某不穩定斜坡地質特征及治理方案研究

冉文明

(貴州省地質礦產勘查開發局103地質大隊，貴州 銅仁 554300)

0 引 言

工程區位于貴州省印江縣，交通較便利。據調查訪問，該不穩定斜坡最初發生變形于2011年，斜坡上部為已建鄉村公路，該公路局部出現沉降后于2014年進行整修，變形點位于斜坡中部公路坎下，多戶村民房屋出現裂縫。

該不穩定斜坡區為中低山侵蝕剝蝕地貌，發育于斜坡中上部，坡腳海拔約822.69 m，坡頂海拔約890.42 m，高差約67 m，斜坡整體坡度約18°～35°，第四系覆蓋層較薄，約0.3～1.3 m，局部陡坎處可見基巖出露，工程區四周均為斜坡地形，斜坡地形較陡，第四系覆蓋層較薄，植被發育多為林地。工程區屬于亞熱帶濕潤季風氣候區，年平均氣溫為16.8 ℃，年平均降水量1 100 mm，工程區周邊未見地表水體發育。

1 不穩定斜坡地質特征及穩定性分析

1.1 斜坡區地質概況

工程區出露地層由新至老為第四系(Q)、志留系中上統韓家店群(S2-3hn)泥巖。第四系(Q)主要黃褐色粉質粘土夾碎石，呈可塑、稍濕狀，其中碎石含量約10 %～20 %，粒徑0.1～1.5 cm，碎石主要為強風化泥巖。韓家店群(S2-3hn)為灰綠色泥巖，節理裂隙發育，出露巖體風化較強烈，其中強風化巖體為軟質巖，巖層產狀290°∠28°。發育2組優勢裂隙，L1：108°∠68°，長度約為3～5 m，節理縫寬0.5 cm，密度為2～3條/m；L2：182°∠82°，長度約為2～3 m，節理縫寬0.5～1 cm，密度為2～3條/m。

工程區未見斷裂構造發育，相應地震烈度為Ⅵ度，區域地殼穩定性較好。工程區地下水類型為基巖裂隙水及松散層孔隙水，基巖裂隙水主要賦存于韓家店群泥巖風化帶體中，含水性弱，微新巖體透水性弱，可視為隔水層。

1.2 不穩定斜坡基本特征及成因分析

1.2.1 不穩定斜坡基本特征

該不穩定斜坡位于村民住房和通組公路之間斜坡地帶，見圖1。整個區域在平面上近似呈“簸箕”形，根據現場調查分析，不穩定斜坡前緣和后緣均為通組公路，右側邊界為自然斜坡溝谷，整個不穩定巖土體寬約158 m，長約121 m，前緣高程約817 m，后緣高程約867 m，相對高差約50 m，平均坡度約15°～25°，覆蓋層厚度0.3～3.1 m不等，斜坡上局部可見基巖出露。

圖1 不穩定斜坡航拍圖Fig.1 Aerial photograph of the unstable slope

經現場調查，該不穩定斜坡體的滑體主要物質由第四系殘坡積粉質粘土組成，平均厚度約0.3～3.1 m，夾少量碎石，碎石以強風化泥巖為主，呈棱角狀，塊徑一般0.5～6 cm不等，結構較松散。該不穩定斜坡體為土質不穩定斜坡，主要表現為表層土層發生局部滑塌開裂變形，斜坡體主要沿著巖土界線產生滑動變形，順著坡向向下滑動，即滑面主要為巖土分界面。該不穩定斜坡的滑床為韓家店群灰綠色薄-中層狀泥巖，巖層傾向與坡向相反，斜坡為逆向坡，故基巖穩定性較好。

根據現場調查及監測資料，該不穩定斜坡最初變形發生于2011年，由于持續性強降雨及切坡建房導致不穩定斜坡局部地面開裂變形，于2020年局部變形擴大并局部發生滑塌，但該不穩定斜坡所在村寨整體無明顯大幅度變形跡象。目前該不穩定斜坡上共形成9個地面開裂變形區域和2個崩塌區域；其中，裂縫變形區的裂縫長4～35 m，寬0.1～6 cm，裂縫可見深度最大達20 cm，崩塌區均位于公路的下部，方量最大約220 m3。

1.2.2 不穩定斜坡地質災害成因分析

該不穩定斜坡發生變形破壞是多因素作用的結果，如強降雨、地形地質條件以及人類活動等。工程區大氣降雨量較豐富，加上滑坡體主要為第四系粉質粘土，結構較松散，孔隙度大，有利于地表水下滲，大氣降雨滲入坡體不僅增加了巖土體自身的重量，水下滲后巖土接觸面上富集，對巖土接觸面上有浸蝕、軟化的作用，降低了巖土體抗剪切力學強度，大大降低斜坡的穩定性。該斜坡坡度較陡，且前緣多處存在切坡建房修路，部分臨空面較為高陡，為斜坡發生滑動垮塌提供剪出空間。斜坡區為人類工程活動區，人類活動對地表改造作用較為強烈，斜坡后緣切坡修路、切坡建房較為常見，導致植被減少，坡體裸露，顯著增加了地表水的滲流量；此外，建構筑物的修建對斜坡體施加重力荷載也進一步加速斜坡的變形破壞。

1.3 斜坡穩定性分析評價

根據現場調查分析，該斜坡滑動面總體呈近圓弧形型，適用于圓弧滑動計算模型。由于該不穩定斜坡規模較大，根據斜坡特征，選取3個典型坡面進行穩定性計算；穩定計算主要考慮降雨因素、坡體自重，地表荷載(建筑荷載)、地下水產生的水壓力等，綜合考慮上述荷載的作用，分別計算2種工況下的斜坡的穩定性，即工況1：自重+天然水位；工況2：自重+10年一遇暴雨。

結合工程經驗及現場、臨近工程點的巖土體試驗，確定改斜坡體滑動面天然抗剪強度粘聚力C=22 kPa、內摩擦角φ=14°(工況2抗剪強度折減系數為0.95)，滑體天然重度18.5 kN/m3，工況2容重為19 kN/m3。根據斜坡區鉆孔巖芯土工試驗結果，滑床強風化泥巖的天然重度25.1 kN/m3，天然單軸抗壓強度標準值10.3 MPa，基底摩擦系數取0.35，強風化泥巖水平彈性抗力系數K=180 MN/m3，中風化泥巖K=250 MN/m3。在上述參數的基礎上，根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》進行穩定計算，計算結果顯示工況1狀態下斜坡均處于穩定狀態，工況2狀態下除了1條剖面處于基本穩定狀態外，其余的2條剖面亦均處于穩定狀態。

2 不穩定斜坡治理工程方案研究

2.1 治理工程方案建議

按照對地質災害應“因害設防、突出重點、注重效果”的治理原則和前期滑坡勘察的基礎上，建議采用工程手段對不穩定斜坡進行治理，根據以往滑坡地質災害治理成功案例，該工程考慮如下3個治理方案。

方案1：鋼管樁+擋土墻+截排水溝治理工程；

方案2：鋼管樁+抗滑樁+擋土墻+截排水溝治理工程；

方案3：對受影響的35戶127人進行整體搬遷。

2.2 治理工程方案比選

方案1：該穩定斜坡在2種工況下處于基本穩定—穩定狀態，但坡體存在一定的變形裂縫，目前坡體缺乏有效的排水措施；在坡體前緣設置鋼管樁和擋土墻，并在坡體設置截排水溝可達到阻止斜坡變形的效果，該方案可行性較高，能有效地提高的坡體的穩定性；但所需的鋼管樁數量較多，工程投資較大。

方案2：該治理方案在方案1的基礎上增設抗滑樁，進一步提高了防治工程的安全系數，徹底解決該滑坡的穩定性問題，工程治理后的安全系數最高，同時抗滑樁的使用可以大幅較低鋼管樁的數量，工程投資較方案1小。

方案3：該方案可以有效避免不穩定斜坡地質災害對該地居民的威脅，永久性消除災害體對居民的影響。該方案涉及的工作類別少，工期較短；但移民投資高，并且違背當地村民的意愿，移民搬遷可能會使部分農民遠離原來的生產對象，給農業生產帶來不便，為確保搬遷后農民生活來源的穩定和生活質量的保證，當地政府和農民都將為此做出大量工作。

綜上所述，建議選取方案2作為該不穩定斜坡地質災害的治理方案，方案可行性高，投資較少。

3 結 語

(1)工程區第四系覆蓋層主要為黃褐色粉質粘土夾碎石，下伏基巖為韓家店群泥巖，巖體風化較強烈。

(2)該不穩定斜坡在平面呈“簸箕”形，寬約158 m，長約121 m，前、后緣高差約50 m；滑體主要由第四系殘坡積粉質粘土夾碎石組成，平均厚度約0.3～3.1 m，滑面主要為巖土分界面。

(3)該斜坡發生變形破壞是強降雨、地形地質條件以及人類活動等多因素共同作用的結果，目前坡體處于基本穩定—穩定狀態，建議選擇鋼管樁+抗滑樁+擋土墻+截排水溝治理工程的治理方案(方案2)進行地質災害治理。