醴陵市枧上社區(qū)江華組滑坡穩(wěn)定性分析及失穩(wěn)機(jī)制

凌波，陳婉君，張海忠

摘 要 湖南醴陵地區(qū)是滑坡地質(zhì)災(zāi)害影響較為嚴(yán)重的地區(qū)之一。本文以醴陵市泗汾鎮(zhèn)枧上社區(qū)江華組滑坡為例，在收集自然地理及區(qū)域地質(zhì)環(huán)境資料基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡勘查資料，對(duì)滑坡類(lèi)型、變形特征及成因機(jī)制進(jìn)行研究，綜合利用傳遞系數(shù)法定量分析評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定性，采用ABAQUS有限元模擬滑坡滑動(dòng)變形過(guò)程。結(jié)果表明該滑坡依舊處于不穩(wěn)定狀態(tài)，未來(lái)在暴雨?duì)顟B(tài)下，滑坡體大概率會(huì)再次發(fā)生推移式滑動(dòng)。

關(guān)鍵字 滑坡;成因機(jī)制;穩(wěn)定性;數(shù)值模擬

中圖分類(lèi)號(hào)： P694 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Stability Analysis and Instability Mechanism of Jianghua Formation Landslide in Jianshang Community， Liling City

Ling Bo ， Chen Wanjun ， Zhang Haizhong

（214Team， Hunan Geological & Mining Organization for Non-Ferrous Metals， Zhuzhou Hunan 412007）

Abstract： Liling area in Hunan is one of the areas with serious landslide geological disasters. Jianghua Formation landslide in Jianshang Community of Sifen Town， Liling City was taken as an example. Based on the collection of natural geography and regional geological environment data， combined with landslide exploration data， the types， deformation characteristics and genetic mechanism of landslide were studied. The transfer coefficient method was used to quantitatively analyze and evaluate the stability of landslide and the ABAQUS finite element simulation was employed to simulate landslide sliding deformation process.The results show that the landslide is still in an unstable state. In the future， the landslide will slide again under heavy rain.

Keywords： landslide; genetic mechanism; stability; numerical simulation

醴陵市泗汾鎮(zhèn)枧上社區(qū)江華組滑坡位于湖南省醴陵市四汾鎮(zhèn)，2019年7月9日，受50年一遇的強(qiáng)降雨影響，該滑坡發(fā)生明顯滑動(dòng)變形，造成財(cái)產(chǎn)損失，并威脅人身安全。2020年7月，受醴陵市自然資源局委托，我單位技術(shù)人員實(shí)地勘察，發(fā)現(xiàn)滑坡裂縫依然有變寬趨勢(shì)，推斷滑坡依然處于不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴(yán)重威脅前緣居民人身財(cái)產(chǎn)安全。

1 區(qū)域工程地質(zhì)條件

滑坡所在區(qū)域?yàn)榈蜕角鹆甑孛玻滤谏襟w海拔最大高程88 m，前緣最低高程55 m，最大相對(duì)高差為33 m，山體坡度20°～50°，整體地勢(shì)為北高南低。滑坡前緣因切坡建房，形成局部臨空，如圖1所示容易導(dǎo)致滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

滑坡區(qū)地層巖性由新到老依次為更新統(tǒng)（Qp）碎石土、戴家坪組（K2dj）強(qiáng)風(fēng)化-半風(fēng)化砂巖夾薄層泥巖。根據(jù)工程揭露情況，第四系碎石土主要分布表層，厚度不均勻，山坡厚度1～3 m，山頂及山脊厚度達(dá)到6～8 m，成分主以礫石、砂質(zhì)及少量泥質(zhì)、腐殖質(zhì)組成。戴家坪組（K2dj）：紫紅色強(qiáng)風(fēng)化-半風(fēng)化-未風(fēng)化砂巖，強(qiáng)風(fēng)化砂巖，巖芯破碎，呈松散、干塑狀態(tài)，中密-致密塊狀;半風(fēng)化-未風(fēng)化砂巖夾薄層泥巖，呈致密塊狀，完整性較好，厚度不明。

滑坡所在區(qū)域?qū)儆趤啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明，夏季多強(qiáng)降雨，且具有強(qiáng)暴發(fā)，短集中的特點(diǎn)。滑坡區(qū)地表水系不發(fā)育，滑坡的地下水的補(bǔ)給主要依靠大氣降雨，水體順坡向山下溪溝排泄。

2 滑坡的類(lèi)型及變形特征

滑坡體處于一個(gè)前緣臨村莊、農(nóng)田，背靠丘陵斜坡位置。根據(jù)詳細(xì)勘查資料，該滑坡體呈似弓形，具多個(gè)臺(tái)坎滑塌，縱長(zhǎng)120 m，橫寬19 m，平均厚3.0 m，面積2 280 m2，體積6 800 m3，為小型土質(zhì)滑坡。滑坡體內(nèi)東西發(fā)育1#、2#兩個(gè)垮塌區(qū)，垮塌區(qū)前緣及中部均出現(xiàn)了拉張裂縫。滑坡體為強(qiáng)風(fēng)化紫紅色中-厚層砂巖、粉砂巖夾薄層泥巖，滑帶土為碎石土、強(qiáng)風(fēng)化砂巖與半風(fēng)化砂巖間薄層粉砂質(zhì)泥巖。鉆孔揭露滑帶土具有明顯流塑狀態(tài)。

滑坡邊界特征顯著，后緣形成1.0～1.5 m陡坎，前緣以垮塌房屋屋后擋墻為界，左側(cè)邊界有0.2～1.0 m高差陡坎，右側(cè)邊界具有明顯拉張裂縫及0.5～2m高差陡坎。

1#呈橢圓形，前緣寬55.3 m，后緣寬37.5 m，滑坡長(zhǎng)度16 m，面積約750 m2，厚度1.6～4.6 m，滑坡體方量約2 250 m3，以推移式滑動(dòng)為主。2#前緣寬度27.5 m，后緣寬度13.2 m，滑坡體縱向長(zhǎng)度15.5 m，面積約320 m2，厚度2.2～3.5 m，滑坡體方量約1 000 m3，以遷移式滑動(dòng)為主。

3 成因機(jī)制分析

綜合滑坡地形地貌、地層巖性、形成條件、影響因素及變形特征分析，該滑坡形成是多種因素綜合作用[1-2]。

（1）地形地貌。地形是滑坡形成的基礎(chǔ)，滑坡所處地形地貌屬于強(qiáng)風(fēng)化丘陵地貌，滑坡體所在斜坡坡垂直高差33 m，坡度40°～50°，陡坡及百姓切坡前緣臨空為滑坡的形成創(chuàng)造有利條件。

（2）地層巖性。滑坡區(qū)地層為碎石土、強(qiáng)風(fēng)化-半風(fēng)化-未風(fēng)化砂巖夾薄層泥巖，砂巖風(fēng)化層極易產(chǎn)生滲流，加之薄層泥巖強(qiáng)度極低，遇雨水侵潤(rùn)極易軟化，形成軟弱帶，形成滑動(dòng)面。

（3）降水因素。滑坡為單面斜坡，地表無(wú)水系，對(duì)滑坡形成影響最大的主要是暴雨影響。滑坡發(fā)生的時(shí)間是2019年7月6日至2019年7月9日，正是醴陵市遭遇50年一遇重大洪災(zāi)，全市普降大到暴雨，最大降雨413.8 mm，暴雨造成土體重度增加、動(dòng)水壓力增大、土體抗剪強(qiáng)度降低，最終誘發(fā)該滑坡。

（4）人類(lèi)活動(dòng)因素：滑坡1#、2#垮塌區(qū)前緣均有百姓切坡建房，切坡形成局部1.0～1.5 m臨空，且坡腳未修建基礎(chǔ)護(hù)角墻，極容易形成滑坡。

綜上所述：滑坡形成機(jī)制為地表強(qiáng)風(fēng)化中—厚層碎石土、粉質(zhì)黏土由于遭受暴雨滲入，導(dǎo)致土體處于飽和狀態(tài)，風(fēng)化層中泥巖軟弱接觸界面軟化，抗剪強(qiáng)度降低，同時(shí)坡面前緣臨空缺乏護(hù)腳，暴雨沖刷坡體及土體重度荷載增加增大，最終導(dǎo)致滑體沿著滑動(dòng)面滑移，力學(xué)模式為以推移式滑坡為主的混合式滑坡。

4 穩(wěn)定性分析

4.1 穩(wěn)定性計(jì)算

滑坡巖土體力學(xué)參數(shù)根據(jù)土工試驗(yàn)、反演分析綜合確定（見(jiàn)表1）。以剖面2-2′為例，滑動(dòng)面大致為折線滑動(dòng)，用傳遞系數(shù)法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性及推力，計(jì)算模型見(jiàn)圖4計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2[3]。

4.2 ABAQUS數(shù)值模擬分析

滑坡數(shù)值模擬分析采用的本構(gòu)模型為Mohr-Coulomb模型，具體方法為強(qiáng)度折減法Cm=C/Fr ，Φm=arctan（tanΦ/Fr），通過(guò)不停增加Fr強(qiáng)度折減系數(shù)，模擬分析邊坡變化情況[4]。強(qiáng)度折減法根據(jù)3個(gè)方面進(jìn)行判斷：

（1）計(jì)算數(shù)值是否收斂;

（2）以特征部位的位移拐點(diǎn);

（3）是否形成連續(xù)貫通區(qū)[4]。為建模方便，減少計(jì)算效率同時(shí)不失去真實(shí)性，簡(jiǎn)化為二維模型。本滑坡以2-2'剖面進(jìn)行研究，建模巖石體力學(xué)參數(shù)采用表1，具體模型如圖4所示：

從滑坡位移等值線云初始階段、中期、終期3個(gè)階段可以發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖5-7），在工況2暴雨+自重狀態(tài)下，上部滑坡土體中上部土體先滑，不停地向下推移，而后后緣產(chǎn)生裂縫，最終使滑坡體整體發(fā)生較大滑移，滑坡依然處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

（1）滑坡體滑帶土巖性為強(qiáng)風(fēng)化上白堊統(tǒng)粉土，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，容易透水，在大-暴雨時(shí)，一部分雨水下滲，軟化滑動(dòng)面，降低了滑動(dòng)面（帶）巖土體抗剪強(qiáng)度;一部分雨水沖刷坡面土體，二者共同作用，導(dǎo)致坡面淺層土體失去支撐，在重力等作用下，斜坡失穩(wěn)而產(chǎn)生位移變形，最終導(dǎo)致滑體沿著滑動(dòng)面滑移，力學(xué)模式為以推移式滑坡為主的混合式滑坡。

（2）ABAQUS數(shù)值模擬分析與傳遞系數(shù)法相結(jié)合，準(zhǔn)確判斷該滑坡依舊處于不穩(wěn)定狀態(tài)，未來(lái)在暴雨?duì)顟B(tài)下，滑坡體大概率會(huì)產(chǎn)生滑移，滑移的變形機(jī)制為上部土體先滑，不停地向下推移擠壓，最終滑坡體整體發(fā)生較大滑移，再次發(fā)生推移式滑坡。

參考文獻(xiàn)/References

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