貴定縣綠豆坪滑坡成因及穩定性分析

常亞婷 金 波

（1.貴州省地質礦產勘查開發局一〇四地質大隊，貴州 都勻 558000；2.貴州省地質礦產勘查開發局一一五地質大隊，貴州 清鎮 551400）

0 引言

綠豆坪滑坡位于貴定縣城北部，滑坡平面形態呈半圓形，剖面形態呈直線型，主滑方向為315°，滑坡體長約80 m，寬約60 m，滑體平均厚約5 m，滑坡體積為2.4×104m3，為小型巖質滑坡；滑體為中風化灰巖巖體，富含泥質條帶，滑面為3 cm 左右的泥質條帶，滑床為較完整的灰巖［1］（見圖1、圖2）。

圖1 綠豆坪滑坡平面圖

圖2 綠豆坪滑坡2-2’剖面

2020年6月7日上午9時，由于滑坡體前緣臨空，在雨水的浸潤下，滑坡前緣發生向下的位移，并牽引滑坡后緣、左右側滑移，導致后緣、左側出現拉張裂縫，拉張裂縫變形不斷加劇。2020年6月10日，滑坡后緣、左右側拉張裂縫已基本貫通，為牽引式滑坡。

1 滑坡區地質環境條件

1.1 氣象水文

1.1.1 氣象。研究區地處低緯度高海拔的云貴高原山區，位于冷暖氣流的交匯地帶，氣候溫和、濕潤，多陰雨天。多年平均氣溫15 ℃，極端最高氣溫為34.8 ℃，極端最低氣溫為-8.7 ℃，多年平均降雨量為1 143 mm，最大降雨量1385.7 mm（1977年），最小降雨量722.3 mm（1966 年），日最大降雨量234.9 mm（1999 年6 月30 日），小時最大降雨量52.8 mm。雨季一般始于每年的4 月，結束于10 月下旬，降雨量占全年降雨量的84.94%，旱季為11月至次年三月，降雨量占全年降雨量的15.06%。

1.1.2 水文。研究區屬長江流域烏江水系清水河支流，區內地表水體不發育，研究區西側100～150 m 為清水河（上游為馬場河），清水河歷史最高洪水水位與滑坡前緣坡腳高差為10 m，滑坡體受清水河影響小。

1.2 地形地貌

研究區屬于低山丘陵地貌，以剝蝕作用為主，滑坡區地形起伏較大，地形坡度在20～40°為主，地形高度差異較大，該斜坡地形上部陡，坡度在30～40°，下部相對平緩，坡度在20～30°左右，坡腳處為平地。滑坡體前緣高程980.0～984.0 m，滑坡后緣裂縫最高高程1 002 m，最大相對高差22 m。受坡面農耕、建筑物修建切坡作用影響，滑坡體范圍內微地貌類型多樣，以斜坡、臺地、陡坎為主。

1.3 地層巖性

研究區出露的地層為第四系（Q）覆蓋層和三疊系下統大冶組（T1d）基巖，各地層主要巖性分述如下。

1.3.1 殘坡積層（Qel）。紅黏土，黃褐色，可塑狀，可搓成土條，韌性中等，干強度中等，無搖震反應，底部含少量角礫及砂，紅黏土廣泛分布于斜坡表層，厚度變化大，整體厚度較小，該層在滑坡范圍內厚0～1.5 m，平均厚度0.5 m。

1.3.2 三疊系下統大冶組（T1d）。中風化灰巖：灰色，微晶結構，薄層狀，節理裂隙較發育，裂隙面無充填，局部溶蝕裂隙較發育，巖體較完整，巖層層面間富含泥質條帶，巖芯呈短柱狀、塊狀，巖芯采取率為70%～80%，巖體基本質量等級為Ⅳ級，該層未鉆穿。該層巖體屬可溶性巖體，巖溶發育，巖層層面間富含的泥質條帶為滑坡發育的主要地層［2］。

1.4 水文地質

1.4.1 地下水類型。根據出露的地層巖性及地下水在含水介質中的賦存特征，研究區地下水類型可分為松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水兩大類。

①松散巖類孔隙水。主要賦存于第四系紅黏土中，該層巖土固結性差，孔隙率較大，主要為大氣降水垂向補給及地表水體補給，以分散潛流形式沿斜坡表面及土層中徑流。地下水埋深較淺，在陡坎沖溝等低洼地段時有出露。該類水量嚴格受降水量的控制，多為季節性含水，水量動態變化大，總體富水性差。

②碳酸鹽巖夾碎屑巖類巖溶水。主要賦存于灰巖的溶蝕裂隙和巖溶管道中，富水性中等。據訪問調查，區內巖溶發育，位于滑坡前緣的部位存在多處巖溶溶洞，在村民家中可見溶洞的天窗，天窗口大小約為直徑1.0 m 的似圓形狀，地下5.3～9.4 m 位置可見水面，調查期間，地下暗河水流量約5.4 L/s，除此之外，其他鉆孔均未發現穩定地下水。

1.4.2 地下水的補給、徑流和排泄。地下水主要接受大氣降水補給，沿節理裂隙向深部下滲，并沿裂隙及相對隔水層層面向低洼方向徑流，最終以滲流形式向西側的清水河（馬場河）排泄。

1.4.3 地下水埋藏類型。研究區內地下水的埋藏類型主要為潛水，主要集中在二疊系上統大冶組灰巖中。地下水埋藏深度受地形的變化而變化，地勢高，地下水的埋藏深度就深，反之就淺。

1.5 地質構造及地震

1.5.1 地質構造。研究區大地構造位置屬于江南造山帶西南緣、揚子準地臺滇黔褶斷區黔南凹陷北東部，區內構造活動頻繁，以燕山期構造為主。

研究區位于貴定-新場街向斜西翼，工作區附近地層呈單斜產出，巖層傾向308～310°，傾角28～40°，優勢產狀303°∠31°，未見斷層發育，地質構造簡單。巖層層面平直光滑，局部略有起伏，層理張開度小于3 mm，層間光滑無充填，層面結合程度差，屬于軟弱性結構面。

區內共發育兩組優勢節理，J1：125°∠60°；J2：185°∠80°。J1 節理面平直光滑，局部略有起伏，層理張開度小于2 mm，節理面間光滑無充填，發育密度1～3 條/m，該節理面屬于結合差的軟弱結構面。J2 節理面起伏粗糙，層理張開度小于3 mm，節理面間無充填，發育密度1～2 條/m，該節理面屬于結合差的軟弱結構面。

1.5.2 地震。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB 18306—2015)，工作區抗震設防烈度為Ⅶ度，Ⅱ類場地峰值加速度為0.10 g，基本地震動反應譜特征周期為0.35 s，晚、近期構造活動不明顯，屬構造較穩定區域。

2 滑坡變形特征

2.1 滑坡體變形特征

2.1.1 滑坡前緣。滑坡前緣受民房、X924 縣道建設切方作用，在建房施工中開挖暴露出了溶洞1，并形成了高陡切方邊坡，邊坡垂高2～5 m 不等，坡度45°～80°不等，邊坡坡腳為場平平地，邊坡頂部為自然斜坡，自然斜坡坡腳坡度約30°，前緣受切方影響，形成臨空面，為滑坡體剪出口的形成創造了有利的地形條件，勘查期間，前緣切方邊坡發生局部巖體順層滑移現象（見圖3、圖4），并導致前緣兩棟2 層磚混結構建筑物破壞。2020 年6 月7 日上午9時，前緣中部發生向下位移變形，滑坡前緣變形導致上部電線桿歪斜和上部一棟磚結構民房破壞，6月10日，滑坡后緣、左右側拉張裂縫已基本貫通。

圖3 滑坡前緣

圖4 滑坡前緣邊坡局部

2.1.2 滑坡中部。滑坡坡體巖性主要為中風化灰巖（富含泥質條帶），上覆薄層（0～0.5 m）耕植土，因滑坡為整體變形破壞，且屬順層巖質滑坡，滑體剛性較大，因此，滑坡坡面整體未發現明顯變形破壞跡象，但局部變形明顯。

2.1.3 滑坡后緣。后緣發育一條拉張裂縫L1（見圖5），L1 裂縫走向近北東—南西向，裂縫切入中風化灰巖巖體中，斷面形態呈“U”字形，上部開口0.5～2.0 m，裂縫特征見表1。

表1 裂縫特征統計

圖5 滑坡后緣L1裂縫

2.1.4 滑坡側緣。滑坡左右側緣均發育拉張-剪切裂縫L2，其中L2 裂縫（左側緣）走向近東—西向，裂縫切入中風化灰巖巖體中，斷面形態呈“U”字形，上部開口0.5～1.5 m（見圖6至圖8），裂縫特征見表2、表3；L3、L4、L5裂縫（左側緣）走向近北西—南東向，裂縫切入中風化灰巖巖體中，斷面形態呈“折線形”，上部開口0.05～0.2 m，裂縫特征見表1。

表2 巖溶溶洞發育特征

表3 各溶洞現狀變形特征

圖6 滑坡右側緣L2裂縫

圖7 滑坡左側緣L2裂縫

圖8 滑坡左側緣L2裂縫（泥質條帶）

2.2 滑坡物質組成及結構特征

2.2.1 滑體特征。滑體物質即為滑移面以上的巖體，根據鉆孔、淺井揭露及現場調查，綠豆坪滑坡滑體主要為三疊系下統大冶組中風化薄層灰巖，厚約2.0～6.5 m，富含泥質條帶，節理裂隙較發育，裂隙面無充填，局部溶蝕裂隙較發育，巖性呈短柱狀，巖心采取率達70%～80%。

2.2.2 滑帶特征。根據淺井揭露，滑帶物質主要為泥質條帶，厚約3 cm，滑坡主滑方向巖層產狀303°∠29°與滑坡坡向（307°）為順向關系，滑坡巖體視傾角（26～31°之間）。泥質條帶遇水軟化失去原有的力學性質，形成一個軟弱夾層，為滑坡的變形提供了條件。

2.2.3 滑床特征。滑床為滑帶之下的穩定中風化灰巖，結構穩定，巖石結構較完整，鉆進速度較慢，巖心呈餅狀、短柱狀，少量呈碎塊狀，無臨空面發育，處于穩定狀態。

3 巖溶溶洞基本特征

根據現場物探和鉆探資料，研究區內共發育4處溶洞（其中RD1、RD4 洞口與地表連通），各溶洞發育特征見表2，溶洞變形特征見表3。

4 滑坡成因及變形破壞模式分析

4.1 滑坡成因分析

4.1.1 地形地貌。該滑坡所處斜坡地貌為上緩下陡，前緣由于切坡形成了40°～80°的臨空面，上部巖土體在重力及其他外力作用下，產生向下的作用力，前緣臨空后沒有抗滑作用力，導致滑坡從前緣開始牽引向下滑動。

4.1.2 巖土結構。從鉆探、淺井資料結合現場勘查可知，滑坡區巖體結構主要為薄層狀的中風化灰巖，富含泥質條帶（即滑坡滑帶），遇水泥質條帶失去原有的物理力學性質，強度變低，最終滑坡向下位移產生滑動，此為滑坡形成的內在原因。

4.1.3 降雨。從坡體變形時間分析，2020 年6月以來連續降雨，降水量大。滑坡體物質組成主要為松散堆積物及中風化灰巖，透水性較強，滑帶為泥質條帶，不透水，為隔水層，在連續強降雨條件下，地表水沿著松散層空隙及節理裂隙下滲到泥質條帶面，軟化巖層層面（滑面上的泥質條帶），使得其失去原有的力學性質，成為軟弱結構面，進一步增加了滑坡的下滑力，為滑坡的直接誘發因素。

4.1.4 溶洞。研究區巖體為灰巖，屬可溶性巖石，巖體在巖層層面J1、J2 節理面切割作用下，結構破碎，面理發育，裂隙面成為地下水流經的主要通道，在豐富的地下水溶蝕作用下，在地形低洼處，巖體內部開始形成不規則的網狀溶蝕裂隙，這類網狀溶蝕裂隙在地下水的不斷侵蝕破壞作用下，逐漸形成各個獨立的空穴，空穴不斷融合，最終形成溶洞，與滑坡的形成無直接聯系。

綜上所述，研究區前緣切坡、巖性中含軟弱夾層及持續的降雨耦合之作用，使得綠豆坪滑坡變形失穩，其中降雨是滑坡發生的直接誘因。

4.2 變形破壞模式分析

綠豆坪滑坡整體呈上緩下陡的微地貌，斜坡坡向與巖層走向基本一致，為一順層坡，特殊的斜坡結構為滑坡的發育提供了有利條件。滑坡前緣因為修建房屋對斜坡坡腳進行過開挖，且無任何支護措施，導致坡體前緣形成高約1～3 m 的臨空面，使得斜坡失去阻滑段，大大增加了斜坡的下滑力，為滑坡形成提供了有利地貌。連年汛期持續降雨為斜坡提供了豐富的水資源，地表水沿著松散空隙及節理裂隙垂直入滲，促使軟弱面加速軟化，大大降低其抗剪強度，使得滑坡在連續蠕動過程中形成連貫的滑移面，加速其整體變形形成滑坡。

從現場調查結果分析來看，綠豆坪滑坡前緣先發生位移，帶動中后部變形，因此可判斷該滑坡主要為一牽引式滑坡。

5 滑坡穩定性分析

5.1 計算模型及工況

從勘查資料和分析剖面可以看出，該滑坡的滑動面為巖層層面間滑動，因此采用單一平面滑動面，用系數傳遞法進行穩定性評價［3-4］。分別選取工況Ⅰ天然狀態、工況Ⅱ飽水狀態、工況Ⅲ地震狀態及工況Ⅳ暴雨+地震來定量分析滑坡穩定性。計算模型如圖9所示。

圖9 綠豆坪滑坡穩定性計算模型

5.2 計算參數

根據室內試驗成果統計分析，結合同類工程經驗及反演分析，綜合選取巖體物理力學參數，見表4。

表4 巖體物理力學參數統計

5.3 計算結果及綜合分析

根據現場詳細勘查，結合滑坡體所處的地形地貌，滑坡滑體主要物質為第四系堆積層及富含泥質地帶的中風化灰巖，滑坡體后緣地形不利于排水，滑坡及巖溶溶洞穩定性計算結果見表5。天然狀態下滑坡穩定系數Kf 為1.08，處于基本穩定狀態；強降雨時滑體飽水，其穩定系數Kf 為0.98，處于不穩定狀態；在地震作用下，其穩定系數Kf為1.02，處于欠穩定狀態；在暴雨及地震作用下，其穩定系數Kf為0.93，處于不穩定狀態。可以看出，綠豆坪滑坡受降雨因素影響較大。

表5 滑坡及巖溶溶洞穩定性計算結果

6 結論與建議

①綠豆坪滑坡為一巖質滑坡，沿泥質條帶發生滑移，滑坡體積約為2.4×104m3，為小型牽引式滑坡。②通過對綠豆坪滑坡進行工程地質條件、變形特征、形成機制的研究分析，結合穩定性定量計算，滑坡目前處于基本穩定狀態，但是在暴雨或者暴雨及地震作用下處于不穩定狀態，整體滑移可能性較大。③綠豆坪滑坡變形比較大，后緣、前緣、兩側緣都有發生變形，為避免其變形現象繼續擴大，危及前緣住戶，建議在滑坡前緣布置微型樁擋墻工程，并配合排水工程以提高其穩定性。