漢中市鎮巴縣道子坎滑坡隱患地質特征及穩定性研究

強 帆 張暖宗

（陜西核工業工程勘察院有限公司，陜西 西安 710054）

道子坎滑坡隱患點位于鎮巴縣黎壩鎮長柏村，該隱患點于2019 年7 月份，由于降水等因素，坡體上出現多條裂縫，裂縫最大寬度約3cm；至2020 年9 月初裂縫最大寬度已達1m，目前滑坡處于加速變形階段，部分坡體已有滑塌、沉降現象。該隱患點在極端降雨條件下，發生整體滑坡的可能性大，且滑坡體一旦失穩，將危及到滑坡區內17 戶71 人53 間房屋、1 個村衛生室，威脅財產1000 萬元，急需進行治理，消除隱患[1-3]。

因此，本文擬通過對該滑坡的分析研究、模擬驗算及結合工程實踐，進一步總結提高對該類滑坡的認知。

1 研究區地質環境概況

1.1 區域地質地貌條件

研究區位于揚子地臺，大巴山坳褶帶，屬于低山區與河谷階地交匯處，山勢低緩，山坡坡度多在20°～40°。區域出露地層巖性主要有砂巖、泥巖及松散巖土。

1.2 水文地質條件

滑坡隱患點及周邊地區地下水的類型有基巖裂隙水和松散層孔隙水兩類，大氣降水為主要補給源[1]。

基巖裂隙水：賦存于砂巖風化裂隙帶中，含水性較差，由山坡或順節理裂隙帶向溝谷排泄，深部新鮮完整的巖石則為弱透水或相對不透水層。

松散層類孔隙水：呈帶狀分布于山谷兩側斜坡及溝谷松散層中，含水巖性為粉質粘土，地下水位埋深較淺，以上層滯水為主，埋深約2.4～8.3m。以徑流排泄為主。

1.3 滑坡區工程地質條件

1.3.1 巖土體分布及特征

研究區內各地層工程地質特征，見表1。

表1 研究區地層工程地質特征

1.3.2 人類工程經濟活動

隨著城鎮建設規模的不斷擴大，人類工程活動對滑坡區的影響主要為：

（1）區內修路、建房等切削山體形成的高陡邊坡，在降雨及重力影響下，加劇破壞了坡腳的原有應力作用，更容易造成坡體的崩塌、滑坡等現象

（2）人類的開荒種植，破壞了坡體的原有生態結構，加劇了水土流失，破壞了坡體的穩定性。

2 滑坡基本特征

2.1 形態

道子坎滑坡長約125m，寬約100m，平面面積約1.25×104m2，滑向約40°，滑坡區相對高差約61m，滑坡體積10.5×104m3。滑坡體變形跡象最早發生于前緣，滑坡整體邊界較為清晰，為一中型堆積層牽引式土質滑坡[2]。

2.2 滑坡巖土體結構特征

滑體：該滑體主要由粉質粘土組成，厚3.0m～8.3m，濕度中等，可塑性中等，干強度中等，韌性中等。滑體土天然含水率在18.4～27.0%之間，平均值21.88%；天然重度18.7～20.5 kN/m3，平均值19.8 kN/m3；天然孔隙比0.58～0.81，平均值0.66，塑性指數10.7～15.5，平均值12.84，重型觸探試驗平均值約16.2 擊，工程性能較差。

滑面：滑面呈上陡下緩狀，上部坡度約30°，下部坡度15～20°，滑面為土巖接觸面。滑面上部地層以含碎石粉質粘土為主，含水量較大，軟塑，可見擦痕。

滑床：滑床為含碎石粉質粘土，頂部為泥巖。

2.3 變形特征

在滑坡隱患點上發現多處裂縫，裂縫寬度約2～3cm，最大寬度約40cm，錯臺高度最大約30cm，沿滑坡隱患點周界及后緣形成多條裂縫。滑坡體前緣上山道路外側出現滑塌，滑塌段長度約25m，滑塌后形成高約70cm的陡坎，滑塌造成道路部分地段下陷。滑坡后緣道路下陷約1m，下陷段長度約30m。

該滑坡處于持續變形中，變形跡象明顯，在滑坡前緣漿砌石擋墻上發現裂縫，裂縫寬度約10～60cm，該段擋墻已被錯斷，其余地段擋墻多處出現的裂縫、鼓包等，在降雨等因素作用下，發生垮塌的可能性較大[1-4]。

3 滑坡穩定性分析計算與評價

3.1 滑坡形成機制分析

經過現場調查和勘查分析，該滑坡為中型土質滑坡，形成條件為：

3.1.1 地形地貌

該區域位于低山區與河谷階地交匯處，山坡坡度多在20°～40°，該類型地貌特征為滑坡地質災害的發育提供了必要的條件。該滑坡體在底部和中部砌有擋石墻和臨時截排水工程，但均已遭到破壞。

3.1.2 地層特性

坡體地層結構為含碎石粉質粘土、含塊石粉質粘土層和砂巖泥巖互層，水體滲入粉質粘土層間富集，降低其抗剪強度，發展成滑動面。

3.1.3 降雨作用

降雨作用是滑坡形成的關鍵性因素，一是增加坡體的自身重量，二是加快軟弱結構面的形成和貫通，據現場調查及統計，滑坡在雨季的變形速率明顯高于旱季。

3.1.4 人類工程活動

隨著經濟發展人口不斷增長，面臨居民用地緊張，道路修建導致坡體前緣開挖，底部阻滑段不斷減少，坡面中上部居民墾荒，破壞了坡腳的原有應力作用，使下滑力大于抗滑力，坡體向下滑動形成滑坡。

3.2 滑坡破壞模式分析

滑坡向下滑動，坡體前緣首先變形破壞形成裂縫，在暴雨條件下雨水沿裂隙進入坡體使滑帶土軟化，前緣變形導致造成滑坡體后緣發生變形，裂縫進一步擴大，造成坡體出現一定程度的剪切破壞進而使滑面貫通，造成滑坡整體剪切破壞。該滑坡類型為牽引式滑坡[1-5]。

3.3 滑坡體物理力學特征

勘查過程中根據現場原位測試、室內土工試驗，對滑坡體參數和指標進行了統計分析，詳見表2、3。

表2 滑坡體物理力學性質特征表

試驗及統計結果表明：滑體土天然含水率在18.4～27.0%之間，平均值21.88%；天然重度18.7～20.5 kN/m3，平均值19.8 kN/m3；天然孔隙比0.58～0.81，平均值0.66，塑性指數10.7～15.5，平均值12.84。

3.4 滑坡穩定性計算與評價

3.4.1 公式選擇

按照《滑坡防治工程勘查規范》（GB/T 32864-2016）中滑坡臨界計算方法，采用表2 試驗數據，進行滑坡穩定性計算，選擇傳遞系數法，計算公式如下[2-4]：

式中：

Ti——第i 條塊下滑力（kN/m）；

Ri——第i 條塊抗滑力（kN/m）；

Ψj——第i 條塊剩余下滑力傳遞至i+1 塊段時的傳遞系數（j=i 時）；

Wi——第i 條塊自重標準值與相應附加荷載之和（kN/m）；

ci——第i 條塊滑面粘聚力標準值（kPa），；

φi——第i 條塊滑面內摩擦角標準值（°）；

n——條塊數；

Fs——穩定性系數。

3.4.2 計算方案選取

通過調查發現，該滑坡體滑面主要為含碎石粉質粘土層與基巖接觸面處（圖1），穩定性分析計算選擇傳遞系數法。經上述公式計算，得到不同工況下的穩定系數Fs 值見表3。

圖1 剖面圖

表3 滑坡穩定性計算結果表

通常滑坡整體穩定系數Fs＜1.0 為滑移狀態；1.0≤Fs＜1.05 為欠穩定狀態；1.05≤Fs＜1.15 為基本穩定狀態；Fs>1.15 為穩定狀態[4]。該滑坡體在自重狀態下，穩定系數Fs=1.00～1.13，處于欠穩定～基本穩定狀態；在暴雨條件下，穩定系數Fs=0.95～1.04，處于不穩定狀態～欠穩定狀態。

3.5 基于顆粒流的數值模擬

通過構建道子坎滑坡顆粒流數值模型，可模擬坡體滑動全過程[4-6]，滑體運動總持續100s，主滑時間約50s（圖2）。滑坡發生時，坡下居民基本沒有反應時間，該滑坡需進行及時治理。

圖2 道子坎滑坡模型圖

對模型數據分析，建立道子坎滑坡運動圖（圖3），將滑坡從失穩滑移到停止運動分為四個階段。

圖3 道子坎滑坡運動圖（35s～100s）

第一階段：滑坡在運動前期，前緣出現了明顯位移，經歷35s，滑坡從失穩到整體下滑；

第二階段：滑坡在滑動55s 后，由于抗滑力的增加，大部分堆積于坡腳停止運動；

第三階段：滑坡在滑動75s 后，任有部分土體存在較小的運動速度，但在自身重力影響下逐步進入穩定壓密階段。

第四階段：滑坡在滑動100s 后，逐步趨于穩定狀態。

4 滑坡發展趨勢及工程防治

4.1 滑坡發展趨勢

4.1.1 滑坡穩定性綜合評價

滑坡體在連續降雨作用條件下為不穩定狀態，發生整體滑動的可能性較大[5]。

4.1.2 滑坡變形發展趨勢

根據滑坡體穩定性綜合評價結果結合滑坡變形破壞特征，預測滑坡體在暴雨狀態下發生滑移的可能性大，一旦再次產生滑移現象，對滑坡后緣起到牽引作用，裂縫增多，滑坡失穩，威脅當地人民群眾生命財產安全。

4.2 工程防治

根據滑坡現狀及治理經費實際情況，采用抗滑樁+擋墻+截、排水工程等進行滑坡治理[2]。

4.2.1 抗滑樁

在對比考慮滑體土厚度、結合地形條件、滑坡剩余下滑力的基礎上，在滑坡前緣設置抗滑樁。

4.2.2 擋墻工程

根據現場調查，在滑坡前緣替換原有坡腳破壞擋墻。

4.2.3 截、排水工程

通過疏排地表水，達到減少土體重量，提高滑體穩定性的目的。

5 地質災害防治效益評估

5.1 社會效益

通過對滑坡的工程治理，將徹底消除滑坡災害對當地群眾的生命財產安全，使人民群眾生活于安全環境之中，促進社會穩定[3]。

5.2 經濟效益

通過對滑坡體進行工程治理，一方面可消除地質災害造成的財產損失和人員傷亡；另一方面可改善當地環境，實現土地資源的合理、綜合利用，繁榮市場經濟，增加人民收入、增加地方財政稅收收入，對實現鎮巴縣經濟的可持續發展具有重要意義[3]。

5.3 環境效益

通過滑坡的綜合治理，可最大限度的減少水土流失，美化人居環境，促進生態環境進一步改善[4]。

6 結論

6.1 該滑坡體斜長約125m，寬約100m，平均厚度約7m，為中型堆積層牽引式土質滑坡。滑坡威脅對象主要是坡體下方住戶共計17 戶71 人53 間房屋、1 個村衛生室，威脅財產1000 萬元，危險性大。

6.2 該滑坡體的形成與該地區地形地貌、地層特性、降雨作用關系密切。在自重條件下，處于欠穩定～基本穩定狀態；在暴雨條件下，處于不穩定狀態～欠穩定狀態。

6.3 通過構建滑坡顆粒流數值模型，判斷該滑體運動總持續約100s，主滑時間約50s，滑坡發生時，坡下居民基本沒有反應時間，該滑坡需進行及時治理。

6.4 根據該滑坡發生條件，建議對滑坡采取抗滑樁+擋墻+截、排水+監測的綜合防治措施，防治后可產生較好的生態、環境、社會效益。