云南玉溪江川爬地小組滑坡變形機(jī)理及穩(wěn)定性研究

李明和，錢衛(wèi)明，楊小強(qiáng)

云南省地質(zhì)工程勘察總公司，云南 昆明 650051

云南玉溪由于地形地貌及氣候條件的復(fù)雜性，不斷發(fā)生重大滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害，地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、巖土體性質(zhì)結(jié)構(gòu)是玉溪地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的基礎(chǔ)條件，降雨是誘發(fā)玉溪地質(zhì)災(zāi)害的主要因素，80%以上發(fā)生于雨季（5—10月份），特別是當(dāng)日和前三日暴雨影響最為嚴(yán)重。

玉溪市江川區(qū)爬地小組滑坡變形由來(lái)已久，形態(tài)清晰、周界清楚，變形特征明顯。該滑坡直接威脅居民5戶26人，間接威脅西北側(cè)居民區(qū)11戶60人，并對(duì)后緣主干道路穩(wěn)定運(yùn)行造成較大影響。該項(xiàng)目是云南省自然資源廳大型地災(zāi)防治項(xiàng)目，立項(xiàng)核定工程治理匡算資金為500萬(wàn)元。

1 滑坡形態(tài)特征

該滑坡主滑方向166°，整體坡度為13°～15°，橫向最大寬度為148.0m，軸長(zhǎng)374.5m，平面面積為36500m2，鉆孔揭露滑體厚6.5～11.5m，平均厚9m，總體積約32.86萬(wàn)m3，該滑坡屬中型中層推移式滑坡。

2 滑坡變形特征

該滑坡后緣原小學(xué)教學(xué)樓在二十多年間整體下滑約5.0～6.0m；2014年強(qiáng)降雨期間，后緣再次明顯活動(dòng)變形，裂縫長(zhǎng)度達(dá)70m以上，錯(cuò)臺(tái)約40～50cm，裂縫寬3～5cm，導(dǎo)致混凝土排水溝多段拉裂變形、局部錯(cuò)段嚴(yán)重；2016年在滑坡前部新建的變壓器電桿，在三年間整體下移2～3m；滑坡中后部過(guò)境道路多次變形破壞，水溝多處錯(cuò)斷，路肩擋墻多段剪斷，并伴隨圈椅狀牽引裂縫，主要裂縫發(fā)育特征如表1所示。

表1 滑坡區(qū)內(nèi)主要變形裂縫特征表

3 滑坡結(jié)構(gòu)特征

3.1 滑體物質(zhì)

根據(jù)鉆孔揭露的巖土垂向結(jié)構(gòu)，該滑坡滑體物質(zhì)由上至下主要為散體結(jié)構(gòu)的耕植土（Q4d）、殘坡積粉質(zhì)黏土層（Q4el+dl）、全～強(qiáng)風(fēng)化玄武巖（P2β），滑體平均厚度為9m。上覆巖土體內(nèi)部及層間結(jié)構(gòu)空隙較大、土體裂隙較發(fā)育、透水性較強(qiáng)，有利于降雨下滲、徑流，是水體良好的運(yùn)行通道。流動(dòng)的水體既是地質(zhì)營(yíng)力，又是致災(zāi)因子。

3.2 滑床物質(zhì)

滑床為二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組（P1q+m）灰?guī)r，系硬質(zhì)巖石，灰白色、青灰色，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖溶強(qiáng)度一般，新鮮斷面可見(jiàn)鐵質(zhì)浸染，巖層穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)相對(duì)完整，力學(xué)強(qiáng)度較高，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅱ級(jí)。

3.3 滑動(dòng)面（帶）特征

該滑坡垂向結(jié)構(gòu)上，在滑體與滑床之間普遍存在全風(fēng)化凝灰?guī)r（P2β），該軟弱夾層易吸水軟化，吸水后結(jié)構(gòu)破壞變得松散，其物理力學(xué)性質(zhì)較差，水理性質(zhì)不甚穩(wěn)定。滑帶垂向顏色分布以紫紅色+灰綠色+黃褐色為主（多數(shù)鉆孔以紫紅色及灰綠色或一種顏色為主），局部混雜以后為雜色、彩色，稍濕，可塑～硬塑，切面光滑。縱向上，滑動(dòng)帶為折線型，有后部陡、中前部緩的特征。

現(xiàn)場(chǎng)取該滑坡凝灰?guī)r鉆孔巖芯浸泡約15min，發(fā)現(xiàn)其明顯軟化、局部崩解，巖土強(qiáng)度明顯下降、由硬塑改變?yōu)檐浰堋伤埽帜蟆⒋辍⑷嗨颇酀{，有較強(qiáng)滑膩感。

開(kāi)挖時(shí)凝灰?guī)r一般較干燥，含水率不是很高，一旦遇水后，就會(huì)發(fā)生快速膨脹，膨脹量較大，這將導(dǎo)致強(qiáng)度降低。可見(jiàn)，凝灰?guī)r水理性質(zhì)較差，易吸水、膨脹、崩解是該滑坡變形破壞的主要內(nèi)因。

4 滑坡變形機(jī)理

除有利的地形條件與人類活動(dòng)外，特殊的地層巖性組合是該滑坡的主要內(nèi)因。下伏灰?guī)r與上部玄武巖之間分布全風(fēng)化凝灰?guī)r，系典型軟弱夾層，透水性差、易吸水，其干燥時(shí)呈硬塑黏土狀，吸水后短時(shí)間內(nèi)軟化為軟塑～可塑，力學(xué)強(qiáng)度降低值大。降雨或灌溉用水下滲后軟化全風(fēng)化凝灰?guī)r，降低其力學(xué)性質(zhì)；滑體物質(zhì)飽水后容重增大并增加下滑力分量；地表水下滲到滑面附近受阻，并沿滑面向前緣方向滲流，垂向孔隙水壓力及縱向滲流壓力作用使下滑力分量增加，均不利于坡體穩(wěn)定。當(dāng)下滑力大于抗滑力，則發(fā)生整體滑坡、局部劇烈變形。

5 滑坡土體的穩(wěn)定性分析

通過(guò)勘查及上述分析表明，該滑坡縱向主滑面已近乎完全貫穿，由整體蠕動(dòng)變形、局部劇變向整體滑坡演變，部分坡體已被裂縫切割成分散的塊體。后部滑體為主滑段、中部為動(dòng)力傳遞段、前部具有阻滑性質(zhì)，后部滑體水平位移及地表構(gòu)筑物的變形均明顯大于前部。

值得注意，該滑坡縱向長(zhǎng)度超過(guò)370m，滑面傾角差異大，后緣牽引段、中部主滑段、前緣抗滑段特征明顯不同。中部主滑段首先失穩(wěn)蠕動(dòng)，為剪切受力，形成一組壓扭面和一組張扭面。后部牽引段因失去支撐，大主應(yīng)力為其土體自重力，小主應(yīng)力為其水平壓應(yīng)力，因而發(fā)生主動(dòng)土壓破壞。前部抗滑段受來(lái)自主滑段和牽引段的滑坡推力，因而發(fā)生被動(dòng)土壓破壞。根據(jù)滑動(dòng)段位置及傾角特征，穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)應(yīng)注意抗剪強(qiáng)度的差異性取值。因此，抗滑段滑帶抗剪強(qiáng)度取值時(shí)，應(yīng)考慮其實(shí)際阻滑作用，取值可適當(dāng)大于主滑段及牽引段。

基于此該滑坡特征，根據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)研究宜使用不平衡推力傳遞系數(shù)法或摩根斯頓普萊斯法進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。根據(jù)該滑坡穩(wěn)定性定量計(jì)算結(jié)果，在天然工況Ⅰ（自重條件）下，穩(wěn)定系數(shù)為1.070～1.140，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在校核工況Ⅲ（自重+暴雨條件）下，穩(wěn)定系數(shù)為0.962～1.025，處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)；在校核工況Ⅳ（自重+地震條件）下，穩(wěn)定系數(shù)為0.986～1.039，處于不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)。

以上表明，該滑坡整體已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在特殊工況下隨時(shí)可能整體滑動(dòng)，發(fā)展趨勢(shì)不容樂(lè)觀。

6 滑坡發(fā)展趨勢(shì)

該滑坡天然工況下為基本穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況下為不穩(wěn)定～欠穩(wěn)定狀態(tài)，如不采取有效的綜合治理措施，隨著時(shí)間的推移，在各種不利因素（降雨、地表水、地震及人類工程活動(dòng)等）的綜合影響下，滑體沿灰?guī)r頂面整體滑動(dòng)破壞的可能性大，將直接危害坡體后緣居民區(qū)建筑、道路設(shè)施及坡體中部居民區(qū)建筑的安全穩(wěn)定及人員安全。因此，應(yīng)扼制滑坡的發(fā)展趨勢(shì)，綜合考慮控制最不利滑動(dòng)帶的形成貫通與受力作用特點(diǎn)，采取合理的治理工程，并結(jié)合現(xiàn)有排水設(shè)施完善排水系統(tǒng)。

7 防治工程建議

根據(jù)滑坡綜合特征，于滑坡后部居民區(qū)及公路下側(cè)有限設(shè)置一排抗滑樁以對(duì)保護(hù)區(qū)域形成直接支擋，可在短期內(nèi)減緩、減小變形位移程度；并于滑坡前部地形收窄處設(shè)置一道谷坊壩，將施工產(chǎn)生的棄土堆積于庫(kù)區(qū)內(nèi)，可直接對(duì)滑坡體前緣形成反壓，以減緩、減輕前部滑坡的滑移作用。

8 結(jié)論

（1）爬地小組滑坡特征清晰，周界清楚，主滑方向166°，整體坡度為13°～15°，滑體平均厚9m，總體積約32.86萬(wàn)m3，屬中型中層推移式滑坡。

（2）全風(fēng)化凝灰?guī)r是灰?guī)r與玄武巖之間的軟弱夾層，其水理性質(zhì)較差，易吸水、膨脹、崩解，是滑坡變形破壞的主要內(nèi)因。

（3）滑帶以上巖土體結(jié)構(gòu)松散，是地下水良好的運(yùn)行通道，水體促使全風(fēng)化凝灰?guī)r遇水、吸水后發(fā)生水理性質(zhì)變化，是滑坡變形破壞的主要誘因。

（4）該滑坡整體已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在特殊工況下隨時(shí)可能整體滑動(dòng)，發(fā)展趨勢(shì)不容樂(lè)觀。

（5）應(yīng)盡快采取科學(xué)合理的防治工程，如抗滑樁工程，并結(jié)合現(xiàn)有排水設(shè)施完善排水系統(tǒng)。