大興地滑坡穩定性分析及防治建議

吳 凱

（湖北省神龍地質工程勘察院有限公司，湖北 武漢 430000）

0 引言

滑坡是一種嚴重的地質災害。為避免滑坡對人民群眾的生命財產安全造成威脅，對滑坡進行穩定性分析和治理至關重要［1-3］。目前已有眾多學者對滑坡穩定性分析方法進行了研究，取得了一系列成果。許建聰等［4］根據實測和室內物理力學試驗結果及工程實踐，研究了強降雨作用下淺層滑坡穩定性系數、滑體飽水面積比及滑面帶抗剪強度指標三者的關系，揭示了強降雨對淺層滑坡變形破壞的作用機理；李世海等［5］以地質體的漸進、動態破壞為出發點，對滑坡的穩定性問題進行了較為系統的探討；盧應發等［5］對推移式滑坡的漸進破壞機制及穩定性進行了分析；汪丁建等［6］基于Green-Ampt（GA）模型，考慮濕潤鋒以上飽和帶滲流作用，推導了一種新的滑坡降雨入滲函數，彌補了GA 模型只適用于無限長坡的不足；楊校輝等［7］研究了折線型滑裂面堆積體邊坡在持續降雨作用下的穩定性；王長虹等［8］對考慮非飽和滲透系數隨機場統計特征的庫岸老滑坡的穩定性進行了分析。

本研究依托大興地滑坡的勘測成果，對該滑坡進行了穩定性分析和下滑推力的計算，并基于計算結果給出了滑坡防治建議，可為類似滑坡防治工程提供參考。

1 滑坡工程地質條件

1.1 地形地貌

滑坡區位于云南省怒江州瀘水縣大興地鄉，屬構造侵蝕中低山溝谷地貌，周邊峰頂標高約1 172.6 m，呈圓形或橢圓狀，溝谷谷底標高843.2 m，相對高差約329.4 m。

1.2 地層巖性

根據地質調繪、鉆探及施工揭露，該滑坡控制深度內地層主要為第四系滑坡堆積（Qdel）碎石土層和石炭系上統臥牛寺組（C3w）玄武巖。依據各巖土層成因類型、地質時代、風化程度差異可分為滑坡堆積（Qdel）碎石土和中風化玄武巖（C3w）。

1.3 地質構造

滑坡區出露巖層為石炭系上統臥牛寺組（C3w）玄武巖，巖層產狀（D1）165°∠53°，兩組節理產狀分別為（L1）198°∠75°、（L2）316°∠70°。

1.4 水文地質

滑坡區地表水總體不發育，主要為雨季坡面漫流，其流量小，歷時短暫。根據含水介質性質，地下水賦存狀態、運移特征，區內地下水可分為松散層孔隙滯水及基巖裂隙水。

2 滑坡特征及成因分析

2.1 滑坡特征

大興地滑坡縱坡長度約186 m，縱坡坡度約25°～35°，前緣寬度約270 m，滑坡后緣長度約100 m，滑坡體體積24.5萬m3，滑坡體厚度約為1.3～11.2 m，后緣出現裂縫，坡面上房屋開裂，坡面地裂縫走向大致與滑動方向正交，裂縫位移量自后緣向前緣遞減，排水水渠發生錯位損壞，前緣部分擋墻出現鼓脹裂痕。

根據控制性剖面鉆孔揭露，坡體垂向上由第四系滑坡堆積（Qdel）碎石土層、石炭系上統臥牛寺組（C3w）玄武巖組成，滑坡體主要由第四系滑坡堆積（Qdel）碎石土層構成，該層泥質含量高的部位在飽和狀態下容易剪切破壞。

該滑坡在調查期間變形破裂跡象較明顯，表現形式為條石擋墻變形、排水溝變形、電線桿傾斜、民房開裂、地表拉裂、路基沉降變形。滑坡前緣由于受后緣厚重土體推動作用，導致滑坡中前緣發生變形。滑坡下方公路K114+110～K114+370 段基本穩定，K114+370～K114+400段由于路基開挖，前緣土體形成較陡臨空面，抗滑力減小導致后緣厚重土體推動前緣發生變形，發生路基沉陷。其主要變形情況如圖1所示，變形破裂跡象、拉裂特征見表1。

表1 大興地滑坡變形破裂特征

圖1 大興地滑坡變形情況

2.2 滑坡成因分析

為對滑坡有進一步的了解，以便指導滑坡防治設計，對該滑坡的成因和主要影響因素進行了分析。根據現場調查，該滑坡后緣有一條寬約2.5 m的鄉村水泥路，路邊分布約5戶2層居民樓，中部坡面分布水田和旱地，前緣為219 國道。根據控制剖面鉆探揭露，地表普遍分布有厚約11.9～22.4 m 的碎石土層，一般呈稍密～中密狀，局部夾泥質，該段巖-土接觸面平緩，向上坡側逐漸變陡。整個坡體在人類工程活動作用下，后緣坡體自重增大導致推力增大，前緣坡體由于路基開挖形成臨空面致使阻滑力減小。坡體分布的厚層土體天然條件下由于自身重力作用能保證坡體基本穩定，但在降雨作用下土體自重增加，后緣推力增大，推動前緣坡體產生變形破壞，坡腳破壞范圍不斷擴展、延伸，導致前緣坡體產生坍滑破壞。K114+370～K114+400 前緣處路基臨空面較陡，上方坡面原為農田，加之此段為凹形坡利于匯水，在灌溉和降雨入滲作用下路基土體易失穩沉陷，形成小型次級滑坡。因此，該滑坡屬于推移式滑坡，主要影響因素為降雨和人類工程活動。

3 滑坡穩定性分析

3.1 穩定性分析計算參數

滑坡穩定性分析擬采用剛體極限平衡法，滑坡體主要由第四系滑坡堆積（Qdel）碎石土層構成，巖土參數土體重度、抗剪強度C、φ 值按經驗及現狀坡體穩定狀態反演取值。最終確定計算采用的邊坡巖土體參數見表2。

表2 滑坡穩定性分析計算參數

3.2 穩定性分析

為對滑坡穩定性有進一步的了解，對滑坡I-I’和Ⅲ-Ⅲ’剖面現狀坡體采用折線滑動法進行了穩定性分析。對滑坡Ⅲ-Ⅲ’剖面前緣圓弧滑體采用圓弧滑動法進行了穩定性分析，剖面條塊劃分如圖2、圖3所示。

圖2 滑坡I-I’條分示意

圖3 滑坡III-III’剖面條分示意

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2001），該區地震動峰值加速度為0.20 g，地震動反應譜特征周期為0.45 s，相當于地震基本烈度Ⅷ度。因此在分析過程中考慮了地震工況。根據鉆探揭露，滑坡地下水位大多低于滑體底界，對滑坡體的影響微弱，故穩定性計算中靜（動）水壓力可忽略不計，其影響主要考慮是由坡體飽水而引起的重度增加、土體強度降低。該滑坡在天然、飽和、飽和+地震三種工況下的穩定系數計算結果如表3所示。

表3 滑坡穩定性計算結果表

滑坡穩定性計算結果分析如下。

①天然工況下，I-I’、Ⅲ-Ⅲ’剖面整體穩定系數大于1.1，坡體處于穩定狀態。

②飽和工況下，I-I’剖面整體穩定系數1.03，坡體處于基本穩定～極限穩定狀態；Ⅲ-Ⅲ’剖面整體穩定系數0.93，說明該地段坡體此種工況下處于極限穩定～欠穩定狀態，可能出現蠕動變形及局部坍滑破壞現象。

③在飽和+地震工況下，I-I’、Ⅲ-Ⅲ’剖面整體的穩定系數在0.9～0.8 之間，說明坡體在此種工況下穩定性較差，可能產生較大規模的滑移變形甚至整體滑動破壞現象。

④三種工況下，兩剖面的整體穩定系數相比較，Ⅲ-Ⅲ’剖面均要小于I-I’剖面，說明Ⅲ-Ⅲ’剖面的穩定性差于I-I’剖面，這與Ⅲ-Ⅲ’剖面所處坡體的坡面更利于匯水、前緣臨空條件有關。

⑤由Ⅲ-Ⅲ’剖面前緣圓弧滑體的穩定性分析結果表明：天然工況下，穩定系數為1.04，圓弧滑體處于基本穩定～極限穩定狀態；飽和工況下，穩定系數為0.84，圓弧滑體穩定性較差，易產生臨空帶滑動破壞及整體蠕滑變形；飽和+地震工況下，穩定系數為0.75，圓弧滑體不穩定，極易產生整體滑移破壞。

3.3 剩余推力計算

為對滑坡防護設計提供參考，采用剩余推力法對各剖面土條進行下滑推力計算。各剖面土條劃分與剖面穩定性計算的劃分一致。為安全起見，本計算只考慮飽水、飽水+地震兩種不利工況，分別計算安全系數為1.10、1.15、1.20三種穩定狀態下的剩余下滑推力。其中，穩定性系數為1.15 時，各條塊在飽和和飽和+地震兩種工況下的剩余下滑推力見表4。

表4 滑坡剩余推力計算結果（安全系數取1.15）

4 滑坡加固建議

根據滑坡剩余推力計算結果和滑坡實際情況，建議對滑坡按照飽和工況、安全系數1.15要求設置支擋防護工程。結合對滑坡剖面穩定巖層埋深、具體條塊傳遞推力大小等因素的分析，提出滑坡可選擇設計抗滑擋墻的條塊位置的建議，條塊位置及其上側相鄰條塊的飽和狀態剩余推力大小見表5。

表5 飽水狀態下支擋位建議

K114+370～K114+400路基每年沉陷，穩定性受其臨空面較陡、地形利于降雨匯集入滲等因素影響較大，為最危險圓弧滑動體所在部位，是擬建公路防治處理的重點所在。建議采用以下措施進行有效支擋防護：①在該滑坡段后緣外設置環形截水溝、滑坡體內設分級排水溝、裂隙封填及坡面封閉等措施排放地表水，防止暴雨對滑坡體和滑面的浸潤軟化；②采取適當的抗滑支擋措施，如重力式擋墻、懸臂式抗滑樁擋墻進行支擋防護；為盡量降低施工對滑坡體的擾動強度，并考慮經濟合理、適用工程防治需要的原則，對沉陷路基段兩側可采用微型抗滑樁群+土體注漿加固措施進行支護；③在圓弧滑體的中上部主滑段實施削方減載，減小滑坡的下滑力；④在圓弧滑體的前緣抗滑段設置反壓填方，可采用土石回填或加筋土反壓以提高滑坡的穩定性，同時加強反壓區地下水引排。

為對滑坡后續變形狀況持續跟蹤，避免經濟財產損失，建議在該滑坡典型變形破壞點、公路邊坡防治工程點布置長期觀測裝置，對斜坡及防治工程的變形位移發展變化狀況實施長期監控。

5 結語

本研究結合大興地滑坡的工程地質條件、滑坡基本特征和變形情況，對滑動原因進行了分析，并對該滑坡的穩定性和剩余推力進行了計算，在此基礎上給出了該滑坡的支擋防治建議。研究結果對類似滑坡的穩定性分析和防治具有一定參考價值。