墨江縣泗南江鄉(xiāng)政府駐地滑坡成因及其穩(wěn)定性分析

郭美華

(云南地礦總公司(集團)普洱地質(zhì)勘察院，云南 普洱市 665000)

1 前 言

鄉(xiāng)政府駐地泗南江左岸2009年7月1日受連降暴雨的影響，墨江泗南江鄉(xiāng)某電站導(dǎo)流洞排出的洪水以900m3/s的流量直接沖擊對岸泗南江左岸防洪堤；導(dǎo)致防洪堤被大面積沖毀、坍塌；引發(fā)泗南江鄉(xiāng)政府駐地第一次塌岸、滑坡。災(zāi)情發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣⑵髽I(yè)立即對滑坡前緣進行應(yīng)急搶險，采用鋼筋籠加裝塊石及澆鑄混凝土四面體進行“壓腳”護坡。當(dāng)“7.1”應(yīng)急工程尚未完工時，隨后的8月4～5日，墨江縣境內(nèi)又持續(xù)降暴雨，使該地區(qū)再次發(fā)生險情。8月5日主洪峰以1 600m3/s的流量通過電站導(dǎo)流洞，洪水引發(fā)泗南江左岸正在搶險施工的鋼筋籠防護堤全部沖毀，臨江岸再次發(fā)生更嚴(yán)重的塌岸、滑坡。滑坡長度由原來的165m增大為185m；寬由220m增大為320m；面積由32 200m2增大為53 300m2?；陆o鄉(xiāng)政府駐地居民帶來了較大威脅，當(dāng)?shù)卣瑫r起動了地質(zhì)災(zāi)害二級應(yīng)急預(yù)案。安排了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害勘察工作。下面就該滑坡特征及其穩(wěn)定性進行分析評價。

圖1 墨江縣泗南江鄉(xiāng)政府駐地7.1、8.5洪災(zāi)滑坡平面位置示意圖

2 滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

本區(qū)地處滇西縱谷山原區(qū)永平——思茅中山峽谷亞區(qū)范圍內(nèi)，地貌上屬強烈切割的中山構(gòu)造侵蝕地貌類型，地形切割強烈，山勢高峻，山脈連綿，溝壑縱橫?；挛挥阢裟辖蟀缎逼碌貛?圖1)，海撥565m～650m，最低點為泗南江江面，為565m，相對高差約85m?；聟^(qū)內(nèi)地勢總體東高西低，北高南低。區(qū)內(nèi)地形較陡，滑坡地帶坡度25°～40°，中前部呈階梯狀，總體為前陡、中緩、后陡地形。

2.2 工程地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)出露地層以中生界三迭系地層為主，滑坡地段分布上三迭統(tǒng)路馬組(T3l)灰、深灰、灰綠、灰紫、紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、長石石英砂巖夾炭質(zhì)泥巖及灰?guī)r透鏡體，局部夾煤線。

滑坡地段上覆地層為坡殘積含碎石粘性土、成份以紫紅色、灰色粘性土夾泥巖、砂巖、灰?guī)r碎塊石，碎塊石呈棱角狀。在滑坡前緣局部夾軟塑狀粘土，該層下部含水地段與下伏全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖接觸面構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面，形成滑動帶，厚4m～19.00m。中下部為灰色、褐灰色全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖及強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖，局部夾多層炭質(zhì)泥巖(煤線)。巖石風(fēng)化強烈，呈散體狀態(tài)，局部有淺變質(zhì)現(xiàn)象，呈千枚巖化、片巖化。全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖下部含水地段與下伏強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖接觸面以及節(jié)理、裂隙發(fā)育面構(gòu)成軟弱結(jié)構(gòu)面，形成滑動帶。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件

滑坡地帶位于阿墨江斷裂帶、泗南江斷裂與一近東西向次級斷裂三者交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。巖層傾向40°～60°，傾角12°～20°，傾向與坡向構(gòu)成反向坡，坡向與地層產(chǎn)狀的組合對斜坡的穩(wěn)定較為有利。但巖石風(fēng)化強烈，屬極破碎散體狀結(jié)構(gòu)。

區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件較簡單，阿墨江、泗南江為本區(qū)最低排泄基準(zhǔn)面。地下水主要為基巖裂隙水和第四系松散層孔隙潛水兩種類型。其中，孔隙潛水主要分布于殘坡積含碎石粘性土及泗南江岸邊、河漫灘地帶沖洪積層中。該含水巖組地下水貧乏，水量小，水量隨季節(jié)性變化明顯?；鶐r裂隙水主要賦存于構(gòu)造裂隙、風(fēng)化裂隙及層間裂隙中，由大氣降水補給，季節(jié)性變化較大，裂隙水的分布與賦存主要受巖性和裂隙發(fā)育特征所控制，泥質(zhì)軟巖類巖層因其裂隙連通性差且多閉合，多構(gòu)成隔水層，富水性差。而砂巖裂隙多張開且連通性好，具有較好的透水性和含水性，為主要含水層。故基巖裂隙水主要賦存于砂巖巖層中。

另外，滑坡區(qū)內(nèi)泥質(zhì)巖、砂質(zhì)巖以及江岸邊沖洪積層的透水性有較大的差異。在小范圍內(nèi)地下水受巖性影響較大，泥質(zhì)巖分布區(qū)地下水位較砂巖區(qū)要高。對于泥質(zhì)巖段，弱風(fēng)化巖體滲透性以中等透水～弱透水為主，微風(fēng)化及新鮮巖石滲透性以弱透水～微透水為主。巖體的滲透性一般從表部至深部隨巖體風(fēng)化程度的減弱而變小，但節(jié)理密集帶及斷層破碎帶或斷層影響帶的滲透性較大。

3 滑坡體多級滑動特征

3.1 Ⅰ級滑面特征

根據(jù)地質(zhì)勘查資料(圖2)，該滑坡具二級滑動面。Ⅰ級滑面位于滑坡前緣，屬淺層滑動面?；w已于洪災(zāi)發(fā)生當(dāng)日滑入江中?；虑熬墝?80m，后緣寬110m，長51m。滑坡形態(tài)呈“圈椅狀”。此段地形坡度約30°～35°，滑體厚度3m～8m，滑面呈圓弧形，起伏不大，中部有地下水呈泉狀滲出；滑體物質(zhì)主要為松散填土、殘坡積粘性土夾碎石，剪出口位于江邊殘坡積粘性土與全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖接觸面?；轮骰较驗?60°。屬中型淺層推移式土質(zhì)滑坡。

圖2 工程地質(zhì)剖面圖

3.2 Ⅱ級滑面特征

Ⅱ級滑坡體主要根據(jù)洪災(zāi)后斜坡體的垮塌及坡體裂隙變形特點、變形跡象來確定滑坡的周界。

后緣：以電站指揮部一帶路面裂隙為代表，該裂隙走向近東西向，基本與泗南江走向一至?！?.1”洪災(zāi)發(fā)生后，據(jù)裂隙發(fā)生范圍，滑坡后緣最寬約220m，裂隙寬2cm～5cm，裂隙深小于10cm，地面下沉不明顯。但“8.5”洪災(zāi)發(fā)生后，滑坡后緣裂隙范圍明顯加大，約為320m，裂隙寬2cm～10cm，裂隙局部深160cm，同時地面下沉明顯。

中部：滑坡中部派出所、衛(wèi)生院一帶主裂范圍加大，強度明顯加寬，同時次生裂隙發(fā)育。

圖3

前緣：除“7.1”洪災(zāi)滑塌的坡體外，在“7.1”洪災(zāi)時臨江岸形成的臨空面滑坡體基礎(chǔ)上“8.5”洪災(zāi)又產(chǎn)生了大面積滑塌。同時在Ⅰ級滑面后緣形成明顯錯臺，地面下沉嚴(yán)重，在應(yīng)急險過程中，局部又發(fā)生了小規(guī)模坍塌?？v觀整個Ⅱ級滑坡體，寬約320m，長185m?；聝蓚?cè)無明顯剪裂隙發(fā)生，主要以前、后緣，中部裂隙變形較明顯?；伦冃斡谇熬?、后緣變形較強，中部變形較弱。

從國土部門的觀測結(jié)果表明：兩次洪災(zāi)后的均為第1日、第2日坡體后緣滑坡裂隙基本無大的變形跡象，從第3日～第10日坡體后緣開裂、下沉最明顯；第10日以后滑坡變形減弱；表明一方面是搶險反壓護坡起到一定作用，另一方面是坡體應(yīng)力釋放完畢，使滑坡處于暫時的極限平衡狀態(tài)(圖3)。

該滑坡地帶地形坡度25°～40°，中前部呈階梯狀，總體為前陡、中緩、后陡地形。上覆殘坡積土厚度變化較大，總體呈馬鞍型，厚度2m～19m?；陆M成物質(zhì)主要為第四系殘坡積含碎石粘性土、粉質(zhì)粘土、碎石土及全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖?；仓饕獮槿L(fēng)化砂泥巖，巖層傾向40°～60°，傾角12°～20°，坡向與傾向構(gòu)成反向坡，坡向與地層產(chǎn)狀的組合對斜坡的穩(wěn)定較為有利?；禄婵v向上呈折線型；總體傾向西，主滑方向為269°?；鎯A角20°～35°；空間分布上呈波浪或鋸齒狀，橫向上呈圓弧～波狀。潛在滑床總體呈凹形。據(jù)計算屬巨型中層牽引式土質(zhì)滑坡。

4 滑坡類型、規(guī)模及成因

該滑坡的形成原因主要有以下幾個方面：

(1)具備易滑的地層巖性條件：滑坡區(qū)上覆土體表層為含碎石粘性土，中下部為全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖。其中全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖與含碎石粘性土接觸面、全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、強風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖接觸面以及風(fēng)化節(jié)理裂隙面為軟弱結(jié)構(gòu)面，其抗剪強度較低，遇水易軟化。在地下水下滲至該層面后形成滑動面。

(2)洪水因素：洪水沖毀防洪堤是導(dǎo)致滑坡形成的主要因素。二次洪災(zāi)導(dǎo)致泗南江左岸防洪堤沖毀，引發(fā)沿江岸塌岸、滑坡，造成了區(qū)內(nèi)坡體平衡被打破，上部松散土體沿軟弱結(jié)構(gòu)面順勢下滑，形成了牽引式滑坡。

(3)地形因素：該滑坡地段地形較陡，坡度25°～40°；為坡體下滑提供了有利的地形條件。

(4)降水因素：連續(xù)降水軟化滑坡體，加劇滑坡的形成。

5 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

本滑坡體滑動面為巖土接觸面、節(jié)理裂隙面，可將滑面視為折線形。

5.1 計算方法

滑動面近似折線型，采用傳遞系數(shù)法，取滑坡的單位寬度為1m，簡化為二維問題對滑坡的穩(wěn)定性及推力進行計算。

5.2 計算工況

工況1：滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載+安全系數(shù)；

工況2：滑體土天然自重荷載+暴雨+現(xiàn)狀地面荷載+安全系數(shù)；

工況3：滑體土天然自重荷載+地震+暴雨+現(xiàn)狀地面荷載+安全系數(shù)；

5.3 計算參數(shù)取值

采用滑帶土的飽和狀態(tài)下飽和剪及殘余抗剪強度指標(biāo)；具體為滑帶土的抗剪強度指標(biāo)采用室內(nèi)天然重塑剪及飽和重塑剪統(tǒng)計值。

a.計算采用參數(shù)

①巖土重度(γ)：根據(jù)巖土試驗成果，滑坡體含碎石粘性土、全風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖取平均值20.60kN/m3。

②抗剪強度指標(biāo)：根據(jù)滑坡現(xiàn)狀特征與發(fā)展階段，在室內(nèi)土工試驗資料基礎(chǔ)上采用重塑剪平均值，內(nèi)聚力(c)取12.79kPa、內(nèi)摩擦角值(φ)取21.3°。

③安全系數(shù)(Fst)：工況1取1.0；工況2取1.05；工況3取1.10。

④水平地震系數(shù)(Kn)：該區(qū)抗震設(shè)防烈度屬7度區(qū)，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，水平地震影響系數(shù)取值為0.10。

⑤暴雨入滲深度取3m。

5.4 滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果及綜合評價：

三種不同工況條件下滑坡穩(wěn)定系數(shù)的計算分別見表1、表2和表3。

表1 滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載(工況Ⅰ)穩(wěn)定性計算表

表2 滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載+暴雨(工況Ⅱ)穩(wěn)定性計算表

表3 滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載+暴雨+地震(工況Ⅲ)穩(wěn)定性計算表

經(jīng)計算：工況1條件下(滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載+安全系數(shù))Fs=0.98，滑坡處于極限平衡狀態(tài)，可能產(chǎn)生下滑；工況2條件下(滑體土天然自重荷載+暴雨+現(xiàn)狀地面荷載+安全系數(shù))Fs=0.93，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑體易產(chǎn)生下滑；工況3條件下(滑體土天然自重荷載+現(xiàn)狀地面荷載+暴雨+地震+安全系數(shù))Fs=0.84，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，會產(chǎn)生下滑。

6 結(jié) 論

(1)泗南江鄉(xiāng)政府駐地具備易滑的斜坡地形和易滑的松散巖土層、軟弱夾層以及不利的結(jié)構(gòu)面；暴漲的洪水沖毀防洪堤引發(fā)了坡體前緣塌岸、滑坡，加之連續(xù)降雨是導(dǎo)致兩次滑坡形成的主要因素。

(2)該滑坡后緣在前緣塌岸、滑坡發(fā)生后，時間上從第3日至第10日為坡體變形強烈的時間段，第10日以后隨著滑坡體應(yīng)力釋放的完成以及護坡工程的作用下，坡體變形趨于平緩。

(3)滑坡現(xiàn)處于蠕動—微動變形階段，若遇連續(xù)暴雨或地震作用下，滑坡將會處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

參 考 文 獻

[1]中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會地面巖石工程專業(yè)委員會，中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會.中國典型滑坡[M].北京：科學(xué)出版社，1988，1～12.

[2]云南省地礦局區(qū)調(diào)隊.1∶20萬墨江幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告[R].1986.

[3]王應(yīng)寶.云南省墨江縣泗南江鄉(xiāng)政府駐地“7.1”、“8.5”洪災(zāi)引發(fā)滑坡勘查報告[R].2009.