右岸4號滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性評價

張先，陳元勇

（江西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西南昌330013）

1 概述

長期以來，滑坡災(zāi)害是制約基礎(chǔ)工程建設(shè)的一項重要因素，并且滑坡災(zāi)害一旦發(fā)生，將會帶來巨大危害，因此，對滑坡災(zāi)害的形成機(jī)制和穩(wěn)定性的準(zhǔn)確評價，將有助于對其進(jìn)行預(yù)防及提出合理的工程治理措施。右岸4號滑坡為一大型碎石土滑坡，某擬建高速公路K13+203~K13+416段以挖方路基的形式從滑坡體前部通過。為保證公路安全，對該滑坡進(jìn)行了詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察及穩(wěn)定性分析評價，目的在于查明該滑坡的工程地質(zhì)特征，分析其形成機(jī)制，評價其穩(wěn)定狀況等，為滑坡災(zāi)害防治階段提供必要的地質(zhì)依據(jù)和設(shè)計參數(shù)。

2 滑坡分布形態(tài)

該滑坡為大型碎石土滑坡，南北向長500m左右，東西向?qū)?00~270m，依據(jù)本次勘察鉆孔揭露：滑體厚度11~23m，體積200×104m3，主滑方向15°。該滑坡整體形態(tài)清晰，平面上呈長舌形展布，兩側(cè)發(fā)育有沖溝，滑體表面橫向上呈現(xiàn)明顯的負(fù)地形，縱向上呈后部較陡、中部平臺、前部較陡狀。

滑坡后壁圈椅狀地形明顯，后壁上方物質(zhì)在后期重力作用下以坡積物的形式堆積于滑坡體上，從而使原來的陡壁變成現(xiàn)在的圈椅狀緩坡，坡腳多小于10°?；潞蟛块L約150m，較陡，坡度約15°~20°，植被較發(fā)育，大部分被開墾為耕地?；麦w中部長約180m，平緩，坡度約為5°，現(xiàn)已全部被開墾為耕地?；麦w前部較陡，長約150m，坡度在15°左右，現(xiàn)已全部被開墾為臺階狀耕地。在滑坡體中部、前部的陡坎處可見碎石土出露，夾雜磚紅色的泥巖碎塊，局部泥巖碎塊與塊石相互包含現(xiàn)象明顯。

滑坡左側(cè)發(fā)育為一深3~5m的寬“V”型沖溝，溝底為一條小路，沖溝內(nèi)地表水出露，道路泥濘，但未形成常年性地表徑流，沖溝左側(cè)為一個凸梁，被黃土及坡積物覆蓋，局部坡腳零星可見泥巖出露。

滑坡右側(cè)也發(fā)育一條沖溝，呈“V”字型，深6~8m，溝底為一條小路，沖溝內(nèi)地表水出露，并形成常年性地表徑流。沖溝的右側(cè)為殘留的一部分松散滑體，現(xiàn)已被表層坡積物覆蓋，部分被開墾為耕地，受沖溝流水影響，可能會轉(zhuǎn)化為泥石流。松散滑體右側(cè)斜坡上可見完整基巖，巖性為厚層狀礫巖、泥巖互層，產(chǎn)狀13°∠4°。

3 滑坡巖土特征

3.1 滑坡體巖土特征

根據(jù)勘察資料顯示，滑坡體巖土類型主要為碎石土，顏色雜亂，黃褐、青灰、磚紅交替出現(xiàn)，碎石含量差異較大，在10%~80%之間，粒徑差異也較大，粒徑1cm左右的礫石和70cm左右的漂石均有出現(xiàn)，主要粒徑在3~8cm，碎石分布不均勻，局部出現(xiàn)富集狀。碎石母巖為泥巖、板巖、閃長巖等，局部泥巖碎塊與塊石相互包含現(xiàn)象明顯，土質(zhì)以粉土和粉質(zhì)粘土為主，結(jié)構(gòu)較松散，濕—飽和。

3.2 滑面及滑帶土特征

據(jù)野外鉆探揭露和現(xiàn)場調(diào)繪，此滑坡的滑面（帶）呈上部較陡，中下部平緩的特點，中上部為滑動區(qū)，在多個鉆孔內(nèi)發(fā)現(xiàn)滑面（擦痕），形態(tài)較為清晰。下部為堆積區(qū)，未見清晰滑面。

滑帶土主要為粉土，呈青灰色，飽和，軟塑—可塑狀態(tài)，土質(zhì)不均勻，夾雜有碎石，有腥臭味，偶見朽木及動物骨骼，巖芯多呈長柱狀，厚度1m左右。

3.3 滑床巖土特征

滑坡中上部滑床巖性為砂質(zhì)泥巖夾礫巖，呈磚紅色，強(qiáng)風(fēng)化—微風(fēng)化，厚層結(jié)構(gòu)，泥巖顆粒較粗，含砂質(zhì)較多，礫巖砂質(zhì)膠結(jié)，粒徑在1~3cm，該層巖芯獲取率較高，巖芯多呈柱狀。滑坡下部滑床巖性為含礫粉質(zhì)粘土、含礫粉土，含礫粉質(zhì)粘土呈磚紅色，可塑—硬塑，飽和，局部含大量礫石；含礫粉土，呈青灰色，軟塑—可塑，飽和，巖芯采取率高，多呈柱狀，長柱狀。

3.4 滑坡現(xiàn)狀

據(jù)現(xiàn)場調(diào)繪知，滑坡體表面幾乎全部開墾為臺階狀耕地，滑坡兩側(cè)發(fā)育兩條小沖溝，未見裂縫及變形痕跡。其整體穩(wěn)定性較好，但滑坡前部土體仍然受到流水的沖刷強(qiáng)烈，長期不加以治理，將會導(dǎo)致土體流失嚴(yán)重，影響整個滑坡的穩(wěn)定性。

4 滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性評價

4.1 滑坡形成機(jī)制

4.1.1 滑坡形成時代

通過野外對滑坡的整體勘察，該滑坡體物質(zhì)主要由粉土、碎石土、泥巖塊體等組成，目前，滑坡的圈椅狀陡壁已被改造成圈椅狀緩坡，其上植被發(fā)育，滑體表面平坦，兩側(cè)溝谷發(fā)育成型，上述現(xiàn)象說明該滑坡形成較早，為一老滑坡體。

4.1.2 滑坡成因分析

（1）地形地貌條件。滑坡體所在的地段位于臨夏縣老鴉關(guān)河右岸的斜坡地段，該坡體整體呈一面坡狀，自然坡度在30°左右，斜坡高度在200m左右，地形較陡峻，是滑坡形成的有利地形。

（2）地層條件。滑坡體所在斜坡地段上部為第四系黃土，土體松散，地表水極易深入內(nèi)部，中部為下更新統(tǒng)洪積卵礫石層，透水性好，下伏基巖為泥巖，巖質(zhì)較軟，相對隔水，促使了滑坡的形成。

（3）水文地質(zhì)條件。勘察區(qū)年均降水量在630.6mm左右，年降水量最大為818mm，水量多集中于7~9月，約占全年降水量的56.9%。雨量集中，雨水順?biāo)缮⒍逊e物孔隙裂隙等下滲或形成地表徑流，增加坡體自重且降低巖土體的抗剪能力，為滑坡的形成提供有利條件。這種特殊的坡體地層結(jié)構(gòu)在長期降雨、洪水切割坡腳、地震（該區(qū)地震烈度為7度）等誘發(fā)因素作用下極易失穩(wěn)產(chǎn)生滑坡。

4.2 滑坡穩(wěn)定性評價

4.2.1 定性評價

（1）目前該滑坡體在滑動后整體勢能較低，坡體重心較低，滑體表面未見變形跡象。

（2）滑坡體前緣堆積了較厚的堆積物，說明在歷史時期滑坡坡腳曾受流水沖刷，該時期為滑坡最不穩(wěn)定時期，滑坡體上的不穩(wěn)定部分已經(jīng)在該時期失穩(wěn)，殘留部分為穩(wěn)定部分。此外，目前堆積物起到壓坡腳，有利于滑坡體的穩(wěn)定。

（3）滑坡體兩側(cè)的沖溝較深（3~8m），在滑坡體兩側(cè)形成較好的臨空面，滑坡更容易向兩側(cè)變形，而兩側(cè)沖溝附近未見滑體變形跡象。

（4）根據(jù)滑面特征可知，該滑坡滑面后部較陡，但中前部平緩，抗滑段較長，故該滑坡穩(wěn)定性較好。

綜上可知，目前該滑坡整體穩(wěn)定狀態(tài)較好，但路基開挖后將會導(dǎo)致滑坡的穩(wěn)定性降低。

4.2.2 定量評價

（1）計算公式選擇：根據(jù)滑坡滑動面形態(tài)，按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2009）條文說明中5.2的公式進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算，其公式如下：

式中：Fs——穩(wěn)定系數(shù)；

θi——第i個滑塊滑動面和水平面的夾角，（°）；

Ri——作用于第i條塊的抗滑力，kN/m；

φi——第i條塊土的內(nèi)摩擦角，（°）；

Ci——第i條塊土的粘聚力，kPa；

Li——第i條塊滑動面長度，m；

Ti——作用于第i條塊滑動面上的滑動分力，kN/m，當(dāng)有滑動方向相反的滑動分力時，Ti取負(fù)值；

ψ——第i條塊的剩余下滑動力的傳遞至i+1條塊時的傳遞系數(shù)（j=i）。

（2）計算方案選取。結(jié)合本滑坡滑體、滑床巖土體特征及其各種荷載情況，建立兩種工況進(jìn)行分析，既正常工況和非正常工況Ⅰ（暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài)下的工況），依次來算來評價該滑坡的穩(wěn)定性。

（3）計算剖面選擇。依據(jù)滑體特征，特別是滑面特征，結(jié)合具體工程條件，選擇該位于滑坡軸線處且縱向貫穿整個滑坡前后緣的斷面進(jìn)行計算。

（4）滑體計算參數(shù)的選取。該滑體及滑帶土等參考該地區(qū)以往的滑坡參數(shù)，通過室內(nèi)試驗、經(jīng)驗類比、反演分析等方法，確定了滑體、滑帶土（軟弱帶）的物理力學(xué)參數(shù)建議值如下：

①滑體重度：天然狀態(tài)γ=19kN/m3，飽和狀態(tài)下γsat=19.5kN/m3；

②根據(jù)野外勘察取樣，對滑體和滑帶土進(jìn)行了抗剪強(qiáng)度測試，試驗時將其內(nèi)大塊的碎石撿出后對試樣進(jìn)行了重塑。

在計算時綜合考慮上述試驗結(jié)果，結(jié)合反算值及相關(guān)規(guī)范經(jīng)驗值，最終確定的參數(shù)如下：滑坡的正常工況下采用C=16kPa，φ=10°，非正常工況Ⅰ下采用C=15kPa，φ=9°。

（5）計算結(jié)果及評價。根據(jù)建立的兩種工況，選取典型地質(zhì)斷面，根據(jù)實驗參數(shù)，采用條分法對該滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性計算。各斷面穩(wěn)定性計算結(jié)果見表1。

表1 右岸4號滑坡穩(wěn)定性系數(shù)表

依據(jù)《公路路基設(shè)計規(guī)范》，結(jié)合本項目的重要性，安全系數(shù)綜合定為1.20，并依安全系數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，將穩(wěn)定系數(shù)細(xì)分為四個等級：穩(wěn)定系數(shù)K≥1.25時為穩(wěn)定，1.25＞K≥1.10時為基本穩(wěn)定，1.10＞K≥1.0時為欠穩(wěn)定，K＜1.0時為不穩(wěn)定。

依據(jù)上述評價標(biāo)準(zhǔn)，得出結(jié)論如下：

①在正常工況下，右岸4號滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.418~1.545，顯示該滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；路基開挖后的穩(wěn)定系數(shù)為1.314~1.447，顯示該滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)。

②在非正常工況Ⅰ下右岸4號滑坡的穩(wěn)定系數(shù)為1.226~1.387，顯示該滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；路基開挖后的穩(wěn)定系數(shù)為1.178~1.293，顯示該滑坡處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)。

5 結(jié)論

（1）右岸4號滑坡形成較早，為一老滑坡體。該滑坡的形成主要受地形地貌、地層結(jié)構(gòu)以及水文等方面的影響?；挛挥诤庸刃逼律希w坡度在30°左右，為滑坡形成的有利地形。該區(qū)域上部地層土質(zhì)松散，利于雨水入滲，底部基礎(chǔ)為泥巖，為隔水層，是典型的易于形成滑坡的地層。區(qū)域降雨整體雖少，但降雨相對集中，是滑坡形成的主要誘因之一。

（2）采用定性和定量的方法評價了該滑坡的穩(wěn)定性，滑坡坡體重心較低，未見明顯的變形跡象，并且大部分滑體被后期流水沖蝕，發(fā)生大規(guī)模運動的可能性較低。通過定量計算，在正常工況和非正常工況下，滑坡均處于基本穩(wěn)定至穩(wěn)定狀態(tài)，但是后期的公路修建，對其前部開挖將會導(dǎo)致其穩(wěn)定性變差。