興義市馬嶺鎮(zhèn)龍井滑坡穩(wěn)定性分析及防治對策探討

沈 誠，李陽春，董遠峰

(1.貴州省地質環(huán)境監(jiān)測院，貴州 貴陽 550004；2.成都理工大學 地質災害防治與環(huán)境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059)

0 引言

隨著國家經濟的快速發(fā)展，人類工程活動日益頻繁、規(guī)模日益增大，地質災害頻發(fā)。國外早在20 世紀20 年代就開始了滑坡災害防治的研究，中國在建國后也逐步開始滑坡等地質災害防治技術的研究。目前滑坡的穩(wěn)定性評價、推力計算有多種方法，龍井滑坡穩(wěn)定性計算采用傳遞系數(shù)法進行，根據(jù)其特征及穩(wěn)定性綜合評價結果提出合理的防治措施建議[1]。

龍井滑坡位于貴州省黔西南州興義市西南側，為一順層巖質滑坡，從2014年至2019年，該滑坡經歷了3次滑動破壞，具有漸進后退式破壞的趨勢，直到2019年2月17日，滑坡體中部臨空面出現(xiàn)崩塌掉塊，由后緣裂縫、前緣以臨空陡崖及左側拉裂縫為界，滑坡平面形態(tài)呈“舌”形，上陡下緩，坡度約15°～35°，主滑方向北偏東59°，平均寬度約80 m，厚度約30 m，體積約100 ×104m3。由于監(jiān)測預警和科學的臨災處置，滑坡未造成人員和財產損失。目前滑坡存在潛在不穩(wěn)定體，分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)共3個區(qū)，在不當?shù)墓こ袒顒雍蜆O端氣候條件下，如果該滑坡進一步變形和滑坡體繼續(xù)向下滑動，將直接威脅滑坡下部的公路來往車輛及附近輸氣管道、輸水管道、加油站以及居民區(qū)生命和財產安全(封三圖版Ⅱ圖1)。

1 滑坡形成條件

1.1 地形地貌

滑坡區(qū)屬溶蝕中山地貌區(qū)，侵蝕切割強烈。斜坡總體地形上陡下緩，主滑方向北偏東59°，后緣坡度50°～70°，潛在滑體坡度約15°～28°，前緣臨空面近直立，臨空面下部為裸露的巖層層面，坡度16°～20°。斜坡類型有順向坡、斜順向坡。最高點位于滑坡西側山頂，海拔1 320 m，最低點位于興馬大道1 068.82 m，相對高差251.18 m。

1.2 地層巖性

研究區(qū)內出露地層主要有：第四系(Q)廣泛分布于調查區(qū)范圍內，以耕植土和殘坡積層為主，耕植土(Q4pd)主要為表層分布，結構松散，含碎、塊石及植物根系等，第四系殘坡積層(Q4el+pl)主要為紅粘土和碎石土，紅粘土分布于溶槽、溶溝內，碎石土廣泛分布于調查區(qū)范圍內；三疊系中統(tǒng)楊柳井組(T2y)廣泛分布于滑坡區(qū)范圍內，主要為灰色、灰白色薄—中層微晶灰?guī)r、白云質灰?guī)r；三疊系中統(tǒng)關嶺組(T2gl)分布于坡前緣處，主要為灰白色厚—巨厚層狀白云巖，巖層產狀67°∠24°；三疊系下—中統(tǒng)嘉陵江組(T1-2j)主要分布于滑坡區(qū)域北西側，主要為深灰、淺灰色薄至中厚層狀泥晶灰?guī)r、白云質灰?guī)r，夾少量泥質灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、灰質白云巖(封三圖版Ⅱ圖2)。

1.3 氣象水文

研究區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風氣候，具有冬無嚴寒，夏無酷暑的特點。年平均降雨量1 222.5 mm，歷年來最大日降雨量可達203 mm，降雨量集中于每年的5月～10月。

研究區(qū)位于珠江流域南北盤江水系，區(qū)內無河流、水塘等地表水體，滑坡臨空面下部的斜坡敷設有興義市市區(qū)飲用水管道，時有漏失情況，對該滑坡形成發(fā)展帶來了一定的影響。

1.4 地質構造

研究區(qū)位于揚子準地臺之普安旋扭構造變形區(qū)的黔西南渦輪構造興義背斜西翼，夾于下午屯向斜、納省背斜之間，興義構造盆地西緣，區(qū)域地質構造復雜，研究區(qū)主要發(fā)育3條斷層及4條推測斷層，對滑坡區(qū)有較大影響的主要是F1、F3、F4、F5四條斷層，其中F3為逆沖走滑型斷層，確定了滑坡的后緣邊界；F1、F4、F5三條斷層對滑坡區(qū)巖體進行了一定程度的切割。F1斷層整體走向北東—南西，傾向NW近300°，傾角65°，斷層兩側巖性相同，為肉紅色、灰色細晶白云巖，巖層總體為薄—中層狀，巖石表面部分受到一定溶蝕風化作用；F2斷層整體走向北西—南東，斷層層面不明顯，為地層擠壓過后形成的背斜核部的斷裂，由兩側巖層產狀明顯不一、傾向方向近乎相反；F3斷層整體走向北東—南西，傾向約290°，傾角60°，中等風化程度；F4斷層北西—南東走向，發(fā)育一定規(guī)模，受溶蝕風化的影響擦痕表面粗糙，發(fā)育少數(shù)裂隙，可見有水滲出；F5斷層整體走向北東南西，受滑坡影響部分發(fā)生錯動巖體傾倒，整塊巖體也有一定的位移；F6斷層整體走向北東—南西，為中厚層灰色白云質灰?guī)r；F7斷層整體北東—南西走向，傾向282°，傾角63°，為薄—中層狀灰?guī)r。

1.5 地震活動

根據(jù)2016年6月1日實施的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015)的資料顯示，研究區(qū)在區(qū)域上地震動峰值加速度為0.05 g，反應譜特征周期為0.45 s，相應地震基本烈度值為Ⅵ度。

1.6 水文地質條件

該區(qū)地下水主要有松散層孔隙水、基巖裂隙水和碳酸鹽巖類巖溶水3種類型。松散層孔隙水主要賦存于第四系(Q)殘坡積層的孔隙內，一般情況下流量不大，呈現(xiàn)出季節(jié)性的變化，在滑坡左側的沖溝中可以觀察其變化，主要接受大氣降水及地表水補給，動態(tài)變化大；基巖裂隙水主要賦存于滑動光面以下破碎帶及滑坡體破碎巖石中，主要受到大氣降水和上部松散層孔隙水的補給，地下水的動態(tài)變化相對穩(wěn)定，但是由于含水層較為破碎，孔隙較大，賦水性較差；碳酸鹽巖類巖溶水主要的補給主要為大氣降水和自來水管破裂補給，通過裂隙、漏斗等滲入地下，主要運動于層間裂隙、溶蝕裂隙、巖溶管道、風化裂隙節(jié)理之中。

2 滑體基本特征

滑體主要為三疊系中統(tǒng)關嶺組白云巖、泥質白云巖，層理面存在泥質薄膜充填，粘聚力較低。巖層產狀67°∠24°。受巖石風化及區(qū)域構造影響，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，主要發(fā)育有2組：第一組產狀40°～60°∠75°～85°，節(jié)理面光滑平直，張開0.5～1.5 m，延伸大于5 m，充填巖石碎屑，少量重填；第二組節(jié)理走向61°，近直立，節(jié)理面光滑平直，微張無充填或少量泥質充填，延伸長3～5 m。

根據(jù)變形特征及滑動制，將龍井滑坡劃分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)3個區(qū)(封三圖版Ⅱ圖4)。Ⅰ區(qū)為2019年2月17日滑坡發(fā)生時，阻擋滑坡運動致使滑坡發(fā)生轉向的關鍵塊體，該區(qū)巖體破碎、拉張隙發(fā)育，存在失穩(wěn)可能；Ⅱ區(qū)為潛在不穩(wěn)定體，其上巖體在節(jié)理裂隙及巖溶風化作用下切割破碎，極易發(fā)生崩塌，也存在整體失穩(wěn)滑動的可能；Ⅲ區(qū)為滑坡東側的穩(wěn)定變形體，在2019年2月17日滑坡發(fā)生時，對其產生了一定的作用，滑坡發(fā)生后又為該區(qū)提供了良好的臨空條件，致使坡體前緣卸荷，后緣產生張拉裂縫，左右兩側發(fā)生位移產生剪裂縫。根據(jù)滑坡規(guī)模將Ⅱ區(qū)定義為主滑坡區(qū)。

2.1 滑坡Ⅰ區(qū)

表面形態(tài)整體呈“舌”形(封三圖版Ⅱ圖3)，滑坡后緣及左側以裂縫為界，右側以陡崖臨空面為界，前緣以抗滑樁為界，后緣呈現(xiàn)圈椅狀地貌?；翴區(qū)順坡長150 m，斜坡上部窄下部寬，上部寬55 m，下部寬101 m，平均寬度約80 m，滑體厚度厚的地方約144 m，薄的地方約31 m，平均厚度約85 m，體積為41.5×104m3，規(guī)模等級為中型，主滑方向為47°與坡向近平行，為順層滑坡。

滑坡I區(qū)的滑體總體上是由三疊系楊柳井組一段(T2y1)肉紅色—灰白色中層狀白云巖、泥質白云巖及三疊系楊柳井組二段(T2y2)淺灰色中厚—厚塊狀白云巖組成，滑坡I區(qū)為擠壓變形區(qū)，該區(qū)分布33條較明顯的從滑體內部貫通地表的橫向張拉及側向擴離裂縫，延伸長度1.5 m～100 m多不等，可見深度0.6 m～13 m。部分節(jié)理裂隙處存在鐵質浸染顯紅色，層理面及節(jié)理裂隙面存在泥質薄膜充填，節(jié)理裂隙面粗糙不平整，貫通性及延伸性都較好，I區(qū)在2019年2月17日滑坡的擠壓及節(jié)理裂隙切割作用下，該區(qū)所有巖體均與母巖脫離，巖體被大型裂縫切割為大型塊體，部分塊體易向側向擴離運動。

2.2 滑坡Ⅱ區(qū)

該區(qū)為龍井滑坡的主滑區(qū)，目前滑體總體結構完整，滑體表層中厚—厚層白云巖呈微風化—中風化，該區(qū)表面形態(tài)整體呈“鐮刀”形，以F3斷層為后緣邊界，右側以溝谷負地形為界，左側綜合考慮沖溝及地形因素進行確定，前緣以坡腳地形陡緩為界，呈現(xiàn)圈椅狀地貌?；轮骰较蚣s為47°，沿主滑方向坡長62 m，平均寬度45 m，滑體平均厚度約40 m，最大滑體厚度為140 m，體積為319×104m3。

滑坡II區(qū)滑體總體上為三疊系楊柳井組一段(T2y1)肉紅色—灰白色中層狀白云巖、泥質白云巖及三疊系楊柳井組二段(T2y2)淺灰色中厚—厚塊狀白云巖組成，巖溶發(fā)育程度低，層厚較厚總體上相對小山包較為安全。小山包出露楊柳井組五段(T2y5)灰色灰?guī)r，高程相對較高，在巖溶、風化及區(qū)域性節(jié)理裂隙的切割作用下山體較為破碎，存在崩塌落實的可能性，同時小山包坡腳處存在一處橫向巖溶通道，地貌上存在較大的高差。該區(qū)處于2019年2月17日滑坡發(fā)生后一月內，滑帶軟弱夾層還未經歷長時間的泥化軟化作用，隨著時間的推移，層間剪切帶在地下水反復作用下逐漸向泥化夾層轉變，這個過程其抗剪強度也會逐漸降低，導致坡體整體抗滑力下降，因此滑坡II區(qū)的未來發(fā)展趨勢主要取決于層間剪切帶的泥化進程。滑坡II區(qū)坡體巖性組合、結構特征及軟弱夾層的分布與2019年2月17日滑坡下滑前較為相似，滑坡II區(qū)目前所處的狀態(tài)也很有可能是滑坡I區(qū)滑前所經歷過的其中一個階段。

2.3 滑坡Ⅲ區(qū)

該區(qū)表面形態(tài)整體上呈前緣略微凹陷的“舌”形，滑坡后緣以明顯發(fā)育的一拉張裂縫為界，左右側以延伸性較好的剪切裂縫為界，前緣以陡崖臨空面及地形陡緩交界為界，后緣呈現(xiàn)圍圈椅狀地貌。滑坡主滑方向約為45°，沿主滑方向長度50 m，平均寬度約40 m，滑體厚度約12 m，體積為8×104m3。

該區(qū)滑體仍為三疊系楊柳井組一段(T2y1)肉紅色—灰白色中層狀白云巖、泥質白云巖及三疊系楊柳井組二段(T2y2)淺灰色中厚—厚塊狀白云巖組成。變形特征表現(xiàn)為后緣張拉裂縫、左右側剪切裂縫、前緣臨空條件好、存在微量下錯。同時滑坡后緣坡體向上存在一條大型溝道，存在良好的匯水情況，該區(qū)臨空條件良好，巖體結構較為破碎，匯水條件良好，在雨季來臨或現(xiàn)場施工情況下可能失穩(wěn)。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 計算參數(shù)的確定

計算參數(shù)是以室內試驗值為基礎，主要參考地質測繪對滑坡穩(wěn)定性的宏觀判斷，結合參數(shù)反演結果和類比當?shù)鼗陆涷灳C合選取滑帶土巖土力學參數(shù)(表1)。

3.2 滑坡體穩(wěn)定性定量計算

傳遞系數(shù)法在邊坡穩(wěn)定性分析中最常用的一種分析方法，綜合考慮到滑坡區(qū)內影響滑坡穩(wěn)定性的各種因素，采用傳遞系數(shù)法[4，5]，對滑坡不同工況進行了定量計算，選取主剖面1-1′、2-2′、3-3′、4-4′作為計算剖面(封三圖版Ⅱ圖4、圖5)。

下滑力Fx：Fx=W·(sinα+Acosα)+Vcosα

式中：W為滑體重量(KN/m)；α為滑面傾角(°)；A為地震加速度(單位：重力加速度g)；V為后緣裂縫靜水壓力(KN/m)。

抗滑力Fk：Fk=(W·(cosα-Asinα)-Vsinα-U)tanφ+CL

式中：U為沿滑面揚壓力(KN/m)；φ為滑帶內摩擦角(°)；C為滑帶內聚力(kPa)；L為滑面長度(m)。

滑坡推力Fh：Fh=Fk·ks-Fk

式中：ks為設計安全系數(shù)?；峦屏τ嬎阒性O計安全系數(shù)ks，考慮該滑坡的重要性及危害性，參考相關規(guī)范，選取如下：

工況I(天然狀態(tài))：采用ks=1.2；

工況II(暴雨狀態(tài))：采用ks=1.05；

工況III(地震狀態(tài))：采用ks=1.05。

在穩(wěn)定性計算的基礎上，按照相關規(guī)范，采用傳遞系數(shù)法和上述對應工況的安全系數(shù)，進行滑坡推力計算(表2)。按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(GB/T 32864-2016)，滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)按穩(wěn)定系數(shù)分4級(表3)。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算結果

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分

計算結果表明：在工況I(天然狀態(tài))下均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在工況II(暴雨狀態(tài))下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)外，在工況III(地震狀態(tài))下，處于穩(wěn)定狀態(tài)。1-1′剖面、2-2′剖面及3-3′剖面安全儲備相對較低，暴雨工況下穩(wěn)定性系數(shù)較低，介于1.00～1.05，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；4-4′剖面暴雨工況下穩(wěn)定性系數(shù)低于1.0，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4 滑坡防治措施建議

根據(jù)滑坡變形特征、規(guī)模、穩(wěn)定性、主要危及對象以及工程地質條件，并結合所處的環(huán)境特點和施工的可行性，對龍井滑坡的治理提出方案建議。

4.1 滑坡I區(qū)

滑坡I區(qū)巖體破碎，存在側向擴離失穩(wěn)的可能，經研究建議清理兩側局部不穩(wěn)定塊體。

4.2 滑坡II區(qū)

滑坡II區(qū)方量較大、地形地貌復雜且構造(斷層、巖溶)發(fā)育，經綜合比較后建議持續(xù)對坡體變形進行監(jiān)測，并清理小山壩山頂4 m～6 m的破碎危巖體，同時對小山包坡腳處橫向巖溶通道加以處理；同時建議水利部門，在重建在滑坡中破壞的水渠時，避免水渠從滑坡中部或后緣穿過，并做好嚴格的放滲漏問題；對于滑坡右前緣光壁之上的危巖體加以清?；蚍€(wěn)固處理。

4.3 滑坡III區(qū)

滑坡III區(qū)目前較為破碎，滑坡后緣裂縫已形成且有微量下錯，整體穩(wěn)定性較低。建議在坡體前部設置抗滑樁，同時在坡體后緣修建截排水溝，避免水流從后緣裂縫入滲進入滑面。

另外，該滑坡孕育及發(fā)生過程中，軟弱夾層軟化、泥化的演變起到了極為重要的作用，而在此過程中水的作用完全不可忽視，因此要加強截排水的設計，盡量降低甚至避免軟弱夾層軟化、泥化的進程。龍井滑坡規(guī)模較大，構造復雜，建議對滑坡開展實時監(jiān)測預警，對滑坡II、III區(qū)布置一定數(shù)量地表位移監(jiān)測點，開展實時監(jiān)測預警，密切關注滑坡的變形發(fā)展變化。

5 結論與討論

龍井滑坡整體上平面呈“鐮刀狀”，上寬下窄，滑坡分為3個滑坡區(qū)：滑坡I區(qū)(擠壓變形區(qū))，主滑方向為47°，為順層滑坡滑體，平均寬度約80 m，平均厚度約85 m，體積為41.5×104m3；滑坡II區(qū)(潛在不穩(wěn)定區(qū))，滑坡主滑方向約為47°，滑體平均厚度約35 m～40 m，最大滑體厚度為140 m，體積為319×104m3?；翴II區(qū)(不穩(wěn)定區(qū))，滑坡主滑方向約為45°，平均寬度約40 m，滑體厚度約12 m，體積為8×104m3。

滑體主要為三疊系中統(tǒng)關嶺組(T2gl)白云巖、泥質白云巖，層理面存在泥質薄膜充填，粘聚力較低。巖層產狀67°∠24°?；仓饕獮槿B系中統(tǒng)楊柳井組(T2y)中風化中厚層白云巖、泥質白云巖，巖層層面清晰可見，巖層傾向67°，傾角16°左右，潛在滑床基巖與坡面近平行，屬淺表層巖質牽引式滑坡。

根據(jù)定性定量分析結果，龍井滑坡I區(qū)、II區(qū)、III區(qū)3個滑坡區(qū)在天然狀態(tài)下較穩(wěn)定?；垄髤^(qū)在暴雨工況下為不穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)小于1；滑坡I區(qū)、II區(qū)在暴雨工況下為欠穩(wěn)定狀態(tài)，在長期巖溶及滑帶處軟弱夾層的軟化、泥化作用下，可能失穩(wěn)破壞。

由于龍井滑坡規(guī)模較大且在極端條件下存在失穩(wěn)破壞的可能性，應最大限度降低對滑坡體的擾動和影響，建議在坡體上進行清方處理施工，同時避免爆破等產生強烈振動的施工；避免施工及任何情況下對坡腳的開挖；避免水渠從滑坡中部或后緣穿過，嚴格控制水渠的滲漏問題；設置截排水工程措施，避免水體進入滑帶部位，避免楊柳井組五段(T2y5)的小山包的巖溶，減緩巖溶通道的發(fā)育進程；對滑坡開展實時監(jiān)測預警，對滑坡II區(qū)、III區(qū)布置一定數(shù)量地表位移監(jiān)測點，開展實時監(jiān)測預警，密切關注滑坡的變形發(fā)展變化，對滑坡II區(qū)開展重點監(jiān)測，布置深部位移監(jiān)測、地表位移監(jiān)測、地表裂縫監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、雨量監(jiān)測等多種手段，分析研究滑坡II區(qū)目前的變形演化階段和主要影響因素，對未來發(fā)展變化趨勢進行實時跟蹤預測。