周家壩高埡口滑坡特征及形成機(jī)制、穩(wěn)定性分析

袁兆平 陳思堯 朱國寶 楊劍紅

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局區(qū)域地質(zhì)調(diào)查隊(duì)，四川 成都 610213）

周家壩高埡口滑坡位于四川省資陽市安岳縣城北東石橋街道秀才社區(qū)1組岳陽河右岸周家壩高埡口，屬淺表層牽引式土質(zhì)滑坡。該滑坡地貌單元為淺丘地貌，地形起伏不大，植被發(fā)育情況較好，斜坡結(jié)構(gòu)類型為土質(zhì)斜坡，下部出露的地層為侏羅系上統(tǒng)的遂寧組，巖性以紫紅色粉砂質(zhì)泥巖為主。該滑坡受降雨和人類工程活動(dòng)等多重因素影響容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，共威脅9戶32人，威脅財(cái)產(chǎn)138余萬元，威脅鄉(xiāng)村道路40余米，災(zāi)情等級(jí)屬中型。該滑坡現(xiàn)狀處于破壞階段，目前滑坡狀態(tài)不穩(wěn)定，危險(xiǎn)性較大，在區(qū)域上屬于較為典型的紅層淺層滑坡，具有較大調(diào)查研究?jī)r(jià)值。目前已開展治理工程勘查設(shè)計(jì)工作，通過對(duì)該滑坡的調(diào)查研究，指導(dǎo)該地區(qū)此類滑坡的防治工作。

1 滑坡基本特征

周家壩高埡口滑坡中心坐標(biāo)為北緯30°7′38.4″，東經(jīng)105°23′52.7″，經(jīng)鄉(xiāng)村道路可達(dá)，交通較方便。距安岳縣城區(qū)約6.5km。滑坡分布于236m～356m高程段，相對(duì)高差約20m，總體剖面形態(tài)呈上陡-下緩，坡度6°～45°，平均坡度約22°左右，坡面植被覆蓋率高。

該處滑坡于2018年雨季發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致一戶房屋開裂，2020年7月25日因降雨滑坡加劇下滑，造成多間房屋破損、道路垮塌。直接威脅9戶32人生命財(cái)產(chǎn)安全，威脅房屋36間。目前，滑坡危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)所有人員均已撤離。

該滑坡面積約3500km2，平面形態(tài)呈舌形，主滑方向?yàn)?84°，前緣寬約80m，滑坡縱向軸長約50m，總面積約3500m2，滑坡體土體厚度2.5m～10.3m，平均厚度約為6m，滑坡體體積約2.1萬m3，屬淺表層小型牽引式土質(zhì)滑坡[1]，見圖1。

圖1 周家壩高埡口滑坡平面示意圖

滑坡前緣以岳陽河右岸為界，滑坡后緣邊界位于鄉(xiāng)村道路以東約10m處，滑坡后緣裂縫發(fā)育，下錯(cuò)明顯，錯(cuò)距最大可達(dá)1.5m；中部可見多處隆起，隆起高度0.25m～0.5m不等，另外可見多處裂縫，裂縫延伸長度約0.9m～6m、寬約0.08m～0.3m；左、右以滑坡形成的裂縫發(fā)育而成的微沖溝為界，如圖2和圖3所示。滑坡體變形跡象強(qiáng)烈，已發(fā)生明顯滑動(dòng)，導(dǎo)致中部3間民房不同程度開裂破損，滑坡邊界剪切、拉張裂縫發(fā)育。

圖2 滑坡后緣拉賬裂縫特征

圖3 滑坡右側(cè)裂縫特征

滑坡主要由殘坡積堆積體組成。根據(jù)野外實(shí)地勘察，結(jié)合勘查工程以及巖土樣的取樣測(cè)試成果，確定該滑坡存在剪出口僅有1個(gè)。

2 滑坡結(jié)構(gòu)特征

滑坡體位于三疊系上統(tǒng)遂寧組地層上的第四系殘坡積物層，斜坡屬土質(zhì)斜坡。滑坡滑帶下部均為紫紅色薄層狀泥巖、粉砂巖，產(chǎn)狀較穩(wěn)定，傾向東，傾角約2°～3°，節(jié)理裂隙較發(fā)育。

滑體：鉆探揭露滑體厚度為2.5m～10.3m，滑坡平均厚度約6m。鉆探揭露滑塌體特征，其縱向表現(xiàn)為后緣稍薄，前緣較厚，橫向表現(xiàn)為兩側(cè)較薄，中部較厚，表現(xiàn)出典型的牽引式滑坡體特征。滑體物質(zhì)主要由粉質(zhì)黏土、黏土夾少量碎石等組成。黏土為紫紅色，表層含植物根系常呈深灰色、灰紫色，稍濕，可塑，中密。碎塊石含量少，分布不穩(wěn)定，局部可達(dá)10%～15%，棱角狀，直徑一般約為5mm～12mm，極少部分為20mm～30mm，碎石與黏土結(jié)合緊密度一般。該層巖土體構(gòu)成了滑坡體。

滑帶：根據(jù)鉆探揭露及調(diào)繪結(jié)果分析，滑坡后緣及左前緣、中部等變形明顯，滑坡體邊部界線內(nèi)側(cè)呈明顯的下錯(cuò)及拉張變形特征，鉆孔所揭露巖芯均可見較為清晰的滑帶土特征。滑坡滑面為第四系殘坡積物與下伏三疊系上統(tǒng)遂寧組基巖的接觸面，整體呈現(xiàn)滑體厚度中間和前緣厚，側(cè)緣和后緣薄的特征。

3 滑坡體變形特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)訪，2017年滑坡前緣農(nóng)田內(nèi)污水管道修建，管溝開挖深約6米、寬約3米，管道埋置后雖及時(shí)回填，但夯實(shí)不夠，加之后期管道有漏水現(xiàn)象（及時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的維修處理），半年后即2018年發(fā)生滑坡，造成3戶房屋多處裂縫，地面裂縫寬約0.12m～0.18m，局部下沉0.5m。2020年7月-8月雨季，在持續(xù)的降雨誘發(fā)下，滑坡進(jìn)一步加劇活動(dòng)，導(dǎo)致位于滑坡中部的3處房屋發(fā)生不同程度損毀，臨近滑坡的部分房屋出現(xiàn)開裂情況。

滑坡邊界裂縫發(fā)育，裂縫剖面呈“V”字形，地表處最寬，向下逐漸收斂閉合。其中后緣頂部邊界裂縫，地表處寬0.1m～0.2m，下錯(cuò)高度0.7m～1.5m；右側(cè)邊界裂縫地表處寬約0.23m～0.45m，下錯(cuò)約0.8m～0.9m；左側(cè)邊界裂縫地表處寬達(dá)0.05m～0.3m，下錯(cuò)約0.3m[2]。

滑坡體內(nèi)部，發(fā)育多條拉張裂縫，裂縫多呈近直線的弧線形，走向總體呈南北走向，L2長約7m～8m，裂縫寬度約0.3m～0.5m，可見深度約0.4m～0.6m；裂縫L6長約3m～4m，裂縫寬度0.08m～0.25m，可見深度約0.3m～0.6m；裂縫L7長約4～6m，裂縫寬度約0.1m～0.3m，可見深度約0.4m～0.7m；裂縫L8長約3m～4m，裂縫寬度約0.15m～0.35m，可見深度約0.3m～0.7m[3]。

根據(jù)鉆探工程控制以及巖樣試驗(yàn)成果，參考鉆孔柱狀圖RQD（巖石質(zhì)量指標(biāo)）數(shù)值，確定風(fēng)化帶厚度約0.7m～2m。

4 滑坡形成機(jī)制分析

周家壩高埡口滑坡由于先前房屋修建進(jìn)行了削坡拓基建房，形成了局部陡坡，同時(shí)，滑體物質(zhì)成分主要為碎石土，結(jié)構(gòu)較松散，自身穩(wěn)定性較差，利于降雨及地表水下滲。此外，前緣污水管道管溝開挖等破壞了原有堆積體的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致前部牽引后部土體緩慢蠕動(dòng)，在兩側(cè)形成剪切裂縫，后部形成垂直于滑動(dòng)方向的拉張裂縫。

后期在持續(xù)降雨條件下，導(dǎo)致地下水位上漲，雨水的入滲加重了土體自身容重，降低了土體的抗剪強(qiáng)度，加之地下水位上漲使底部含碎石黏土飽水軟化，導(dǎo)致滑坡加劇，經(jīng)過一段時(shí)間的浸潤，前部土體牽引后部土體向前蠕動(dòng)，首先在坡腳形成塑性壓縮區(qū)，剪應(yīng)力集中，前部向臨空方向發(fā)生推移剪出，其次后部形成下錯(cuò)拉裂縫，裂縫貫通后，降雨導(dǎo)致土體抗剪強(qiáng)度急速降低，最終導(dǎo)致局部失穩(wěn)，發(fā)生滑坡[4]。

5 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)滑坡的孕災(zāi)條件和形成機(jī)制、誘發(fā)條件，該滑坡穩(wěn)定性計(jì)算與分析采用三種工況進(jìn)行：工況一，天然工況（即自重）；工況二，暴雨工況（即自重+暴雨）；工況三，地震工況（即自重+地震）。

5.1 計(jì)算方法

滑坡類型主要為松散堆積體沿著粉質(zhì)黏土、黏土與下伏基底侏羅系上統(tǒng)遂寧組紫紅色泥巖、砂質(zhì)泥巖的接觸面滑動(dòng)的土質(zhì)滑坡，根據(jù)勘探剖面，滑面近似折線，因此本次穩(wěn)定性計(jì)算按照《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T0219-2006）和《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001，2009年版）的有關(guān)規(guī)定，采用傳遞系數(shù)法對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和推理計(jì)算[5]，剩余下滑力計(jì)算按傳遞系數(shù)法。

傳遞系數(shù)法的計(jì)算公式如下。

式中：Kf為穩(wěn)定性系數(shù)；Rn為總抗滑力（kN/m）；Tn為總下滑力（kN/m）；Wi為計(jì)算i條塊自重與建筑等地面荷載之和（kN/m）；Ci為第i條塊內(nèi)聚力（kPa）；hiw為第i條塊坡降（m）；φi為第i條塊內(nèi)摩擦角（°）；Li為第i條塊滑動(dòng)面長度（m）；αi為第i條塊滑面傾角（°），反傾時(shí)取負(fù)值；βi為第i塊地下水流向，一般情況下取浸潤線傾角與滑面傾角平均值（°），反傾時(shí)取負(fù)值；A為地震加速度（單位：重力加速度g）；ψj為第i塊段剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（j=i）；RDi為第i塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面分力（kN/m）；TDi為第i塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的 平行滑面分力（kN/m）；γw為水的容重（kN/m3）；γU為孔隙壓力比。

剩余下滑力計(jì)算公式如下。

式中：Ei-1第i-1條塊的剩余下滑力（kN/m），作用于分界面的中點(diǎn)；αi為第i條塊滑面傾角（°）；K為滑坡推力安全系數(shù)，取值K=1.02、1.05、1.10，分別對(duì)應(yīng)3種工況。

根據(jù)庫倫土壓力理論，主動(dòng)土壓力計(jì)算公式如下。

式中：Ea為庫倫主動(dòng)土壓力（kN/m）；H為計(jì)算墻高（m），土壓力計(jì)算墻高取值為2.0m；γ為墻前土容重（kN/m3），取值為19.87；C為土體內(nèi)聚力（kPa），取值8.60；Ka為主動(dòng)土壓力系數(shù)，計(jì)算公式如下。

式中：φ為潛在滑帶土內(nèi)摩擦角（°），取值為13.76°；δ為外摩擦角（°），取值δ=φ/2；ε為墻背傾角（°），取值0°；β為墻后坡度（°），取0°。

5.2 計(jì)算參數(shù)選擇

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果和反演取得的參數(shù)，考慮坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)、各種試驗(yàn)條件及方法的局限性，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)綜合確定滑坡的穩(wěn)定性和推力計(jì)算中潛在滑帶土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)見表1。

表1 潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)綜合取值表

5.3 滑坡推力及穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)確定的計(jì)算參數(shù)和計(jì)算模型，對(duì)該滑坡在天然工況、設(shè)計(jì)工況和校核工況分布進(jìn)行穩(wěn)定性和剩余下滑力計(jì)算[6]，綜合考慮到地質(zhì)環(huán)境條件，安全系數(shù)按天然工況1.10、暴雨工況1.05及地震工況1.02計(jì)算，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)和推力計(jì)算、前緣主動(dòng)土壓力計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果匯總表

5.4 滑坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864-2016）規(guī)定，滑坡穩(wěn)定狀態(tài)根據(jù)滑坡穩(wěn)定系數(shù)的劃分標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合滑坡穩(wěn)定性宏觀判斷及滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析[2]，綜合評(píng)價(jià)周家壩高埡口滑坡穩(wěn)定性見表3。

表3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)一覽表

6 結(jié)論

通過對(duì)周家壩高埡口滑坡的勘查研究，得出以下結(jié)論，并提出建議。1）周家壩高埡口滑坡是沿第四系殘坡積層與下伏三疊系上統(tǒng)遂寧組地層基巖接觸面滑動(dòng)的淺表層牽引式土質(zhì)滑坡。平面形態(tài)呈舌形，前緣寬約80m，滑坡縱向軸長約50m，總面積約3500m2，滑坡體土體厚度為2.5m～10.3m，平均厚度約為6m，滑坡體體積約為2.1萬m3，規(guī)模為小型。邊界清晰，裂縫發(fā)育，變形強(qiáng)烈，在區(qū)域上較為典型。2）周家壩高埡口滑坡由于先前削坡拓基建房、污水管道管溝開挖等人類工程活動(dòng)，因此為前期蠕動(dòng)提高了有利條件。由松散碎石土組成的滑體，自身穩(wěn)定性較差，在降雨及地表水不斷下滲情況下，導(dǎo)致前部牽引后部土體緩慢蠕動(dòng)。2020年7-8月，在強(qiáng)降雨情況下，雨水的入滲加重了土體自身容重和飽水軟化、降低了土體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致前部土體牽引后部土體向前蠕動(dòng)加劇，最終導(dǎo)致該滑坡失穩(wěn)，活動(dòng)加劇。3）周家壩高埡口滑坡目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下，繼續(xù)產(chǎn)生局部變形的可能性較大。經(jīng)穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)果得知：該滑坡在天然工況下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下，有欠穩(wěn)定狀態(tài)的趨勢(shì)；在地震工況下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。4）周家壩高埡口滑坡目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生大規(guī)模的整體滑坡變形，但在持續(xù)強(qiáng)降雨作用下，可能再次發(fā)生局部變形及失穩(wěn)滑移，威脅較大。因此建議對(duì)周家壩高埡口滑坡采取“擋土墻+抗滑樁+排水溝”的方式進(jìn)行工程治理。