某特大型滑坡穩定性及敏感因素分析

徐煜杰

（浙江中材工程勘測設計有限公司，浙江 杭州 310022）

0 引言

我國幅員遼闊，地形地質條件復雜，這導致滑坡災害在我國具有分布廣、數量多、規模大、災害重等特點［1］。滑坡的失穩會給人民群眾的生命財產造成巨大損失［2-3］。目前，眾多學者在滑坡災害方面進行了較為深入的研究，如河湖庫區的滑坡災害、公路工程建設導致的滑坡災害、礦產資源開采造成的滑坡災害等［4-5］。

本研究以地處丘陵區前緣斜坡帶上的某特大型滑坡作為研究對象，進行了穩定性及敏感因素分析。該滑坡臨近109 國道、青藏鐵路線、鋼材市場及居民生活區，近年來滑坡受降雨、綠化灌溉及坡腳人類工程活動等影響，穩定性差，后緣形成新的滑坡體，危害較大，因此，研究該滑坡災害具有重要意義。通過對該滑坡在地質情況、滑坡滑動特征、滑動機理、滑坡穩定性和敏感性分析等方面的研究，可為該滑坡和類似滑坡的生態治理提供有效依據。

1 滑坡工程概況

1.1 地形地貌和工程地質條件

滑坡地處丘陵區與河谷區過渡地帶，最高點位于西山頂，高程2 636.56 m，最低點位于湟水河谷，高程2 288.54 m，最大高差達348.02 m，可分為侵蝕剝蝕低山丘陵和河谷平原區兩大地貌類型。滑坡區域出露的地層主要有新近系泥巖（N1）和上更新統風積黃土（Q3eol）。地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水。

1.2 滑坡基本情況及定性

該滑坡地處青海省西寧市張家灣村海湖鋼材市場以南，滑坡后壁呈陡崖，前緣剪出口至解放渠為界，滑坡后緣高程為2 620 m，前緣坡腳高程為2 295 m，坡高為325 m，平均坡度為30°。平面形態呈不規則“舌形”，橫剖面形態呈凹型，并有三級階梯狀平臺，為滑坡多次滑動形成。根據現場地質調查，該滑坡的成因較為復雜，依據滑坡的形態特征：滑面、剪出口和滑坡覆蓋體等，可將該滑坡劃分為四級分級的滑動。其中西側滑坡滑動方向為32°，滑坡滑體的厚度平均約為28 m，滑坡的總體積約為1.229×107m3，滑坡的規模可定為特大型滑坡，滑坡的類型可定為緩傾層狀巖質與土質復合型滑坡。

2 滑坡變形破壞特征及機理分析

根據現場勘察，該滑坡呈現出滑坡后緣拉裂變形、滑坡前緣地面位移下挫、滑坡擋墻鼓出和坡腳建筑物開裂等變形破壞特征。其中，拉裂變形主要集中在滑坡中后部，剪切裂縫位于滑坡邊界，一般在探井有揭露。另外，由于滑坡前緣地面位移下挫導致地基沉降引起的擋墻鼓脹開裂多出現在地形高陡的邊坡前緣，建筑物變形主要分布在滑坡中下部鋼材市場，見圖1和圖2。

圖1 坡體滑動

圖2 滑坡后緣剪切裂縫

采用全站儀大地測量法實測9 個監測點進行滑坡體位移監測，初步監測結果表明，張家灣滑坡中后部JC2JC3JC4 位移量為0.612～2.569 m，中前部JC1JC5JC6JC7 位移量為0.006～0.142，表明張家灣滑坡目前主要是中后部西側發生變形，變形位移量較大，處于滑動階段。

根據現場地質勘察，結合當地的地質資料，可以判定該滑坡的一期老滑坡屬于牽引式滑坡。成因主要是湟水河受新構造地質運動的影響，兩岸的臺地垂直抬升且河中心下切，造成該區域南高北低、陡緩相間傾斜地貌的形成。一期老滑坡失去平衡滑動后，露出了滑坡后壁上的新近系泥巖和馬蘭黃土。由于滑坡后壁的拉裂出露，為雨水的沖刷和滲透增加了有利條件，進而加劇了新近系泥巖和馬蘭黃土破壞。在雨水及干濕交替的作用下，馬蘭黃土快速發生濕陷和開裂，新近系泥巖也逐步開裂軟化，破壞了滑坡的整體穩定性。

滑坡后壁新近系泥巖和馬蘭黃土的破壞是一期老滑坡后壁出現二期滑坡的主要原因，另外，老滑坡整體呈高陡的形態及滑坡體內向外緩傾的巖層面也是一期老滑坡后壁出現二期滑坡的因素。加之新近系泥巖和馬蘭黃土層的接觸面是天然的隔水層，雨水通過馬蘭黃土的裂隙滲入后在此滯留，浸潤馬蘭黃土和新近系泥巖后形成軟弱帶。在斜坡不穩定土體、臨空面和軟弱帶共同作用下，一期老滑坡西側后壁發生了二期滑坡。二期滑坡穩定后，在滑坡后緣形成了平臺洼地，平臺間形成了陡坎，兩側形成了陡峭的側壁，這都有可能導致新滑坡的形成。興華彩鋼廠背后的二期滑坡東側前緣堆積體曾被人為侵入式開挖，形成了臨空面。

綜上所述，該滑坡主要發在湟水河南岸丘陵區與河流沖積平原區交界處的斜坡上，是一期老滑坡后壁及側壁次生多次多級滑坡、崩塌的不良地質綜合體。

3 穩定性計算

根據現行規范《巖土工程勘察規范》不平衡推力傳遞法計算，計算公式如式（1）。

式中：Ti為第i塊滑體下滑力，Ti=Wi·sinαi；Ri為第i塊滑體抗滑力，Ri=Wi·cosαitanφj+Ci Li，其中Wi、Li、αi、Ci、φi分別為第i塊滑體的重量、滑面長度、滑面傾角、黏聚力、內摩擦角，φj為第i塊滑體的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數（j=i）。

根據式（1）、式（2）、式（3）計算，利用巖土設計軟件，輸入勘察提供的設計參數，該滑坡各期滑坡典型剖面在不同工況下的穩定性計算結果見表1。

表1 張家灣滑坡穩定性系數計算結果及穩定狀態表

由計算結果可知，該滑坡東側區處于整體穩定狀態，西側區整體穩定，但西側區滑坡中部的二期滑坡和西側區滑坡的后部三期滑坡在天然工況下（僅受自重影響）為基本穩定狀態，西側區滑坡的后部四期滑坡在天然工況下為欠穩定狀態。而在暴雨和地震工況下，西側區滑坡中部的二期滑坡和西側區滑坡的后部三期滑坡處于欠穩定狀態，西側區滑坡的后部四期滑坡則處于不穩定狀態。并且在計算過程中發現內摩擦角對滑坡穩定性影響較為顯著。

4 滑坡穩定性敏感因素分析

影響滑坡穩定性的主要外部環境因素有大氣降雨、地震、滑坡體上的人類活動等，其中大氣降雨和地震是最主要的因素。影響滑坡穩定的內部結構因素有地質構造、滑體土、滑帶土的物質結構組成及工程物理力學指標，定量分析各種因素對滑坡的穩定性治理有跡可循。

本次計算主要針對穩定性較差的二、三、四期滑坡主軸滑面物理力學指標（內聚力和內摩擦角）的變化，對滑坡穩定系數的影響幅度進行敏感性分析，結果如圖3至圖5所示。

由圖3 至圖5 可知，二期滑坡滑帶參數內聚力每增加1 kPa 穩定系數增加0.005，內摩擦角每增加1°穩定系數增加0.05。三期滑坡滑帶參數內聚力每增加1 kPa 穩定系數增加0.02，內摩擦角每增加1°穩定系數增加0.04。四期滑坡滑帶參數內聚力每增加1 kPa 穩定系數增加0.01，內摩擦角每增加1°穩定系數增加0.05。

圖3 二期滑坡穩定性敏感性分析

圖5 四期滑坡穩定性敏感性分析

綜合敏感分析曲線，可得出如下結論：①內摩擦角對滑坡穩定性的敏感性較內聚力大；②四期滑坡內摩擦角的敏感性最大，每增加1°穩定系數增加0.05；③對于滑坡整體穩定而言，天然狀態下最穩定，受暴雨影響其次，若遇地震，滑坡的穩定性最差。

5 結論

①通過現場調查滑坡的工程地質條件、滑坡形態和現場監測分析，查明了該滑坡地區的地質條件和滑坡機理，分析了引起滑坡的成因，綜合判定該滑坡為特大型滑坡。

②穩定性計算結果表明，該滑坡東側區處于整體穩定狀態，西側區整體穩定，但西側區滑坡中部的二期滑坡和西側區滑坡的后部三期滑坡在天然工況下（僅受自重影響）為基本穩定狀態，西側區滑坡的后部四期滑坡在天然工況下為欠穩定狀態。而在暴雨和地震工況下，西側區滑坡中部的二期滑坡和西側區滑坡的后部三期滑坡處于欠穩定狀態，西側區滑坡的后部四期滑坡則處于不穩定狀態。

③根據滑坡穩定性敏感因素分析結果可得出如下結論：內摩擦角對滑坡穩定性的敏感性較內聚力大；四期滑坡內摩擦角的敏感性最大，每增加1°穩定系數增加0.05；對于滑坡整體穩定性而言，天然狀態下最穩定，受暴雨影響次之，若遇地震，滑坡的穩定性最差。

圖4 三期滑坡穩定性敏感性分析

④根據滑坡巖土結構特征、滑坡主控因素、誘發因素和穩定性分析，有必要對該滑坡進行工程治理，可采用截排水工程、削方減載、格構坡面防護及抗滑樁分級支擋等方案進行綜合治理。特別是針對內摩擦角對滑坡穩定性影響比較大的情況，要嚴格控制滑坡外的水進入滑體，提高滑坡的穩定性。