云南樓臺坡滑坡成因及穩定性分析評價

禹 智，李 強，張杰花

(1.云南云嶺地質勘查有限公司；2.云南省地質工程勘察總公司)

樓臺坡滑坡所處區域屬于地質災害高易發區，區內居民多聚居于山脊或斜坡寬緩地帶，近年來由于村莊建設規模不斷擴大，人類工程活動不斷增強，加之受極端暴雨等影響，地質災害頻發。樓臺坡滑坡2002年6月發現變形跡象，目前仍處于不穩定狀態，此滑坡已嚴重危害周邊居民的生命財產安全和居住環境安全，目前已被當地政府列為重點防治區。

1 區域地質環境條件

1.1 滑坡區氣象、水文條件

樓臺坡滑坡地處烏蒙山脊部區，屬亞熱帶高原季風氣候，冬半年陰雨寡照、夏半年炎熱多雨。年平均降水量1046.0mm，雨季集中在5月～10月，降水量842.3mm，占全年降水量的81.3%，多年平均最大24h暴雨量為83.4mm。多年平均相對濕度84.3%。區域光熱資源豐富，年平均日照時數1033.6小時。多年平均風速0.9m/s，多年平均最大風速7m/s。

滑坡區域屬長江流域白水江水系，主要河流有馬河及斑鳩溝，其中馬河屬于白水江一級支流，斑鳩溝為馬河右岸支流，樓臺坡滑坡位于馬河上游的左岸斜坡中上部。

1.2 滑坡區地形地貌

滑坡地處楊子準地臺滇東臺褶帶的東北臺褶束東部，新華夏系第三沉降帶南端。是四川盆地向云貴高原抬升過渡帶，境內山脈屬烏蒙山北支。根據地貌形成的主要原因、切割形態、剝夷面及巖性組合關系，區域上地貌可分為構造侵蝕中山地貌(Ⅰ)、構造侵蝕與溶蝕相間中山地貌(Ⅱ)和構造溶蝕地貌(Ⅲ)。

滑坡區屬于深切割構造侵蝕與溶蝕相間中山峽谷地貌(Ⅱ1)，區內溝谷發育，河谷深切，加上降雨量大，出露的砂巖、頁巖、灰巖和白云巖互層，為斜坡變形滑坡的產生提供了有利條件，屬滑坡、崩塌及不穩定斜坡地質災害相對發育區。

1.3 地層巖性

(3)三迭系中統關嶺組(T2g)：為下伏基巖，巖性灰綠色砂巖，塊狀結構，薄～中厚層狀構造。根據鉆孔揭露巖石風化程度可分為全～強風化層和中風化層。前者巖芯多呈砂狀、碎塊狀，巖芯采取率約為30%～40%，巖石質量差，鉆孔揭露厚度3.3m～6.9m；后者巖芯多呈碎塊狀、餅狀，節理裂隙較發育，節理裂隙間多為泥質成分充填，RQD約為10%～30%，巖石質量差。鉆孔揭露厚度3.5m～20.5m。

1.4 地質構造

滑坡區域位于川滇經向構造帶和川黔經向構造帶之間，南與南嶺緯向構造體系西段最北邊的鶴慶-東川-黔中復背斜帶接壤，北同中國新華夏系構造體系第三個一級沉降帶的四川盆地毗連。長期的應力作用和各種邊界條件在一定程度上對沉積作用、火山活動、構造變動作用起了明顯的控制和影響，使區內形成了比較復雜的應變圖象。區內構造對全區的地形地貌、水系分布、構造演化、水文地質工程地質條件和地質災害發育等均起著控制作用。

滑坡區周邊無明顯的構造痕跡，其正南方向直距約1.2km處發育廟溝斷層，滑坡區即位于該斷層北盤。

1.5 新構造活動和地震

滑坡區所在地新構造運動類型屬間歇性抬升區但相比周邊區域，其抬升相對平緩，表現為沿馬河河谷殘留有一級至二級階地，以及馬河兩岸的河底下、樓臺坡西側等地帶，陡崖地貌發育。

地震活動是影響區域穩定的重要因素之一。滑坡地處滇東北，從云南省1∶50萬震中分布圖分析，區內屬地震穩定地區，地震不頻繁。離滑坡區最近的、震級較大的一次地震發生于1973年8月2日，震級5.4級。

據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2015)及《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)資料，滑坡所在地地震動峰值加速度值為0.05g，相應地震基本烈度為Ⅵ度。根據《云南省區域地殼穩定性分區圖》，滑坡區地殼穩定性屬穩定區。

2 滑坡概況

2.1 滑坡形態特征

滑坡位于樓臺坡南東部的鄉村道路切坡地段上方的坡體上，所處原始地形為山體斜坡中部，地形坡度15°～35°，局部陡立。滑坡腳高程1123.0m，后緣高程1150.5m，相對高差約27.5m，總體地形起伏變化較小，坡體上植被以小型喬木為主，后緣分布居民住宅(圖1、圖2、圖3)。

樓臺坡滑坡平面呈“舌”型，其中滑坡左、右兩側可見明顯的裂縫和地面變形，前沿(剪出口)位于公路切坡的陡緩交界處。其主滑方向303°，沿主滑方向長約40m～50m，前沿寬約35m，后緣寬約40m，滑坡平面積約2185m2，根據勘查鉆孔顯示，滑體厚3.5m～7.5m，平均厚6.0m，滑坡體積約1.31×104m3，屬小型淺層土質滑坡。

2.2 滑坡變形跡象特征

樓臺坡滑坡現狀活動跡象明顯，主要表現為造成房屋及農田受損。

滑坡于2002年6月發現變形跡象，主要表現為后緣一帶的房屋開裂，據調查統計滑坡區共發育3條裂縫(表1)，局部地段有小規模坍塌。據監測統計，近年來，裂縫依然處于不斷變寬的狀態，雖然變化量不大，但已對房屋的安全使用造成了較大影響。

圖1 樓臺坡滑坡平面示意圖

圖2 樓臺坡滑坡1-1′工程地質剖面示意圖

圖3 樓臺坡滑坡2-2′工程地質剖面示意圖

表1 樓臺坡滑坡裂縫特征一覽表

3 滑坡成因分析

滑坡區屬亞熱帶高原季風氣候區，雨季雨量集中，且降雨量大，所處地形坡度大，坡體巖性組合工程地質性質差等因素，樓臺坡滑坡形成受自然因素和人為因素疊加控制：

(1)地形地貌：區域上屬于深切割構造侵蝕與溶蝕相間中山峽谷地貌。滑坡體位于坡向北西的山體斜坡，地形較連續，坡面較平順，起伏變化不大，地形坡度20°～25°，滑坡坡腳公路建設開挖形成幾近陡立的挖方邊坡，坡體所處地形不利于殘坡積層土體穩定。

(2)地層巖性：坡體以第四系殘坡積層含角礫粉質粘土為主，結構松散，地表降水及生活用污水容易下滲，土體飽水軟化后強度降低，下伏基巖為三迭系中統關嶺組(T2g)灰巖。坡體上土體與下伏基巖強度相差較大，為軟硬接觸帶，且巖體透水性弱，地表水下滲至土石界面上受阻，并沿界面向下滲流，形成軟弱帶，為滑坡的形成提供了基礎條件。

(3)地表水與地下水因素：滑坡地處亞熱帶高原季風氣候區，雨季集中在5月～10月，降水量842.3mm，占全年降水量的81.3%，多年平均最大24h暴雨量為83.4mm。大氣降水下滲，一方面造成滑坡土體飽水后容重增大，增加中下滑力分量，另一方面滑帶土體浸水后土體軟化，呈軟塑狀，力學指標下降，抗剪強度降低，抗滑力減少，同時地下水向坡腳徑流產生的滲透壓力及水頭壓力均成為下滑力的增量。

(4)人類生產生活影響：長期以來，居民生活用水隨意沿道路地面及斜坡向下無序排放，生活用水沿裂縫下滲、順坡漫流，造成土體浸泡，飽水而軟化，強度降低，是形成滑坡的一個主要原因；區內居民建筑等滑坡體上，建筑加載也是造成滑坡的一個重要原因，受建筑荷載的影響較大。

4 滑坡穩定性分析

樓臺坡滑坡為小型淺層推移式土質滑坡，2002年6月開始出現拉裂變形，主要表現為房屋墻體及地面開裂，監測發現，近年來，裂縫不斷加寬，故判斷樓臺坡滑坡在天然工況下處于欠穩定狀態，暴雨工況下處于欠穩定-不穩定狀態

4.1 計算方法及公式

根據勘查成果，樓臺坡滑坡滑面呈折線型。故采用傳遞系數法進行穩定性計算。按照《滑坡防治工程勘查規范》的有關要求，對滑坡的穩定性進行計算。將滑面視為折線型，簡化為二維問題進行計算。

滑坡穩定性計算公式：

其中：TDi=NWisinβisin(αi-βi)

RDi=NWisinβisin(αi-βi)

Rn=(Wn((1-rU)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφn+cnLn

Tn=(Wn(sinαn+Acosαn)+RDn)+TDn

NWi=γWhiWLicosαi

式中：

Fs—穩定系數；

Wi—第i計算條塊的重量(kN/m)；

rU—孔隙壓力比，滑體水下面積×水的容重/滑體總體積≈滑體水下面積/滑坡總面積×2；

αi—第i計算條塊滑面傾角(°)，反傾時取負值；

A—地震加速度(單位：重力加速度g)；

RDi—滲透壓力產生的垂直滑面分力；

ci—第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結強度標準值(kPa)；

Li—第i計算條塊滑動面長度(m)；

ψj—第i計算條塊的剩余下滑力傳遞至i+1塊段時的傳遞系數(j=i)，即

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tanφi+1；

Rn—滑坡抗滑力；

TDi—滲透壓力產生的平行滑面分力；

Tn—滑坡下滑力；

NWi—孔隙水壓力，即近似等于浸潤面以下土體的面積 乘以水的容重 (kN/m3)；

Ti—作用于第i計算條塊重量滑動面切線方向上滑動分力(kN/m)，出現與滑動方向相反的滑動分力時，應取負值；

φi—第i計算條塊滑帶土的內摩擦角標準值(°)；

βi—第i計算條塊地下水流向(°)；

γW—水的容重(kN/m3)；

4.2 設計工況

因樓臺坡滑動面位于地下水位以上，故采用天然工況進行設計計算，并利用暴雨和地震工況進行校核。

天然工況(工況Ⅰ)：自重荷載。

校核工況：暴雨工況(工況Ⅱ)：自重荷載+地下水+暴雨。

地震工況(工況Ⅲ)：自重荷載+地下水+地震。

4.3 參數取值

根據滑坡勘查報告成果，相關參數的取值如下：

(1)滑體重度(γ)：天然重度及飽和重度取試驗容重平均值。

(2)滑帶土抗剪強度指標：本次計算參數的選取基礎為現場勘探取樣的試驗成果數據，通過篩選分析確定災害體穩定性計算的參數。但根據建立的滑坡模型，采用殘余剪參數計算結果與滑坡現狀穩定狀態不符合，經分析認為，當前滑帶土的抗剪強度試驗仍采用傳統的快剪、慢剪等方法，其試驗過程與滑帶土的破壞過程并不一致；另一方面，巖土試驗取樣具有較大的隨機性，而且受取樣條件、試驗條件的限制，很難給出與實際情況完全相符的強度指標，故滑坡穩定性計算參數擬采用反算С，Ф值。結合鉆孔揭露地層巖性、工程地質條件、滑坡現狀穩定性及類似工程經驗，滑坡內摩擦角較穩定，故假定φ值，反演c值。假定的φ值根據土工試驗成果進行折減并多次試算；滑坡上滑面滑體處于欠穩定狀態，故穩定系數假定為1進行反演，土體參數實驗數據見表2。根據勘查報告，滑坡滑面抗剪強度取值根據反演與殘余剪強度對比綜合取值見表3。

表2 樓臺坡滑坡計算參數實驗室數據一覽表

表3 樓臺坡滑坡計算參數選取一覽表

(3)滑動面長度(L)與傾角(γ)和滑塊面積(A)：在計算剖面上量取和計算。

(4)地下水面積及浸潤線坡度：在計算剖面上量取。

(5)暴雨校核：結合區內土體地下水位埋深，暴雨按滑坡土體全飽和進行校核，按水土合算的方法進行計算，考慮孔隙水壓力的影響，取用浮容重。

(6)地震校核：滑坡區地震基本烈度為6度，峰值加速度為0.05g。

(7)滑體荷載：滑坡上分布有道路、建筑，計算時考慮建筑物荷重按單寬每層10kN/m，公路過往車輛的荷按單寬25kg計算。

計算參數采用表3反算參數，暴雨工況按滑體全飽水考慮，利用水土合算的方法計算，對相應的滑動面進行了穩定性計算分析。本次穩定性計算樓臺坡滑坡選取了剖面1-1′、2-2′，滑坡計算結果見表4。

表4 滑坡穩定性計算結果一覽表

根據《滑坡防治工程勘查規范》第9.4.6條的規定，滑坡穩定狀態應根據其穩定系數確定，劃分標準見表5。

表5 滑坡穩定狀態劃分

注：Fs為滑坡穩定系數。

4.4 計算結果

根據前文計算結果可知：樓臺坡滑坡計算剖面在天然工況下穩定系數在1.00～1.01之間，為欠穩定狀態；在暴雨工況下穩定系數0.96～0.97，為不穩定狀態；在地震工況下穩定系數0.97～0.98，為不穩定狀態。

5 結論及滑坡治理建議

滑坡于2002年6月發現變形跡象，主要表現為后緣一帶的房屋開裂，調查統計滑坡區共發育3條裂縫，局部地段有小規模坍塌。監測統計發現，近年來，裂縫依然處于不斷變寬的狀態，該滑坡嚴重影響了周圍居民的生命財產安全和居住環境安全。

(1)樓臺坡滑坡地處云南省境內地質災害高易發區。區域地貌類型為深切割構造侵蝕與溶蝕相間中山峽谷地貌，微地貌為斜坡地貌，地形坡度15°～35°，局部陡立，滑坡滑動面平均埋深約6.0m，滑坡體積1.31×104m3，屬于小型淺層推移式土質滑坡。

(3)據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2015)及《建筑抗震設計規范》(GB50011-2010)資料，滑坡所在地地震動峰值加速度值為0.05g，相應地震基本烈度為Ⅵ度；根據“云南省區域地殼穩定性分區圖”，滑坡區地殼穩定性屬穩定區。

(4)通過野外實地踏勘結合室內穩定性驗算，天然工況下，滑坡處于欠穩定狀態；暴雨工況下，滑坡處于不穩定狀態，發生繼續變形的可能性極大。

(5)根據滑坡勘查成果，根據滑坡成因、穩定性分析評價及其發展趨勢，建議對滑坡設置抗滑樁，防治其繼續蠕滑，并在外圍設置、完善截排水工程，防止生活用水、地表水等直接對其沖刷，防止滑坡進一步擴張，以保障其周邊居民的生命財產安全和居住環境安全。