湖北省區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害基本特征及穩(wěn)定性研究

安正斌

（湖北煤炭地質(zhì)一八二隊，湖北 黃石 435005）

興山縣生態(tài)工業(yè)園大禮溪片基礎(chǔ)設(shè)施工程團(tuán)堡滑坡位于興山縣昭君鎮(zhèn)大禮溪村生態(tài)工業(yè)園（工業(yè)園新建河堤道路K1+620～K1+760段），于2015年7月16日發(fā)生滑動，在后山形成長約110m滑坡陡壁，滑體前緣沖至大禮溪左岸并侵占部分河道，坡體上兩戶三棟民房發(fā)生開裂。從相應(yīng)調(diào)查可知，前緣受到山體滑坡影響出現(xiàn)了較大的變形，擠占了某些大禮溪河道?；潞髠?cè)壁發(fā)生了近20m的陡坎，后山受到斜拉裂變形的影響而產(chǎn)生了多條裂縫。這些問題對于所在區(qū)域的居民和相應(yīng)的工作人員安全性造成了較大影響，需要對其穩(wěn)定性進(jìn)行計算并提出相應(yīng)的防治措施。

1 生態(tài)工業(yè)園團(tuán)堡滑坡基本特征

1.1 滑坡地形地貌

團(tuán)堡滑坡位于興山縣昭君鎮(zhèn)大禮溪村3組，工業(yè)園新建河堤道路K1+620～K1+760段。地貌類型為構(gòu)造剝蝕低山區(qū)。地勢總體上為東高西低、北高南低。前緣至坡腳邊界處高程220m，后緣最高點高程303m，相對高差81m?；虑?，邊坡坡腳高程223m處為公路，道路寬約4m～6m，道路東側(cè)為高度8m～12m的土質(zhì)邊坡，坡度21°～33°，未進(jìn)行支護(hù)，為滑坡體滑動提供了滑動啟動的空間。7月16日滑坡之后形成的較典型微地貌有滑坡后壁、整體下滑區(qū)、滑坡側(cè)壁、滑舌、牽引拉裂區(qū)?；w中后部形成多條近似平行的裂縫?；麦w上灌木出現(xiàn)“馬刀樹”、“醉漢林”等特征?；虑熬墳榇蠖Y溪河床，長約120m，由于滑坡擠壓導(dǎo)致原坡腳處公路被沖毀覆蓋。

1.2 滑坡體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

第一，滑體。團(tuán)堡滑坡體屬土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)以崩坡積碎石土組成，碎塊石含量約50%～60%，直徑2cm～15cm，局部偶夾大塊石。鉆探揭露最大直徑25cm。多呈棱角狀、次棱角在，其成分以中化長石砂巖、泥質(zhì)粉砂巖為主?？伤軤钫承酝寥涮?，局部含少量角礫。土石比在土石比3：7～4：5。填充土體為粉質(zhì)粘土，局部含有少量粉質(zhì)粘土集中的透鏡體。上部呈干-稍濕狀，下部受到地下水影響呈很濕，結(jié)構(gòu)松散狀。根據(jù)鉆孔揭露滑體厚度一般厚約10.7m～20.1m，滑體總體呈后部厚中前部薄，由于滑坡運(yùn)動的破壞作用，滑體物質(zhì)沿滑動方向自上而下具有物理力學(xué)性質(zhì)漸差的趨勢。

第二，滑帶。團(tuán)堡滑坡滑帶地表露頭于滑坡后壁底部（JT6、JT7、JT8均揭露），同時根據(jù)鉆孔揭露，滑帶主要以黃褐色粉質(zhì)粘土夾極少量碎石角礫，滑帶厚0.05m～0.15m，土石比約9：1。碎石角礫成份主要為砂巖及泥巖，粒徑0.2cm～1.0cm，多成次棱角狀，滑帶含水飽和，表部具磨光面及擦痕，粉質(zhì)粘土成可塑狀。其含水量明顯高于其他土層，說明該層為地下水的流通通道，受地下水浸潤，其力學(xué)性能下降，形成軟弱帶，最終形成滑動面。由于其縱長及分布面積較大、巖性與構(gòu)造條件較為復(fù)雜，以及各段滑帶所處部位不同，其滑帶厚度、物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征上均存在一定的差異?；轮邢虏亢棵黠@高于中上部。牽引區(qū)未揭露滑帶。

第三，滑床。團(tuán)堡滑坡體的滑床為侏羅系中統(tǒng)下沙溪廟組（J2s）紫紅色泥質(zhì)粉砂巖、灰黃色長石石英砂巖?；鶐r產(chǎn)狀總體傾向南西方向（245°～250°），傾角一般25°～30°，滑床的空間形態(tài)基本上受砂巖層面和構(gòu)造節(jié)理面形態(tài)控制，表現(xiàn)為砂巖層面與泥頁巖節(jié)理面構(gòu)成的槽狀地形，總體縱向上，滑床上部及下部一般為層面，中部為切層，傾角20°～30°。依坡體結(jié)構(gòu)來分析，該滑坡體滑床斜坡結(jié)構(gòu)類型均為順向坡。巖層軟硬互層，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖石較為破碎，遇水易崩解、軟化，差異風(fēng)化十分突出。

1.3 滑坡水文地質(zhì)

團(tuán)堡滑坡發(fā)育于大禮溪左岸斜坡地帶，其后緣為近南北向展布的基巖山體，滑坡表現(xiàn)為兩山脊相夾持的長條形和“倒筲箕”狀洼地，具備良好的大氣降水匯集的地形條件，7#排洪溝在滑坡前貫穿該區(qū)，為地表水的主要外排通道。在進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查時發(fā)現(xiàn)在滑坡體上有泉水出露。滑坡體的泉水出露位置在JT6西南側(cè)25m，高程276.70m，流量達(dá)0.2L/s，現(xiàn)場未見引排水設(shè)施，水流全部進(jìn)入滑坡體內(nèi)。

受地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造影響的控制，根據(jù)地下水含水介質(zhì)特征，水動力條件及補(bǔ)徑排特征，滑坡區(qū)地下水按賦存條件可分為松散介質(zhì)孔隙水和基巖裂隙水。松散介質(zhì)孔隙水賦存于斜坡上第四系各種成因的松散堆積體中，主要受大氣降水補(bǔ)給?；鶐r裂隙水賦存于巖體構(gòu)造及裂隙中，主要受大氣降水補(bǔ)給，通過導(dǎo)水的裂隙系統(tǒng)補(bǔ)給深部含水層?；瑤翈r性主要為結(jié)構(gòu)較為密實細(xì)膩的含碎石角礫粉質(zhì)粘土，由于其粉粒和粘粒含量較高，透水性弱，形成該區(qū)域相對隔水層。

1.4 滑坡巖土物理力學(xué)性質(zhì)

針對團(tuán)堡滑坡的巖土體性質(zhì)，對滑體、滑帶、滑床分別取樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗及原位測試。對滑床中泥質(zhì)粉砂巖及長石砂巖各取9組進(jìn)行單軸飽和抗壓試驗及抗剪切試驗。其統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 滑床巖石各強(qiáng)度指標(biāo)統(tǒng)計表

2 生態(tài)工業(yè)園團(tuán)堡滑坡穩(wěn)定性探究

2.1 滑坡影響因素分析評價

從相應(yīng)參考文獻(xiàn)以及具體研究可知，人們的各種活動以及自然因素等都會對滑坡造成影響，具體包括：

第一，地形地貌。團(tuán)堡滑坡均處于兩山脊所夾的溝谷凹槽地段的陡坡處，斜坡坡度大，平均坡角25°，滑坡體前后緣相對高差81m，從團(tuán)堡滑坡的實際情況可知，滑坡所在區(qū)域的原有地形相對陡峭，前緣由于修建鄉(xiāng)村公路形成陡坎，具備臨空條件和較大高差，為滑坡體局部失穩(wěn)準(zhǔn)備了最基本的條件。

第二，地層巖性。一般情況下滑體所在區(qū)域巖體長期受到風(fēng)化作用影響而發(fā)生坍塌，同時原有地層的殘積物也會崩塌而和風(fēng)化巖體混合形成較碎的塊石。而周邊山體和滑床屬于軟硬相間的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過風(fēng)化作用會在泥質(zhì)粉砂巖中形成凹槽，滑坡所形成的碎石物質(zhì)會堆積到凹槽當(dāng)中。由于泥巖遇水極易軟化，一旦此種巖土受到降雨等天氣因素的影響，滑坡體就會非常容易和下伏泥巖發(fā)生接觸而固結(jié)到一起，能夠帶著殘坡積物發(fā)生失穩(wěn)形成滑坡。

第三，暴雨。興山縣屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)。具有非常明顯的氣候劃分，降雨時間也相對集中，降雨量相對較大，多年平均降雨量為98.5mm。同時，降雨會持續(xù)較長時間，從相應(yīng)統(tǒng)計資料可知，該區(qū)域的降雨時間占到全年的近1/3，大量的降雨對于地下水進(jìn)行了很好的補(bǔ)充。但是長期、大量的降雨會造成斜坡土體充滿大量水分，而斜坡中含有大量的粒徑較大的碎石塊，同時還存在很多臨空情況，所以地面的積水非常容易順著這些碎塊縫隙滲入到地下，尤其是滑坡所在區(qū)域地表缺少保護(hù)植被的情況下，地表的積水更是容易滲入到滑帶而影響到其強(qiáng)度。隨著時間的積累滑帶會逐漸演變成滑面，最終形成為滑動體而造成滑坡問題。

第四，地下水作用。地下水的作用是造成滑坡問題最主要的因素之一，團(tuán)堡滑坡的滑床主要為泥質(zhì)粉砂巖，為相對隔水層。泥質(zhì)粉砂巖所具有的特性決定了地下水會大量聚集在滑體和基巖的接觸區(qū)域，隨著時間的積累會逐漸造成這些區(qū)域土層粘聚力的下降，大大影響到該區(qū)域的力學(xué)強(qiáng)度，長此以往就會造成滑體土順著該層進(jìn)行滑動，從而引發(fā)滑坡。在滑坡體上有泉水出露?；麦w的泉水出露位置在JT6西南側(cè)25m，流量達(dá)0.2L/s，現(xiàn)場未見引排水設(shè)施，水流全部進(jìn)入滑坡體內(nèi)。

第五，人為活動。坡腳修建村級公路開挖原山坡土體，使坡體切腳，坡體上耕種莊稼和柑橘破壞了原地表植被，另外，在進(jìn)行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中不可避免的要進(jìn)行灌溉，這些活動都會促使地表積水滲入到滑帶土而大大影響到該區(qū)域的力學(xué)強(qiáng)度，長此以往就會造成滑體土順著該層進(jìn)行滑動，從而引發(fā)滑坡。

綜上所述，團(tuán)堡滑坡是多種原因因素綜合作用下形成的。其中地質(zhì)條件是滑坡的內(nèi)在條件，修建村級公路開挖原山坡坡體，使坡體切角，形成臨空面，是導(dǎo)致滑坡的誘發(fā)因素，暴雨后雨水快速大量入滲是變形的主要原因，故暴雨及地下水作用是形成滑坡的主要原因。

2.2 滑坡穩(wěn)定性計算

本次計算剖面為主滑區(qū)的B－B’、牽引拉裂區(qū)的D-D’、E-E’，見圖1、2、3所示。

圖1 B—B’計算剖面圖

圖2 D—D’計算剖面圖

圖3 E—E’計算剖面圖

第一，計算工況。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》,團(tuán)堡滑坡穩(wěn)定性計算有2個工況，天然工況及暴雨工況。

第二，計算方法。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》采用傳遞系數(shù)法計算堆積體穩(wěn)定性系數(shù)和剩余下滑力。

邊坡具有圓弧型滑動面：

第三，計算結(jié)果。根據(jù)上述計算方法和計算工況進(jìn)行計算，其計算結(jié)果見表2。

①滑坡區(qū)：現(xiàn)狀條件天然工況下，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下安全系數(shù)進(jìn)一步降低，極易發(fā)生整體滑移。②牽引拉裂區(qū)：現(xiàn)狀條件坡腳存在臨空面，土體受滑坡后擾動影響整體穩(wěn)定性差，目前均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。在不利工況下隨時進(jìn)一步發(fā)生滑動。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算成果表

3 防治措施建議與設(shè)計參數(shù)

3.1 防治措施方案

根據(jù)滑坡及變形體的物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征、防治保護(hù)對象，防治工程方案建議結(jié)合工程規(guī)劃，考慮實際地質(zhì)條件，對于滑坡區(qū)及牽引拉裂區(qū)，采用“后緣順層削坡+前緣回填壓腳+噴錨支護(hù)+地表截排水”的方案。

表3 滑坡體巖土主要物理力學(xué)參數(shù)建議值

3.2 設(shè)計參數(shù)

第一，基本參數(shù)。

a氣溫：多年平均氣溫為16.8℃，極端最低氣溫-9.8℃。

b降雨：多年平均降水量1164.1mm，最大日降水量103.21mm。

第二，荷載參數(shù)。荷載來源為土體自重、地下水。

第三，工程治理所需巖土工程參數(shù)。綜合分析團(tuán)堡滑坡體的地質(zhì)條件、滑體及滑帶土的物理力學(xué)參數(shù)、試驗成果及反演分析成果，確定設(shè)計計算參數(shù)如下插表3。

3.3 監(jiān)測工程

想要確保邊坡得到有效的治理，在治理過程中的相應(yīng)監(jiān)測是必不可少的，無論是在邊坡治理過程還是完成治理之后的相應(yīng)時間內(nèi)，都要有效控制邊坡體可能發(fā)生的變形，這就需要對其進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測。具體實施時可以根據(jù)邊坡的實際情況在其周邊以及邊坡體內(nèi)設(shè)立對應(yīng)的監(jiān)測網(wǎng)點，網(wǎng)點的數(shù)量要根據(jù)邊坡所在區(qū)域的具體情況設(shè)定。同時要委派相關(guān)專業(yè)人員定期實施邊坡變形監(jiān)測，對于監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，將其作為后續(xù)分析的依據(jù)。一旦發(fā)現(xiàn)變形超出設(shè)定限制值就要及時進(jìn)行預(yù)警預(yù)報，從而采取針對性措施進(jìn)行治理。若是邊坡變形情況較嚴(yán)重?zé)o法進(jìn)行有效治理，那么要及時有序安排施工人員撤離，確保其生命安全。監(jiān)測項目詳見下表4，監(jiān)測的具體要求為。

表4 邊坡工程監(jiān)測項目建議表

第一，施工過程中需要進(jìn)行有效的邊坡變形監(jiān)測，正式施工前需要按照邊坡的情況建立起完善的監(jiān)測體系，能夠準(zhǔn)確獲悉邊坡變形數(shù)據(jù)信息；

第二，為了確保整個工程的穩(wěn)定性，工程完工之后的一年時間內(nèi)都要對邊坡進(jìn)行監(jiān)測；

第三，對于邊坡進(jìn)行監(jiān)測主要采取定量為主、巡視監(jiān)測為輔的方式。

4 結(jié)語

本文主要以生態(tài)工業(yè)園團(tuán)堡為例分析了滑坡基本特征以及穩(wěn)定性情況，在此基礎(chǔ)上提出了防治措施建議與設(shè)計參數(shù)。通過本文的介紹能夠?qū)︻愃苹路治龊椭卫硖峁┮欢▍⒖己蛶椭?/p>