江油市太平鎮某滑坡穩定性評價

王雪林 陳紹文

（西南科技大學 環境與資源學院，四川 綿陽 621010）

滑坡是斜坡巖土體沿著連續貫通的破壞面向下滑動的過程與現象。在山區，滑坡災害已成為僅次于地震和火山之后的全球性三大地質災害之一，滑坡帶來的問題是非常嚴重的[1]。目前，國內許多學者對滑坡穩定性總體評價有比較多的研究，大部分采用極限平衡法和有限元法對滑坡穩定性進行評價[2]。

江油市太平鎮五星村滑坡嚴重威脅坡下五星村居民等生命財產安全，也威脅城市主干道（S205 線）行車安全，存在嚴重的安全隱患。該滑坡直接影響了856 人的安全，威脅資產約4400.00 余萬元。該研究以該滑坡的地質背景資料、工程地質勘察數據為基礎，針對滑坡的變形特點、影響因素和成因機制，重點分析該滑坡的穩定性與敏感性，建立滑坡穩定性計算模型，計算方法和結果較合理。劃分了牽引式土質滑坡區、中部平推滑坡區，為后續的治理提供依據。

1 研究區地質環境條件

1.1 地形地貌條件

研究區處于四川盆地與龍門山區的過渡帶，地貌屬于構造剝蝕丘陵地貌，區內總體地勢西高東低，西側為江油市西山，西山山勢走向呈南北向滑坡區總體上西北高、東南低，區內巖性控制，形成臺地、陡坡等地貌形態，斜坡總體坡度為15°～20°，坡向95°左右。

1.2 地層巖性條件

研究區出露地層主要為第四系人工填土、第四系滑坡堆積體、第四系殘坡積層、第四系綿陽組沖洪積層、及侏羅系蓮花口組地層。按物質組成與形成成因劃分，滑坡區主要為第四系松散的碎石土與沉積作用形成的軟硬相間砂泥巖巖組。

1.3 地質構造與地震條件

研究區位于揚子陸塊西緣，處于龍門山褶斷帶與四川斷陷盆地過渡帶，滑坡區處于四川斷陷盆地的西緣、綿陽帚狀構造的北翼，受構造擠壓作用，巖層產狀向南東方向略微傾斜，巖層產狀較平緩，巖層產狀一般為142-152°∠2-6°。

區內地震活動較弱，歷史上5 級以上地震記錄為5 次，最大的地震為2008 年5 月18 日發生在江油市文勝鄉境內的6.0 級地震，為汶川特大地震的余震，均在前龍門山區，主要受江油斷裂影響，該斷裂屬于一條弱活動性斷裂；外圍區域的西北部平武—松潘地震，以及“5.12”汶川特大地震、“4.20”蘆山強烈地震、“11.22”康定地震，江油是地震波及區。根據規范，江油市抗震設防烈度為Ⅶ度第二組，地震動峰值加速度為0.15g。

1.4 水文地質條件

研究區氣候潮濕，降雨十分豐富，特別是汛期，降雨形成地表徑流，而研究區各巖土孔隙或裂隙發育，為地下水的形成和富集提供了良好的儲水條件。滑坡區按儲水介質分為松散層孔隙水和基巖裂隙水。

1.5 人類工程活動

滑坡區原為五星村居民居住墾植區，主要的人類工程活動為修房建屋及農業墾種，對緩坡臺地進行一定的改造，形成斜坡上的0.5-2.0 臺階狀地形，由于經濟建設和西山公園建設等，人類工程活動十分頻繁，在勘查區南側一帶，進行開挖整平，形成寬緩平臺，不利于降雨的排泄。另外，修建西山公園環線，對公路邊坡進行開挖，形成了高陡臨空面，對后緣原槽谷進行回填，一方面回填加載，另一方面回填改變了槽谷的地表水與地下水補、徑、排條件，槽谷回填改變了地表水原排泄通道，而回填土有黏土、泥質卵石、粉質黏土和卵石層等，黏土為隔水層，導致槽谷地下水排泄不暢，地下水位抬升，從而形成滑坡；因此，研究區人類工程活動較強烈。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡變形特征

該滑坡由于降雨影響，于2018 年7 月發生滑動，出現強烈的變形，造成西山公園西環線上段近310 m 道路出現西下陷變形，內側擋墻、排水溝及外側擋墻出現傾倒、下陷變形，道路完全破壞中斷破壞；南側近170 m 道路出現多處擠壓變形；斜坡臺地中部，特別是臺地北端一帶，擠壓、拉張裂縫密布，中部排水溝出現擠壓、拉張、錯斷變形，已經失效，南側臺地中部原蓄水池出現擠壓變形破壞；臺地前緣多處出現溜滑，造成交通中斷。

2.2 滑坡物質結構特征

2.2.1 滑坡體

平推式滑坡區域滑體主要主要為粉質黏土、黏土、卵石及二次搬運形成的泥質卵石層。北側土質牽引變形區域主要成分為砂質黏土、泥質卵石與強風化的砂質泥巖。

2.2.2 滑帶土

平推式滑坡區域順巖層產生滑動，處于巖層的軟弱夾層、強風化層內，滑帶土為紫紅色軟弱的砂質泥巖泥化層，為呈軟塑狀粉質黏土。北側土質牽引變形區主要以蠕滑為主，該帶處于泥質砂質黏土、卵石的軟弱夾層。

2.2.3 滑床

平推式滑坡區域滑床巖性為中風化紫紅色泥質砂巖、砂質泥巖為主，巖體結構完成，呈柱狀，巖層產狀為142°∠3°，構造裂隙發育，共發育4 組構造裂隙。北側土質牽引變形區后緣滑床為泥質卵石層，中部處于基覆蓋界面，為強風化砂質泥巖，前緣處于強風層內。

3 滑坡形成機制

江油市太平鎮五星村居民區后山高位滑坡主要為老滑坡受降雨作用復活產生變形，但是各區形成機制不同，各區形成機制如下。

3.1 平推式主滑坡

由于人類工程活動，滑坡前緣形成高陡的臨空面，為其變形提供有利條件；后緣的陡坡，為地表降雨向滑坡區匯集提供地形條件。滑坡區下伏基巖為侏羅系砂泥巖及其互層，巖層產狀平緩，砂質泥巖為相對隔水層，且在地下水的浸潤下，極易風化侵蝕呈土狀，形成軟弱夾層，力學指標極低，為滑坡形成提供軟弱結構面。另外，滑坡表層為松散的粉質黏土、泥質卵石等，結構松散，利于雨水的入滲；且后緣發育老滑坡拉陷槽，利于地表水向拉陷槽匯集，形成相對封閉的儲水空間，由于降雨作用，導致地下水位急劇上升，從而形成巨大靜水壓力和沿軟弱結構面形成楊壓力，誘發老滑坡的重新復活。

3.2 北側土質牽引變形區

該滑坡滑動變形主要受中部平推式滑坡影響，產生牽引式滑動。區內表層為松散的綿陽組四級階地砂質黏土和泥質卵石，結構松散，利于地表降雨下滲，受雨水浸泡，力學指標急劇降低，導致后緣厚層的松散土體產生濕陷作用，地面出現拉裂。前緣修建步道切坡，形成臨空面，松軟的土體局部產生蠕滑拉裂。南側一帶，中部平推式滑坡產生滑動，滑體產生向東南的位移，導致牽引式土質滑坡產生臨空面，從而導致牽引式土質滑坡局部產生牽引式滑移產生地面拉裂。

綜上所述，人類的工程活動以及短時間內的大量降雨為誘發該滑坡滑動的主要影響因素。

4 滑坡穩定性評價

4.1 穩定性計算方法

根據勘察及分析，滑坡滑面基本沿著巖土界面發育，滑面呈折線型，因此采用折線型滑動面計算公式，穩定性系數和剩余下滑力按傳遞系數法計算，如公式（1）所示[3]。

式中：Fs為穩定性系數；Wi為第i條塊的質量（kN/m）；Ci為第i條塊黏聚力（kPa）；φi為第i條塊內摩擦角；Li為第i條塊滑面長度（m）；αi為第i條塊滑面傾角(°)；Rn為作用于第n塊（最末塊段）的抗滑力(kN/m)；Tn作用于第n塊段（最末塊段）的模擬滑動面上的滑動分力(KN/m)；A為地震加速度。Ψj為第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1 塊時的傳遞系數（i=j），ru為孔隙壓力比。

4.2 計算剖面選取

根據滑坡的形態特征和地質環境，選擇2-2`、3-3`、4-4`進行整體和局部穩定驗算；北部土質滑坡區前后緣均出現變形，該區地形較平緩，宏觀分析整體穩定，局部不穩定，因此選擇1-1`后緣次級進行穩定驗算。

4.3 計算工況確定

根據影響因素和形成機制分析，考慮天然、暴雨以及地震3 種工況：自重+地表荷載+地下水（天然工況）（安全系數取值1.15）；自重+地表荷載+暴雨+地下水（暴雨工況）（安全系數取值1.10）；自重+地表荷載+地震+地下水（地震工況）（抗震設防烈度為Ⅶ度第二組，地震動峰值加速度為0.15g，安全系數取值1.05）。

4.4 計算參數取值

根據工程地質鉆探揭露土層內部分界線，查明填土、粉質黏土以及滑坡堆積體等，根據不同條塊面積，分別計算條塊重度；粉質黏土天然重度和飽和重度分別為19.524.6 kN/m3、20.1524.6 kN/m3；滑體天然重度為24.6 kN/m3（砂質泥巖）和24.57 kN/m3（泥質砂巖）；滑床天然重度為25 kN/m3。

在進行穩定性分析和計算時，根據鉆孔、探槽原狀土樣的巖土力學參數試驗值來綜合確定滑坡滑動面的C值、Φ值，參數見表1。

表1 滑帶土物理參數及抗剪強度參數綜合取值表

4.5 穩定性計算結果及評價

4.5.1 穩定狀態評價標準

根據《滑坡防治工程勘察規范》（GB/T 32864—2016）結合滑坡現狀，對穩定性系數Fs 進行穩定狀態評價標準：1）不穩定狀態。Fs＜1.0。2）欠穩定狀態。1.0 ≤Fs＜1.05。3）基本穩定狀態。1.05 ≤Fs＜Ks。4）穩定狀態。Fs≥Ks。

根據上述確定的計算參數和計算模型對滑坡在不同工況條件下分別進行穩定性和推力計算，計算結果見表2。

表2 滑坡穩定性計算統計表

4.5.2 穩定性評價

對滑坡穩定性計算結果進行分析，北側土質滑坡牽引變形區天然和地震工況均處于穩定的狀態，暴雨工況下處于欠穩定狀態；中部平推式滑坡整體在天然工況處于穩定狀態，整體在暴雨工況2-2'處于基本穩定和欠穩定狀態，3-3'、4-4'處于穩定狀態，地震工況2-2'處于基本穩定和不穩定狀態，3-3'處于穩定狀態，4-4'處于基本穩定狀態。后緣強變形區天然工況處于穩定狀態，暴雨工況處于不穩定狀態，地震工況處于基本穩定狀態。

從滑體變形特征來看，1-1'、2-2'、3-3'剖面后緣拉張裂縫和擠壓裂縫明顯，屬于強變形區，目前而滑坡區后部已開始時出現拉裂縫，中部出現推移擠壓裂縫，前緣產生大面積溜滑變形，2-2'整體處于基本穩定或欠穩定，3-3'、4-4'整體處于穩定，局部基本穩定或欠穩定，與計算結果基本吻合；在天然條件下，滑坡整體處于穩定狀態，但是在暴雨和持續降雨影響下，該滑坡處于基本穩定或欠穩定狀態，在不利條件誘發下，滑體可能繼續向前推移產生滑動，致使整個滑面貫通，將誘發滑坡整體產生滑動。

4.6 滑坡穩定性敏感因素分析

滑體主要由于后緣平推產生滑動破壞，暴雨是主要的誘發因素。暴雨入滲，軟化了滑帶土，降低了滑帶土力學性質，且導致滑坡后緣槽谷地下水位抬升，形成對滑體巨大的靜水壓力和揚壓力，從而順軟弱夾層產生平推式滑動。根據3-3 剖面在暴雨工況下不同的內摩擦角、地下水位取值進行計算，得到不同的穩定性系數，見表3。

由表3 可以看出，在Φ值相同的情況下，當水位h 值提高1 m 時，穩定性系數降低，變化范圍在0.09～0.35；在同一水位h值下，當Ф值提高1°時，穩定性系數升高，變化范圍在0.11-0.27，因此對這次滑坡來說，Φ值和地下水位h值對滑坡穩定性同樣敏感。

表3 3-3 次級剖面暴雨工況下參數敏感性因素表

4.7 防治與建議

北側土質滑坡牽引變形區在天然和地震工況均處于穩定狀態，暴雨工況處于欠穩定狀態，該區變形以蠕滑拉裂變形為主，其威脅對象為西山公園的休閑步道，不直接威脅太平鎮五星村居民區，其變形主要由于地表水排泄不暢，導致土體飽和，自重增加，且前緣平推式滑坡滑動位移，為其變形提供臨空條件，從而導致該區產生牽引式變形破壞，因此只要對平推式滑坡進行治理，北側土質斜坡就無變形的臨空條件，該區將趨于穩定；主要以完善該區的地表排水系統和進行監測為主。

平推式滑坡區的4-4'剖面主要受平推式滑坡北側擠壓推動為主，目前整體處于基本穩定和穩定狀態，將2-2'、3-3`剖面一帶進行工程治理，4-4'剖面受北側擠壓推動的力消失，該區整體趨于穩定，因此采用地表排水系統和監測為主。

平推式滑坡區的2-2'、3-3'剖面一帶，是這次滑坡強烈變形區，變形破壞嚴重，穩定性差，須對該區進行工程治理，主要采取完善地表排水系統、抗滑支檔、道路恢復和裂縫縫填等工程措施進行治理。

5 結論

綜合上述滑坡變形特征、形成機制以及各工況下滑坡的穩定性分析評價，最終得到以下3 個結論：1）該滑坡為中型滑坡，根據地質類型及形成成因分為平推式滑坡區、北側土質牽引式變形區等2 個區。2）研究區的地形地貌以及人類的工程活動為該滑坡的形成提供了變形空間和臨空條件，復雜的巖性結構不利于排水，為滑坡的形成提供了物質基礎，短時間的暴雨導致巖土體的強度降低，產生動水壓力和孔隙水壓力，潛蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產生浮托力，從而軟化滑面，降低其強度，使其滑動變形。3）該滑坡在天然工況下整體基本穩定。但是在不利條件誘發下滑體可能繼續向前推移產生滑動。