色爾滑坡的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

史光明，苗 朝，徐久燕

（成都理工大學(xué)地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610059）

1 工程概況

蒲溪鄉(xiāng)位于阿壩藏族羌族自治州理縣東部，滑坡區(qū)位于蒲溪鄉(xiāng)西北處的色爾村，高程2 320m～2 460m。色爾滑坡平面形態(tài)呈不規(guī)則 “圈椅狀”，坡面多呈階梯狀（圖1）。地形坡度角一般為25°～40°?；虑熬壖s寬200m，高約8m，受公路開(kāi)挖影響，為坡角65°的陡坡；色爾滑坡主滑方向55°，滑坡軸長(zhǎng)230m；平均寬約110m，為推移式土層滑坡，滑體物質(zhì)主要為呈松散狀的塊碎石土組成，滑坡體的平均厚度為15m，滑體面積約2.5×104m2，體積30.8×104m3，屬中型土質(zhì)滑坡。

2 滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

勘查區(qū)位于四川省西北部侵蝕高山區(qū)，為一河谷強(qiáng)烈下切所形成的“V”型谷，屬于侵蝕深切河谷地貌?？辈靺^(qū)為斜坡地貌，坡度一般為20°～30°?；聟^(qū)內(nèi)順滑動(dòng)方向整體呈上緩下陡的形態(tài)，為中傾逆向坡。斜坡體上為村民房屋和耕地，植被覆蓋率較低，多為人工開(kāi)墾的耕植梯田，植被多為小型果木。

2.2 氣象與水文

勘查區(qū)蒲溪鄉(xiāng)色爾村，多年平均降雨量為550mm左右。在時(shí)間上，冬春季節(jié)降水量嚴(yán)重偏少，常發(fā)生冬干連春旱，而夏秋季降水偏多，各月分配不均，降水量集中在5月—9月，占全年降水量的70%，而10月—次年4月只占全年降水量的30%。

勘察區(qū)內(nèi)無(wú)大的水系發(fā)育，勘查區(qū)上覆第四系松散堆積層為中透水層，下伏千枚巖強(qiáng)風(fēng)化帶均為弱透水層，中風(fēng)化層為微透水層?？辈閰^(qū)地下水豐富，多處可見(jiàn)地下水滲透。按照地下水的賦存介質(zhì)類型、劃分為孔隙水和基巖裂隙水2類。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

理縣境內(nèi)經(jīng)歷多次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成了扭動(dòng)構(gòu)造體系的熱務(wù)溝旋卷構(gòu)造。同時(shí)伴以巖漿活動(dòng)與變質(zhì)作用，使之更加復(fù)雜化。主要有薛城S型構(gòu)造和馬爾康北西向構(gòu)造，且以褶皺占主導(dǎo)地位，多為倒轉(zhuǎn)復(fù)背斜，倒轉(zhuǎn)復(fù)向斜，斷裂以壓性、壓扭性為主?？辈閰^(qū)區(qū)域地震動(dòng)峰值加速度為0.15g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.4s，地震基本烈度為Ⅶ度。

2.4 滑坡地層巖性

根據(jù)區(qū)調(diào)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡勘查區(qū)主要出露的基巖地層主要為泥盆系危關(guān)群（Dwg1）；第四系地層主要有：人工雜填土（）、滑坡堆積物（）、崩坡積物（）、殘坡積物（）等類型?；w主要是由第四系坡殘積物含粉質(zhì)黏土碎石組成?；灿蓮?qiáng)弱風(fēng)化千枚巖組成。

3 滑坡變形機(jī)制與影響因素分析

3.1 滑坡變形機(jī)制分析

勘查區(qū)滑坡體的變形機(jī)制為蠕滑—滑移拉裂型，為推移式土層滑坡?；麦w的形成是由滑坡堆積層和人工耕植土組成土質(zhì)斜坡，在斜坡演化過(guò)程的重力和地下水作用下，向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，并伴隨層間和后緣拉裂縫的形成。隨著滑移變形的發(fā)展，前緣剪出口附近的土體發(fā)生隆起剪切變形，房屋發(fā)生傾倒開(kāi)裂，地表下錯(cuò)裂隙發(fā)育，在地震和暴雨的誘發(fā)下有發(fā)生失穩(wěn)的可能。

3.2 滑坡變形的影響因素分析

3.2.1 滑坡變形的內(nèi)在因素分析

（1）地形因素：在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和河流侵蝕作用下，作為軟質(zhì)巖的千枚巖，工程性較差，易形成陡坡地貌。斜坡形體和前緣坡角的開(kāi)挖，坡體內(nèi)部原有的應(yīng)力狀態(tài)隨著過(guò)程的進(jìn)行而發(fā)生變化，將會(huì)在坡體內(nèi)出現(xiàn)一系列與坡面平行的裂隙，向斜坡的臨空面方向張開(kāi)，為形成不利結(jié)構(gòu)面，奠定了基礎(chǔ)。

（2）物質(zhì)因素：勘查區(qū)滑體為碎石粉質(zhì)黏土，坡體物質(zhì)透水性較好；黏土巖變質(zhì)形成的千枚巖為軟質(zhì)巖，屬于親水巖，抗風(fēng)化能力弱，也極易被水軟化，大部分下滲后在體內(nèi)長(zhǎng)期潤(rùn)濕滲流，逐漸在裂隙中形成了軟弱帶，這就為滑坡的變形失穩(wěn)創(chuàng)造了有利條件。

（3）構(gòu)造因素：滑坡區(qū)本身處于茂汶斷裂帶影響帶，在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用下，滑坡土體更加松散，有利于地表水下滲向深部運(yùn)移，同時(shí)使其周圍巖體較為破碎，斜坡巖體內(nèi)有大量的結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生。

3.2.2 滑坡變形的外在因素分析

（1）地下水影響：工作區(qū)地處山區(qū)，受大氣降雨后，在地表水滲透浸蝕作用下，既增大了土體重度，又降低了土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。大量的地表水下滲，由于斜坡巖體主要的巖性為千枚巖，含有親水礦物，地下水反過(guò)來(lái)軟化土層，給潛在滑坡提供“潤(rùn)滑劑”。在長(zhǎng)期重力和風(fēng)化作用下，隨著變形的發(fā)展，軟弱面逐步向深部擴(kuò)展，出現(xiàn)了與外界貫通的面，坡體結(jié)構(gòu)隨著變形發(fā)展而松動(dòng)?？梢?jiàn)水文因素是斜坡變形失穩(wěn)的“潤(rùn)滑劑”。

（2）地震影響：汶川5.12特大地震以后，滑坡體后緣局部出現(xiàn)張拉裂縫，滑坡體內(nèi)部出現(xiàn)地裂縫發(fā)育，受大地震的影響，滑體內(nèi)的物質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)遭到破壞，有利于地表水下滲，向深部運(yùn)移，也增大了斜坡土體下滑力、增加了滑坡體向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，滑坡體有可能失穩(wěn)。

4 滑坡體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)

4.1 滑坡穩(wěn)定性影響因素

4.1.1 水對(duì)滑坡的影響

（1）降雨的影響：色爾村滑坡滑體主要為含碎石粉質(zhì)黏土，坡體物質(zhì)透水性較好，降雨多在重力作用下入滲至坡體內(nèi)，增加了坡體自重，軟化土體，影響坡體穩(wěn)定性。目前在滑坡體上有多條拉張裂縫分布，降雨可直接沿裂縫進(jìn)入滑體或至滑坡土巖接觸帶（滑面），由于松散層和基巖滲透性的差異性，可能對(duì)滑體產(chǎn)生浮托力，對(duì)坡體整體穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

（2）地下水對(duì)滑坡的影響：滑坡區(qū)地下水類型主要有分布于斜坡體上的松散層孔隙潛水，主要接受大氣降水補(bǔ)給，水量小，降雨入滲轉(zhuǎn)化為地下水沿斜坡方向向下徑流?；聟^(qū)地處河谷區(qū)，斜坡坡度較大，坡體結(jié)構(gòu)較松散，利于地下水的排泄，因此，當(dāng)暴雨或持續(xù)降雨期來(lái)臨，雨水通過(guò)入滲轉(zhuǎn)化為地下水入滲至滑床，并在坡體上形成統(tǒng)一地下水位時(shí)，對(duì)整個(gè)滑體的穩(wěn)定性將產(chǎn)生較大影響。

（3）地表水對(duì)滑坡的影響：場(chǎng)地地表水為滑坡右側(cè)和后緣沖溝地表徑流為主，主要為大氣降水、冰雪融水的補(bǔ)給，以蒸發(fā)、地表徑流、下滲等方式排泄。經(jīng)過(guò)走訪村民調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受5.12”汶川地震的影響，滑坡后緣沖溝徑流走向，同時(shí)產(chǎn)生大量地表裂隙，使地表徑流水大量滲入滑坡體，尤其是沿地面裂縫滲入坡體，增加滑體自重，降低滑帶土抗剪強(qiáng)度，致使下滑力增大，抗滑力減小，加速滑坡變形破壞，促使滑坡產(chǎn)生變形，是滑坡發(fā)生變形的主要影響因素。

4.1.2 地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)滑坡的影響

（1）地形地貌：色爾村滑坡區(qū)屬斜坡地貌，斜坡平均坡度20°～30°，且前緣由于村道開(kāi)挖較陡，具備較好的臨空面。

（2）地層：色爾村滑坡滑體為松散堆積物，含有較多的千枚巖風(fēng)化角礫石，結(jié)構(gòu)較松散，透水性強(qiáng)，有利地下水的入滲，增加坡體自重，軟化土體，促使變形；暴雨期或持續(xù)降雨期，降雨下滲至松散土類與基巖接觸面時(shí)，由于透水性的差異，在基巖面產(chǎn)生浮托力，易發(fā)生失穩(wěn)。

4.1.3 地震對(duì)滑坡的影響

2008年5月12日，地處龍門山斷裂帶上的汶川縣映秀鎮(zhèn)發(fā)生了里氏8.0級(jí)地震，地震使勘察區(qū)內(nèi)建筑物破壞嚴(yán)重，建筑物墻體上形成“X”形裂縫成為危房；震動(dòng)使滑體下滑分力增強(qiáng)，導(dǎo)致土體變形，產(chǎn)生大量地表裂隙，使地表徑流水大量滲入滑坡體，促使其周圍巖體進(jìn)一步破碎，更有利于地表水下滲，并且該處的巖性為千枚巖，極易受地下水浸泡軟化，在斜坡上松散的堆積層與下伏基巖接觸帶上，形成軟弱面，在各種不利條件的組合下即可能發(fā)生滑坡災(zāi)害。

4.2 穩(wěn)定性計(jì)算

為了定量地評(píng)價(jià)色爾滑坡的穩(wěn)定狀況，相應(yīng)地選?、瘢衿拭孢M(jìn)行穩(wěn)定性分析和下滑推力計(jì)算；

通過(guò)對(duì)勘察資料的整理及分析，確定Ⅰ－Ⅰ剖面為邊坡穩(wěn)定性分析模型。如圖2所示。

圖2 Ⅰ－Ⅰ剖面計(jì)算模型

選取以下3種工況進(jìn)行計(jì)算：

（1）工況Ⅰ：天然＋地表荷載；

（2）工況Ⅱ：天然＋地表荷載＋暴雨；

（3）工況Ⅲ：天然＋地表荷載＋地震。

采用綜合野外與室內(nèi)分析的潛在滑面來(lái)計(jì)算，滑面呈折線形，故采用折線型滑動(dòng)面計(jì)算公式，剩余下滑力按傳遞系數(shù)法計(jì)算。

根據(jù)GB 50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》計(jì)算公式如下：

式中：Fs—— 穩(wěn)定系數(shù)；

θi—— 第i塊滑動(dòng)面與水平面的夾角（°），與滑動(dòng)方向相反時(shí)為負(fù)值；

Ri—— 作用于第i塊滑塊的抗滑力（kN／m）；

Ni—— 第i條塊段滑動(dòng)面的法向分力（kN／m）；

Ti——作用于第i塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN／m），出現(xiàn)與滑動(dòng)方向相反的滑動(dòng)分力時(shí)，Ti取負(fù)值；

φi—— 第i塊段土的內(nèi)摩擦角（°）；

ci—— 第i塊段土的黏聚力（kPa）；

li—— 第i塊段滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）；

ψj——第i條塊的剩余下滑力傳遞至第i＋1條塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j＝i）。

因滑坡體處未布設(shè)鉆探勘探工作，因此對(duì)其潛在滑帶物質(zhì)的抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值應(yīng)用類比法及反演分析法進(jìn)行取值。根據(jù)《土工試驗(yàn)報(bào)告》和《巖石試驗(yàn)報(bào)告》，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)類比法及潛在不穩(wěn)定滑坡體的變形現(xiàn)狀，綜合確定潛在滑面的計(jì)算參數(shù)如表1。

表1 色爾滑坡潛在滑動(dòng)帶抗剪強(qiáng)度參數(shù)取值表

采用傳遞系數(shù)法對(duì)潛在滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行定量 分析，其計(jì)算結(jié)果如表2。

表2 穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果

表3 下滑推力計(jì)算結(jié)果

4.3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)DZ／T 0218—2006《滑坡防治工程勘查規(guī)范》滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)滑坡體的穩(wěn)定性狀況作出如下評(píng)價(jià)：

在宏觀定性評(píng)價(jià)和計(jì)算定量分析下，色爾滑坡在天然自重和地表房屋建筑荷載下是基本穩(wěn)定的，不會(huì)產(chǎn)生滑坡失穩(wěn)的情況；滑坡土體由于地下水的作用呈半飽和—飽和狀態(tài)，產(chǎn)生變形跡象，與工況Ⅱ暴雨條件定量計(jì)算欠穩(wěn)定狀態(tài)相符合，可見(jiàn)色爾滑坡在持續(xù)暴雨滲入形成地下水的條件下，將有發(fā)生失穩(wěn)的可能；在地震的情況下，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡會(huì)產(chǎn)生劇烈變形，發(fā)生滑移失穩(wěn)。

4.4 滑坡變形發(fā)展趨勢(shì)

滑坡體物質(zhì)成分主要為塊碎石土，滲透性較大，在降雨、地表水集中入滲、地震及人類工程活動(dòng)等作用下，沿軟弱面易產(chǎn)生變形失穩(wěn)。

滑坡區(qū)地形坡度變化較大，前緣已造成局部的剪切變形，中后部已經(jīng)形成多條拉張裂縫，滑坡周界形成雁行剪切裂縫，變形跡象明顯。滑坡目前在后緣和右側(cè)地表沖溝徑流滲入下，滑坡土體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨、地震等不利因素的作用下，滑坡將會(huì)產(chǎn)生更大的劇烈變形，繼而失穩(wěn)，變形失穩(wěn)主要表現(xiàn)為：

（1）滑坡前緣臨空面好，在河流沖刷、暴雨及地震等不利因素作用下，滑坡前緣可能發(fā)生坍塌。

（2）滑坡體裂縫下錯(cuò)，張開(kāi)更加明顯?；麦w上房屋傾倒變形加劇，可能出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。

（3）坡體內(nèi)，由于地震時(shí)形成大量的拉張裂縫，這就為水的入滲提供了良好的通道，從而在雨水入滲及暴雨等不利因素下，使坡體內(nèi)的抗剪強(qiáng)度降低，發(fā)生滑移失穩(wěn)。

5 治理方案選擇

根據(jù)色爾滑坡體的變形特點(diǎn)和坡體結(jié)構(gòu)，建議采用以下2種方案進(jìn)行防治：

方案一：專項(xiàng)預(yù)警監(jiān)測(cè)＋地表截排水＋裂縫封閉；

方案二：終止治理，建議搬遷。

色爾村位于高陡的高山區(qū)，海拔2 300m左右，村內(nèi)只有一條通往鄉(xiāng)里的山間公路，由于邊坡開(kāi)挖和地形高陡，經(jīng)常出現(xiàn)路基塌陷和局部崩塌，交通十分不便，經(jīng)濟(jì)落后。在5.12地震后，滑坡體出現(xiàn)變形，居民房屋開(kāi)裂，傾倒現(xiàn)象嚴(yán)重，部分已成為危房，不適合居住。而且滑坡體上居民建筑密集，使得抗滑樁、錨索和抗滑樁等常規(guī)治理措施難以開(kāi)展，經(jīng)濟(jì)上也不合理；結(jié)合技術(shù)、施工、經(jīng)濟(jì)等方面的綜合分析比較，最終確定方案二：終止治理，建議搬遷的方案為推薦方案。

6 結(jié)語(yǔ)

色爾村滑坡區(qū)位于蒲溪鄉(xiāng)色爾村?？辈閰^(qū)內(nèi)山勢(shì)高聳、谷坡陡峻、地形狹窄，其地形地貌、地層巖性、氣象水文等因素有利于地質(zhì)災(zāi)害的孕育和發(fā)育，為四川省地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)。色爾村滑坡的威脅對(duì)象有：受滑坡威脅的居民有65戶，328人，65棟房屋，土地153 333.33m2，潛在經(jīng)濟(jì)損失約300余萬(wàn)元。因此，對(duì)該滑坡進(jìn)行勘查和治理十分必要，這也成為保衛(wèi)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)民眾安全的重要組成部分。主要影響滑坡穩(wěn)定的因素有地形地貌、地層巖性、水的作用、地震、人類工程活動(dòng)等?；伦陨淼慕Y(jié)構(gòu)特征和水的作用是導(dǎo)致發(fā)生失穩(wěn)的內(nèi)因，而地震、人類活動(dòng)等是促使滑坡發(fā)生變形失穩(wěn)的外因。滑坡穩(wěn)定性采用折現(xiàn)法定性及推力計(jì)算，在天然工況條件下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨飽和工況條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在天然＋地震工況條件下處于欠穩(wěn)定—不穩(wěn)定狀態(tài)，但局部仍由較大的下滑力，影響滑體的整體穩(wěn)定性。秉著“以人為本”與“經(jīng)濟(jì)合理”相結(jié)合的方針，根據(jù)色爾滑坡體的變形特點(diǎn)和坡體結(jié)構(gòu)，針對(duì)排水措施建議采用：終止治理，建議搬遷。

[1]DZ／T0218—2006，滑坡防治工程勘查規(guī)范[S].

[2]DZ／T0219—2006，滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范[S].

[3]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理[M].2版.北京：地質(zhì)出版社，1994：23－24.

[4]張永生.王家灣滑坡成因分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J].西部探礦工程，2010（7）：107－109.

[5]李慧蘭.豐都工業(yè)區(qū)穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)[J].長(zhǎng)春工程學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，11（1）：77－81.