護坡片石破壞、沿山臺階損壞。

圖1 珞珈山滑坡勘查平面示意圖

圖2 1-1＇剖面示意圖

表3 穩(wěn)定性計算工況、荷載組合

圖3 折線滑動法模型及條塊劃分圖（折線形滑動面）

形成原因：（1）人類開挖坡腳形成的臨空面、坡面自然侵蝕形成多個臺階陡坎，增加了坡體的不穩(wěn)定性；（2）降雨導致滑體重量增加、巖土體抗剪參數降低，使得滑坡穩(wěn)定性降低。其形成過程總體可劃分為蠕滑～拉裂～滑塌。

3 穩(wěn)定性分析及預測

3.1 穩(wěn)定性宏觀分析

滑體變形已有多年，目前處在緩慢變形階段，局部處于變形加速階段。上部為含碎石粉質粘土層，大氣降水易于快速下滲，土體易于飽和，抗剪能力顯著下降。區(qū)內水體富集、運移，極易形成軟弱滑帶，在暴雨等因素作用下，加劇變形，滑坡體可能發(fā)生更大的滑移，威脅滑坡體下方居民生命、財產安全。

3.2 穩(wěn)定性極限平衡法分析

3.2.1 計算剖面的確定

本次在滑體上布置 1-1＇、2-2＇、3-3＇三條勘查剖面（見圖1、圖2），獲取了基礎數據作穩(wěn)定性計算分析。

3.2.2 計算工況及荷載組合

（1）滑體自重：非降雨工況下，地下水位以上采用天然重度，地下水位以下采用飽和重度；降雨工況下，應考慮雨水入滲對滑坡體自重的影響，入滲范圍內按飽和重度計算，入滲范圍以下及地下水位以上仍采用天然重度，入滲深度視當地降雨強度、土體入滲系數和滲透系數確定。區(qū)內滑體土松散，雨水易于入滲，地下水位抬升，滑體侵潤面以上采用天然重度，侵潤面以下采用飽和重度，滑面抗滑強度采用飽和抗剪強度[2]。

（2）地表荷載：區(qū)內滑體表層未見大的堆載，地表荷載不予考慮。

（3）水壓力：包含靜水壓力、動水壓力和浮托力。

（4）地震荷載：區(qū)內地震基本烈度為 VI 度，屬弱震區(qū)，可不計入地震力[3]。且地震荷載屬于偶然因素，發(fā)生的概率極小，本次滑坡穩(wěn)定性計算未考慮地震荷載。

參照規(guī)范[4]，滑坡穩(wěn)定性計算工況、荷載組合及抗滑穩(wěn)定安全系數如表3：

3.2.3 計算方法

折線行滑面采用傳遞系數法計算：

依據《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 0218—2006）中土質滑坡極限平衡理論，滑坡的穩(wěn)定系數及傳遞系法計算滑坡剩余下滑推力如下：

（1）滑坡穩(wěn)定系數Kf計算：

（2）滑坡推力計算

采用傳遞系數法計算，由于滑坡區(qū)內無地下水，因此滑坡推力計算時不考慮地下水作用，計算公式如下：

其中：

3.2.4 計算參數

滑面抗剪強度指標根據室內試驗、反演分析、工程類比及參考地區(qū)經驗等綜合確定。

（1）室內試驗

通過樣品測試得出滑體土、滑帶土天然、飽和狀態(tài)粘聚力C值、內摩擦角φ值，如下表4所示。

（2）反演分析

根據滑坡穩(wěn)定狀態(tài)，假設穩(wěn)定系數及滑面、荷載等條件，反算滑面的巖土抗剪強度參數。當荷載條件、滑面抗剪強度參數與滑坡的實際情況一致時，邊坡的理論最小穩(wěn)定系數接近于1；相對應的最危險滑面，與滑坡的實際滑面一致。

該滑坡局部曾發(fā)生滑移，勘查期間整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下，可能進入變形失穩(wěn)狀態(tài)。

反演分析選取1-1＇作計算剖面，穩(wěn)定系數取Fs=1.15，采用圖解法反算，依次取C=0、φ=0，分別反求φ、C值，在C～φ坐標圖上求出直線，反演結果取值。當 φ=0 時，求得 C=70.813kPa；當 C=0時，求得φ=30.54°。

反演公式如下：

內聚力：

內摩擦角：

（3）參數的綜合取值

根據室內試驗、反演分析、工程類比及參考地區(qū)經驗，綜合確定滑面抗剪強度指標 C、Φ 值及其它物理力學指標取值如下表5：

3.2.5 計算結果

滑坡各剖面穩(wěn)定系數見表6。

根據《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 0218—2006），對滑坡進行穩(wěn)定性分析評價。經計算，該滑坡1-1＇在自然狀態(tài)下為不穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨狀態(tài)下為不穩(wěn)定狀態(tài)；剖面2-2＇、在自然狀態(tài)下為穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨狀態(tài)下為穩(wěn)定狀態(tài)，剖面3-3＇在自然狀態(tài)下為基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨狀態(tài)下為不穩(wěn)定狀態(tài)。因此該滑坡局部存在著安全隱患。

3.3 滑坡發(fā)展趨勢預測

珞珈山滑坡體中部發(fā)生滑塌，西部坡體鼓脹凸起，前緣擋土墻底部形成了多條剪出口裂縫；滑體范圍內發(fā)育多個平臺陡坎，陡坎邊緣易發(fā)生局部再次溜滑。近期坡體變形、建筑物墻體開裂比較明顯，根調查結果和穩(wěn)定性計算可知，在降雨的影響下坡體局部將處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極可能產生滑動。

4 防治建議

4.1 預防措施

表4 滑體土和滑帶土抗剪指標及試驗值

表5 滑坡穩(wěn)定性計算參數綜合取值

表6 滑坡穩(wěn)定性計算結果表

加強區(qū)內滑坡地質災害宣傳工作，做好預案、搞好監(jiān)測，對現場裂縫進行封填；加強區(qū)內地質生態(tài)環(huán)境保護，規(guī)范人類工程活動，避免人為誘發(fā)或加劇滑坡形變。

4.2 工程措施

根據珞珈山滑坡特點，建議及時采取工程治理方案：地表排水+坡面整形+抗滑樁+格構錨桿（局部）。

（1）排水：在滑坡周界，尤其是在滑坡后緣位置設置截排水溝，快速將久雨以及暴雨形成的坡面流排出滑體，減少降雨入滲；

（2）削坡整形：結合不穩(wěn)定計算分析，總體上應避免大挖大填，僅對滑塌區(qū)、鼓脹凸起區(qū)進行坡面整形；

（3）支擋：在滑坡前緣布置抗滑樁，可以有效地起到防止滑坡整體滑動的效果；在滑體東側的陡坎，坡腳較大，存在局部變形，且由于場地范圍以及建筑影響，不能進行大挖大削，適合采用格構錨桿對其進行加固；