山區碎石土滑坡形成原因分析及穩定性評價

周新偉 赫星學 吳 翼 茍安田

（1.四川二八二核地質工程有限公司，四川 德陽 618000；2.云南萬藍工程勘察設計有限公司，云南 昆明 650051）

0 引言

我國受兩大地震帶影響，地質災害頻發，給人民群眾的生命財產安全造成嚴重的威脅?；伦鳛樽铑l發的地質災害之一，眾多學者對其進行了深入研究。許強等[1]對甘肅黑方臺滑坡形成機理進行了分析，明確是因為灌溉導致孔隙水壓力過大，土體液化，引起整體滑動。杜文杰等[2]認為降雨增加了土體靜水壓力和動水壓力，對土體抗剪強度造成影響。劉磊等[3]分析了降水對淺層滑坡的影響，表明降雨時間、強度、基質吸力對坡體的穩定性都有影響。譚銀龍等[4]通過數值模擬發現，巖質邊坡的穩定性受裂隙發育程度影響很大雨水通過裂隙進入坡體引起滲流場發生變化，土體基質吸力降低，對坡體穩定性造成影響。裴小龍等[5]采用試驗和數值模擬等方法，驗證了水庫蓄水對滑坡穩定性的影響。張秋霞等[6]基于具體滑坡得出坡體穩定性受地形、斷裂、巖性等因素影響，并認為降雨是其誘發滑坡的主要原因。還有許多專家和學者[7-10]研究了典型滑坡的形成機制和穩定性。

本文以山區碎石土滑坡為例，采用野外調查、鉆探、測繪等技術手段，查清滑坡規模、發育階段、成因，分析出誘發滑坡的主導因素，為定量分析提供依據。通過對該滑坡形成機制的分析和穩定性的評價，為滑坡治理工程提供理論基礎，對同類型滑坡的認識和研究提供借鑒。

1 區域概況

某滑坡位于云南省紅河縣紅河支流垤瑪河流域范圍內?；聟^屬亞熱帶山地季風氣候，氣候溫和，年平均氣溫15.9℃。該地區雨量充沛，旱季和雨季分明，年平均降雨量1628mm，80%的雨量集中在6~10月。

滑坡區域地處哀牢山系中部，屬構造侵蝕-剝蝕中山地貌，位于紅河與泗蘭江近分水嶺東側，兩條河流下切強烈，區內山高谷深，山脈走向與構造線方向一致，近南北展布。下覆地層巖性為三疊系上統一碗水組（T3y）強風化泥質砂巖，滑坡體主要為第四系殘坡積層（Q4el+dl）碎石土?；聟^域所處的地質構造比較復雜，地處哀牢山壓扭性斷裂帶內的垤瑪沖斷層附近，受區域構造的影響和作用，區段內的巖層發生強烈褶曲，巖層產狀變化大，節理裂隙發育，淺層巖層風化強烈，較破碎?；聟^抗震設防烈度7度，地震加速度值為0.10g。

2 滑坡體基本特征

2.1 表觀特征

滑坡體平面形態近長方形，呈南北向展布，如圖1所示。

圖1 滑坡平面示意圖

滑坡體主滑動方向177°，平均坡度30°；橫寬約75m，縱長約40m，平面面積約0.45×104m2，平均厚度約7.5m，滑體方量約3.4×104m3，屬小型滑坡?；虑熬壖舫隹谧畹透叱?357m，后緣最高高程1390m，相對高差33m?；麦w后緣以拉張裂縫界定，分布在1369~1390m之間，裂縫發育在便道南側，與便道走向基本一致?；麦w前緣沒有發生明顯的剪出或隆起等變形跡象，依據地形條件、地層巖性等綜合確定，以斜坡底部地形陡緩轉折部位界定為滑坡前緣，分布在1357m~1360m之間?；挛鱾纫约羟辛芽p及延伸方向界定，剪切裂縫變形明顯，坡體剪切位錯，外圍未見變形，裂縫延伸方向與后緣發育的裂縫相接。東側沒有出現剪切變形，以地形低洼區為滑坡東側邊界?；抡w上北高南低，坡面植被較發育。

2.2 形變特征

據調查，該滑坡的形變特征主要表現為地表裂縫，根據成因分為滑坡引起的裂縫和不均勻沉降形成的裂縫?；乱鸬牧芽p根據力學性質不同分為拉張裂縫和剪切裂縫兩大類，兩種裂縫在該滑坡均有出現。拉張裂縫常呈弧形，在受拉力作用下延伸較長，所形成的弧形指向滑坡滑動方向；剪切裂縫在剪應力作用下比較順直，常呈梭形，延伸不遠。地基土不均勻沉降引起的裂縫形態較復雜，裂縫寬度不一，常見的有正八字裂縫和斜向裂縫，裂縫形成速度快，形成之后變形緩慢。該滑坡變形主要以張拉裂縫和剪切裂縫為主，分布在滑坡后緣及兩側。沉降引起的地表裂縫分布在村道公路，整體上不均勻沉降形成的裂縫不發育?；聟^域裂縫統計情況如表1所示。

表1 滑坡區域裂縫統計表

2.3 巖土結構特征

滑坡體主要由第四系殘坡積碎石土組成，整個滑體結構單一，以淺層分布的含碎石粉質粘土為主，呈褐、褐紅色，可~硬塑狀，稍濕~濕，切面有光澤，碎石含量15%~20%，粒徑一般在0.2~0.5cm 之間，棱角-次棱角狀。碎石成分主要為強風化砂巖、泥巖，厚5.3~8.0m，底部與強風化巖層接觸帶的碎石含量少，含水量較高，呈可塑狀，平面上厚度變化為：從東至西呈中間厚兩側薄，自北向南呈上薄下厚的特征，分布較穩定。

下覆基巖為三疊系上統一碗水組（T3y）強風化泥質砂巖，巖層產狀為325°∠5°，節理較發育，裂隙面呈舒緩波狀，微張，泥質充填；薄~中厚層狀，巖體完整性差，屬碎裂結構，鉆探巖芯存在差異性風化，局部地段巖芯呈短柱狀，為穩定巖層。從鉆孔揭露情況來看，該滑坡的滑動帶位于殘坡積層與強風化泥質砂巖的接觸帶?；瑒訋У乃槭可?，呈可塑狀，在斜坡地段順坡均有分布，親水性強，遇水易軟化。

3 滑坡成因分析

3.1 地形和地質條件

3.1.1 不利的地形條件

滑坡區整體地形較陡，坡度在25°~35°之間，相對高差較大，1390m以上地形坡度為25°~30°之間，1390m以下地形坡度在30°~35°之間，形成上緩下陡的折線坡地形，滑坡前緣主要為陡斜坡，存在應力釋放的臨空面，為坡體的變形和滑動提供了條件。

3.1.2 不利的地質條件

滑坡體主要為碎石土，含有15%~20%碎石，在地下水作用下，滑帶土體抗剪強度降低，為滑坡變形提供了動力條件。下覆基巖為三疊系一碗水組強風化泥質砂巖，裂隙發育一般，風化程度較高。在表層碎石土和基巖接觸面之間，由于存在巖土體風化程度、滲透性、物理性質等差異，兩者之間易形成明顯的交接地帶，鉆孔資料也同樣表明，在表層第四系碎石土與下覆基巖之間部分區域存在滑動面。該層面主要由含碎石粉質黏土組成，界面粘性土含量增加，含水量較高，呈可塑狀，導致抗剪強度下降。

3.2 降雨因素

降雨往往是引發滑坡的直接因素，降雨不僅會增加坡體巖土的容重并改變坡體應力分布，還會降低滑帶土的抗剪強度。降雨入滲補給地下水的過程中，基巖和覆蓋面之間的巖土體存在滲透差異，導致地下水位有所升高，下滑方向的滲透力增大，由于滑床較上部的碎石土滲透性強，而位于滑床附近碎石土的粘粒含量較高，滲透性較弱，易形成局部上層滯水帶，使滑帶土的含水量增大，加大土層的濕容重，造成土體自重荷載增加；同時，降雨入滲還會增大土體動水壓力和靜水壓力，影響土體抗剪強度。此外當降雨在地表形成徑流時，由于坡面為松散土層，會對坡面形成沖刷和動水壓力，破壞原有坡腳和坡面，改變坡體結構和應力分布?；w及滑帶土在入滲水的物理及化學作用下抗剪強度會降低，同時，非飽和帶孔隙水壓力變化也將使其抗剪強度大幅度降低。

3.3 居民活動因素

居民建筑及鄉村公路的修建形成了邊坡，對坡體徑流產生影響，破壞了坡體原有的平衡狀態。該滑坡體前緣坡體為高陡坡，在坡體前緣作用力牽引下，后緣坡體發生變形，導致前緣進一步破壞變形，整個滑坡體發生失穩破壞。因此，坡腳房屋建設和坡體生產活動進一步降低了坡體的穩定性。

4 滑坡體的穩定性評價

4.1 定性評價

根據野外調查和分析，該滑坡面積約0.45×104m2，體積約3.4×104m3，依據滑坡劃分標準，該滑坡屬小型滑坡。坡體前緣以陡緩交界處為界，邊坡有明顯的變形裂縫，整體坡度30°，坡體后緣較為平緩，屬牽引推移復合式滑坡。目前滑坡后緣以張拉裂縫為主，坡體兩側出現剪切裂縫，滑坡前緣整體變形不明顯，坡體處于蠕滑變形階段。根據對該滑坡體的分析，從變形特征來看，滑坡整體處于欠穩定狀態，在強降雨等極端情況下坡體存在沿基巖-覆蓋界面發生大規?；瑒拥目赡堋?/p>

4.2 定量評價

4.2.1 計算剖面選取與參數確定

根據滑坡體基本特征，采用折線法進行穩定性計算。從滑坡巖土體的結構分析結果來看，構成潛在滑面的區域主要是工程性質存在明顯差異界面、力學性質變化較大的層面。因此，選取三條剖面作為計算模型，分別為1-1′、2-2′、3-3′，計算剖面的位置以及剖面情況如圖2和圖3所示。

圖2 滑坡區域計算剖面位置

圖3 滑坡穩定性計算剖面圖

勘查結果顯示，滑帶土體整體薄，且部分區域未發現該層土體，根據土樣試驗結果結合反算法、區域經驗值法等綜合確定土體的相關參數，見表2。

表2 滑坡巖土體物理力學參數取值表

4.2.2 計算公式

運用折線法[11]進行滑坡穩定性計算，計算公式如下：

4.2.3 計算結果

為全面分析滑坡在各種工況下的穩定狀態，穩定性分析采用天然工況、暴雨工況、地震工況三種工況進行計算分析。計算結果如表3所示。

表3 滑坡穩定性計算結果

根據折線法計算滑坡穩定性的結果表明：滑坡在天然工況下穩定系數在1.032~1.079之間，處于欠穩定~基本穩定狀態；在暴雨工況下穩定系數在0.961~1.001 之間，處于不穩定~欠穩定狀態；在地震工況下穩定系數在0.977~1.023之間，處于不穩定~欠穩定狀態。

5 結束語

綜上所述，根據野外調查和分析得出滑坡面積約0.45×104m2，滑體平均厚度約7.5m，滑坡體體積約3.4×104m3，屬牽引推移復合式小型淺層滑坡；該滑坡的失穩受多種因素共同影響，其中，降雨是誘發該滑坡變形滑動的主要因素；滑坡體主要為碎石土，坡體變形以張拉和剪切裂縫為主，處于蠕滑變形階段。計算結果表明：坡體在暴雨或地震不利工況下穩定系數為0.961~1.023，處于不穩定~欠穩定狀態，滑坡在不利工況下啟動可能性大。