陸川縣馬坡鎮周屋滑坡形成機理研究

何夏云

1 滑坡概況

周屋村滑坡點位于廣西陸川縣馬坡鎮良厚村，距縣城約15km，距馬坡街約5km。滑坡體平面形態大致呈半圓狀，主滑剖面形態呈長條形柳葉狀。滑坡體長20m～30m，寬55m～65m，前緣高程81m，后緣高程99m，相對高差約18m，滑體厚度1.9m～4.7m，滑體體積約0.6×104m3，屬小型滑坡，主滑方向292°，滑坡體前后緣平均坡度約22°[1]。周界以滑坡最外一道半圓形拉張裂縫為準，周界外側普遍存在0.3m～0.5m高陡坎；前沿邊界為人工邊坡坡腳附近。據現場調查及鉆探、探槽揭露分析，屬于坡殘積土質滑坡。見圖1、圖2。

圖1 滑坡平面圖

圖2 2-2＇勘查工程地質剖面圖

該滑坡主要發育在標高110m以下的斜坡地帶。斜坡變形特征比較明顯，坡面上有弧形拉張裂縫，近些年，該斜坡受強降雨、村民開挖坡腳等因素影響，裂縫有所加寬。由于滑坡穩定性差，規模相對較大，當地連續強降雨天氣又時有發生，加之坡腳邊坡無任何支擋護坡設施。直接威脅到居住于前緣的31戶約155位居民及房屋的生命財產安全，滑坡一旦快速下滑，易造成群死群傷，潛在經濟損失約516萬元，嚴重影響到當地居民正常的生產生活。地質災害防治工程等級為三級。

2 地質環境條件

2.1 氣象、水文

滑坡點區域屬南亞熱帶季風氣候。多年年平均降雨量1874.9mm，最大24小時降雨量623.1mm。滑坡附近僅有一條季節性沖溝從滑坡體北側15m處由南東向北東通過，滑坡體所處地勢較高，強降雨對滑坡穩定性影響較大。

2.2 地形地貌

滑坡點區域屬于構造剝蝕高丘地貌，地形較為起伏，地勢較緩，丘頂渾圓，谷地寬闊，多呈“U”型。滑坡位于一丘包的中下部，丘頂高程152m，谷地高程76m～80m，高差約75m，地形坡度一般20°～30°，山坡上植被覆蓋較好。丘包南西側一角，村民在坡腳地帶切坡建房，形成的人工邊坡高3m～7m，坡角45°～90°，房屋與坡腳距離1m～2m不等。滑坡前緣剪出口位于邊坡腳處，高程約80m～85m，后緣高程95m～99m，坡面植被以零星的杉樹、竹叢為主，覆蓋率60%左右。

2.3 地層巖性

(2)泥盆系中統信都組(D2x)上部為泥巖，下部為砂巖。a全風化泥巖②-1呈灰白、土黃色，泥質膠結為主，節理裂隙發育，局部可見鐵錳質物充填。巖體整體風化呈土狀，刀切面光滑，無明顯的層理構造，用手易瓣裂，遇水迅速軟化。鉆孔揭露該層厚2.0～4.9m。局部見有粘粒含量和含水率明顯較高的軟弱層；b強風化泥巖②-2呈灰白、土黃、灰褐色，泥質膠結為主，節理裂隙發育，部分裂隙面有黑色鐵錳質渲染。巖體大多已風化呈土狀，僅局部可見原巖層理構造，粘性較強。巖石強度低，巖心用手易掰斷，遇水易軟化。鉆孔MPZ3揭露該層厚27.0m，其他鉆孔未揭穿。巖層產狀130°∠18°；c強風化砂巖②-3灰-青灰色，砂質結構，厚層塊狀構造，主要成分長石、石英和粘土礦物為主，泥質膠結。節理裂隙普遍發育。巖芯較破碎，多呈碎塊狀，局部呈短柱狀。該層僅在鉆孔MPZ3中揭露，層厚8m；d中風化砂巖②-4灰-青灰色，砂質結構，厚層塊狀構造。已輕度糜棱巖化，見少量眼球狀結構，主要成分長石、石英和粘土礦物為主，泥質膠結。節理裂隙稍發育。巖芯多呈短柱狀。該層僅在鉆孔MPZ3中揭露，但未揭穿。

2.4 區域地質構造及地震

根據區域地質資料，滑坡位于陸川-岑溪深斷裂帶上，受其影響，斷裂帶上巖漿活動強烈，巖層角礫巖化、糜棱巖化明顯，次生斷層發育。滑坡區地震動峰值加速度0.1g，地震動加速度反應譜特征周期為0.35S。該區域地震基本烈度為7度，屬區域地殼次不穩定區。

2.5 水文地質條件

2.6 巖土體工程地質特征

據巖土體巖性組合、強度特征及巖土體結構類型，滑坡區有1套土體和2套巖組。

(1)粘土單層土體：由第四系殘坡積層組成。粘土、粉質粘土，棕黃-紅褐色，局部灰-灰黑色，壓縮性中等，室內試驗天然重度18.2kN/m3。標準貫入N63.5=8～12擊。平均天然強度為粘聚力15.57kPa，內摩擦角11.88°，平均飽水強度為粘聚力12.4kPa，內摩擦角8.97°

(2)軟質泥巖全-強風化巖組：泥盆系中統信都組全-強風化狀泥巖，厚2.6m～>27.0m，灰白、土黃色，泥質膠結為主，節理裂隙發育，局部見鐵錳質物充填，巖體多已風化呈土狀，標準貫入N63.5=10～41擊。室內分析全風化狀泥巖平均天然強度為粘聚力13kPa，內摩擦角10.88°，平均飽水強度為粘聚力9.43kPa，內摩擦角7.35°；強風化狀泥巖平均天然強度為粘聚力19.95kPa，內摩擦角13.45°，平均飽水強度為粘聚力14.55kPa，內摩擦角11.17°

(3)較堅硬-堅硬的厚層-塊狀砂巖巖組：泥盆系中統信都組砂巖強-中風化層，基巖面埋深32m。中風化巖石平均飽和抗壓強度為41.4MPa。

3 滑坡變形特征

滑坡地表變形特征主要表現：前緣邊坡局部存在小規模土體滑塌現象，滑坡體中前部坡面有多條橫向拉張裂縫及錯落小坎，后緣形成貫通性弧形(半圓形)拉張裂縫。照片1、2。

后緣特征：由一條下錯的拉裂縫組成，地表表現為一系列坡度60°～70°殘存的小陡坎，陡坎高0.5m～1.2m，大部分保留斷壁特征，局部因地表雨水沖刷和耕作而不明顯。

前緣特征：①暴雨期間，局部易發生小規模滑塌，目前破壞模式主要為淺層垮塌。剪出口北西側部分淺表層滑塌嚴重，垮塌帶高約3m，斜長6m，后緣陡坎下錯0.3m～0.5m。②邊坡腳處無明顯土體錯動現象，前部磚房未見變形破壞跡象，地表也無明顯的隆起等現象，可判斷尚未發生過整體滑動，前期以塑性變形為主；滑坡剪出口位置應位于民房后側附近。

3.1 滑坡的滑體、滑帶和滑床特征

(1)滑體特征：據鉆探、槽探及地面調查，滑坡體物質組成以坡殘積層粘土、粉質粘土為主，厚1.9m～4.7m。土體濕，硬塑-可塑狀，韌性中等-高，無搖震反應，干強度中等。表層0.2m～0.4m含有較多的植物根系和有機物，多呈土黃-淺褐色，滑坡發育于該層中。

(2)滑帶特征：滑帶(面)受基巖面控制，滑帶土為滑體底部與基巖接觸面之間的可塑-軟塑狀粘土，黃色或灰黃色，厚0.2m～0.3m，土體含水量較上部滑體的粘性土及下部滑床的強-全風化狀泥巖層高，稍濕-濕，手捻滑膩感較強。在MPZ2鉆孔3.0m～3.2m、MPZ3鉆孔3.0m～3.2m、MPZ6鉆孔3.2m附近，MPZ9鉆孔2.9m附近有揭露，可見滑帶土特征。根據類比，滑帶土深度一般在1m～5m。屬于淺層滑坡。

Photo 1 Trailing Edge of The Platform Photo 2 Characteristics of Leading Edge Shear Outlet

(3)滑床特征：滑坡的滑床為泥盆系中統信都組(D2x)全-強風化泥巖層，以灰白色-土黃色為主，泥質膠結，薄層狀構造，節理裂隙發育，巖體多已全風化為土狀，無明顯的層理構造，用手易瓣裂，遇水迅速軟化，滑床前緩后陡，傾角21°～35°，埋深一般1.9m～4.7m。鉆孔揭露全風化層厚一般2.0m～4.9m，空間分布穩定，不易變形破壞。

3.2 滑坡變形破壞模式分析

該滑坡尚未發生過整體滑動，地表主要為坡體上分布多條拉張裂縫、前緣邊坡小規模淺層滑塌；由于滑坡所處自然斜坡坡度較大，前沿坡腳因居民建房切坡的2m～7m高的直立狀土質邊坡，邊坡前沿臨空，在強降雨作用下，邊坡上部土體發生塑性變形而前傾崩落，進而拉動滑坡后緣自然斜坡開裂變形，前緣邊坡下部也無土體剪斷突出，滑坡處于前期緩慢塑性蠕動變形-拉裂破壞階段，屬淺層平直滑面的牽引式滑坡。在連續強降雨等影響下，滑坡可能發展到剪切破壞階段而發生整體快速下滑。

3.3 成因機制分析

根據滑坡變形時間及部位，其形成原因包括地形地貌、地層巖性、地質構造、強降雨、人類工程活動等，是自然因素與人為因素綜合作用的結果。

(1)地形地貌：滑坡處于丘包凸型坡中下部，自然斜坡較陡。

(2)地層巖性：滑坡體屬坡殘積土體滑坡，由于滑坡區坡殘積層以粘性土為主，平時土體呈堅硬-硬塑塑狀，吸水性較強，雨季吸水易軟化，力學強度降低，呈硬塑-可塑狀。

(3)降雨：后緣弧形拉張裂縫，前緣邊坡小規模崩滑均出現于強降雨期間，說明滑坡活動與降雨關系密切，是導致滑坡活動的主要激發因素。工作區屬多雨區，雨季降雨集中且強度大，尤其是大暴雨、特大暴雨及連續多日大-暴雨天氣每年都有。短時強降雨量和連續多日大-暴雨時，大量雨水滲入土體中時，土體結構發生崩解、軟化，C、Φ值等抗剪強度指標降低；同時造成土體吸水自重增大，進而使下滑力增大。

(4)人類工程活動：當地村民建房切坡形成2m～7m高的直立狀土質邊坡，破壞了斜坡表層土體的力學平衡，使邊坡后緣自然斜坡淺部的土體具備下滑的空間。

4 滑坡穩定性評價和推力計算

4.1 計算方法

采用傳遞系數法與理正軟件(5.11版)、Geoslope軟件(2000v1.2版)相結合的方法計算，整個滑坡體基本上位于穩定地下水位之上，驗算過程中不考慮孔隙水壓力、地下水滲透壓力的影響。

(1)折線法滑坡穩定系數計算公式：

式中：ψj-第i塊剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數(j=i)，即：ψj=cos(ai-ai+1)-sin(ai-ai+1)tanΦi+1

Wi-第i條塊的重量(kN/m)；Ci-第i條塊內聚力(kPa)；Φi-第i條塊內摩擦角(°)；Li-第i條塊滑面長度(m)；αi-第i條塊滑面傾角(°)；βi-第i條塊地下水線與滑面的夾角(°)；A-地震加速度(重力加速度g)；Kf—穩定系數。

②滑坡的推力采用傳遞系數法進行計算，滑坡推力計算的模型如圖3所示。

圖3 滑坡推力計算模型

公式：Pi=pi-1ψ+Ks×Ti-Ri

其中：傳遞系數計算公式：ψ=cos(ai-1-ai)-sin(ai-1-ai)tanΦi

下滑力計算公式：Ti=Wi(sinai+cosai)，抗滑力計算公式：Ri=(Wi(cosai-Asinai)tanΦi+CiLi)

式中，Pi-第i條塊推力(kN/m)；Pi-1-第i條塊剩余下滑力(kN/m)；Wi-第i條塊重量(KN)；Ci、ψi-第i塊內聚力(KPa)及內摩擦角(°)；Li-第i條塊長度(m)；ai-第i塊滑面傾角(°)；A-地震加速度(重力加速度g)；Ks-設計安全系數

4.2 計算工況及安全系數

根據《滑坡防治工程勘查規范》(GB/T32864-2016)劃分標準，滑坡危害程度等級Ⅲ級，考慮到滑坡無穩定地下水位，故只考慮3種工況計算：

工況一：自重，安全系數取1.20(設計工況)。

工況二：自重+暴雨，安全系數取1.10(設計工況)，考慮全飽和狀態。

工況三：自重+地震，安全系數取1.10(校核工況)。由于危害對象為居民區，根據《抗震設防分類標準》，計算過程中考慮地震工況，并將地震烈度提升一度，考慮7度設防。其他巖土體參數的選取原則與工況一完全相同。

4.3 滑帶參數確定

滑帶土力學參數采用土工試驗數據(見表1)。

表1 滑帶抗剪強度最終取值表

4.4 穩定性和推力計算結果

滑坡在暴雨飽和條件下整體處于欠穩定-不穩定狀態；在天然自重工況下滑坡整體應處于基本穩定-穩定狀態。據敏感因素分析，滑帶土抗剪強度指標對滑坡穩定性影響較為明顯，降雨造成滑帶土軟化，對滑坡的穩定性影響較強烈。計算結果見表2。

表2 滑坡穩定性系數及推力計算表

5 防治建議

滑坡發生變形都發生在強降雨期間，強降雨對滑坡的影響較大，如能有效攔截和疏導地表水，將會提高斜坡的安全儲備；居民區斜坡坡腳局部產生小規模垮塌，表層局部發生不均勻沉降，穩定性計算斜坡達不到安全儲備要求，需采取支擋措施。建議防治方案：

(1)滑坡后緣外圍已建截水溝修復、擴建，同時對坡體中部及時加以疏導地表水；對滑坡中部已產生的裂縫封閉、封堵和夯實，防治雨水入滲，并做好生態護坡工作。

(2)清理散落的滑體，并在民房后修筑擋墻或采取樁板墻支護，支擋結構前側修建邊溝排水。同時，開展施工期和效果監測，巡查滑坡的變形情況，確保安全。

6 結 論

滑坡處于斷裂帶上，目前前緣邊坡局部存在小規模土體滑塌現象，滑坡體中前部坡面出現多條橫向拉張裂縫及錯落小坎，后緣形成貫通性的弧形(或半圓形)拉張裂縫。計算結果表明：天然狀態下各剖面均處于基本穩定-穩定狀態；暴雨飽和狀態下處于欠穩定-不穩定狀態。與現場調查結果基本一致。

鑒于該滑坡變形破壞特征和穩定性現狀，提出“支擋工程+已建排水溝擴建”的治理方案建議，支擋工程方案可采取坡腳修筑擋土墻或樁板墻、滑坡中上部采取格構錨固護坡措施。