江油市太平鎮(zhèn)某滑坡穩(wěn)定性評價

王雪林 陳紹文

（西南科技大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽 621010）

滑坡是斜坡巖土體沿著連續(xù)貫通的破壞面向下滑動的過程與現(xiàn)象。在山區(qū)，滑坡災(zāi)害已成為僅次于地震和火山之后的全球性三大地質(zhì)災(zāi)害之一，滑坡帶來的問題是非常嚴(yán)重的[1]。目前，國內(nèi)許多學(xué)者對滑坡穩(wěn)定性總體評價有比較多的研究，大部分采用極限平衡法和有限元法對滑坡穩(wěn)定性進行評價[2]。

江油市太平鎮(zhèn)五星村滑坡嚴(yán)重威脅坡下五星村居民等生命財產(chǎn)安全，也威脅城市主干道（S205 線）行車安全，存在嚴(yán)重的安全隱患。該滑坡直接影響了856 人的安全，威脅資產(chǎn)約4400.00 余萬元。該研究以該滑坡的地質(zhì)背景資料、工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，針對滑坡的變形特點、影響因素和成因機制，重點分析該滑坡的穩(wěn)定性與敏感性，建立滑坡穩(wěn)定性計算模型，計算方法和結(jié)果較合理。劃分了牽引式土質(zhì)滑坡區(qū)、中部平推滑坡區(qū)，為后續(xù)的治理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌條件

研究區(qū)處于四川盆地與龍門山區(qū)的過渡帶，地貌屬于構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，區(qū)內(nèi)總體地勢西高東低，西側(cè)為江油市西山，西山山勢走向呈南北向滑坡區(qū)總體上西北高、東南低，區(qū)內(nèi)巖性控制，形成臺地、陡坡等地貌形態(tài)，斜坡總體坡度為15°～20°，坡向95°左右。

1.2 地層巖性條件

研究區(qū)出露地層主要為第四系人工填土、第四系滑坡堆積體、第四系殘坡積層、第四系綿陽組沖洪積層、及侏羅系蓮花口組地層。按物質(zhì)組成與形成成因劃分，滑坡區(qū)主要為第四系松散的碎石土與沉積作用形成的軟硬相間砂泥巖巖組。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造與地震條件

研究區(qū)位于揚子陸塊西緣，處于龍門山褶斷帶與四川斷陷盆地過渡帶，滑坡區(qū)處于四川斷陷盆地的西緣、綿陽帚狀構(gòu)造的北翼，受構(gòu)造擠壓作用，巖層產(chǎn)狀向南東方向略微傾斜，巖層產(chǎn)狀較平緩，巖層產(chǎn)狀一般為142-152°∠2-6°。

區(qū)內(nèi)地震活動較弱，歷史上5 級以上地震記錄為5 次，最大的地震為2008 年5 月18 日發(fā)生在江油市文勝鄉(xiāng)境內(nèi)的6.0 級地震，為汶川特大地震的余震，均在前龍門山區(qū)，主要受江油斷裂影響，該斷裂屬于一條弱活動性斷裂；外圍區(qū)域的西北部平武—松潘地震，以及“5.12”汶川特大地震、“4.20”蘆山強烈地震、“11.22”康定地震，江油是地震波及區(qū)。根據(jù)規(guī)范，江油市抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度第二組，地震動峰值加速度為0.15g。

1.4 水文地質(zhì)條件

研究區(qū)氣候潮濕，降雨十分豐富，特別是汛期，降雨形成地表徑流，而研究區(qū)各巖土孔隙或裂隙發(fā)育，為地下水的形成和富集提供了良好的儲水條件?；聟^(qū)按儲水介質(zhì)分為松散層孔隙水和基巖裂隙水。

1.5 人類工程活動

滑坡區(qū)原為五星村居民居住墾植區(qū)，主要的人類工程活動為修房建屋及農(nóng)業(yè)墾種，對緩坡臺地進行一定的改造，形成斜坡上的0.5-2.0 臺階狀地形，由于經(jīng)濟建設(shè)和西山公園建設(shè)等，人類工程活動十分頻繁，在勘查區(qū)南側(cè)一帶，進行開挖整平，形成寬緩平臺，不利于降雨的排泄。另外，修建西山公園環(huán)線，對公路邊坡進行開挖，形成了高陡臨空面，對后緣原槽谷進行回填，一方面回填加載，另一方面回填改變了槽谷的地表水與地下水補、徑、排條件，槽谷回填改變了地表水原排泄通道，而回填土有黏土、泥質(zhì)卵石、粉質(zhì)黏土和卵石層等，黏土為隔水層，導(dǎo)致槽谷地下水排泄不暢，地下水位抬升，從而形成滑坡；因此，研究區(qū)人類工程活動較強烈。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡變形特征

該滑坡由于降雨影響，于2018 年7 月發(fā)生滑動，出現(xiàn)強烈的變形，造成西山公園西環(huán)線上段近310 m 道路出現(xiàn)西下陷變形，內(nèi)側(cè)擋墻、排水溝及外側(cè)擋墻出現(xiàn)傾倒、下陷變形，道路完全破壞中斷破壞；南側(cè)近170 m 道路出現(xiàn)多處擠壓變形；斜坡臺地中部，特別是臺地北端一帶，擠壓、拉張裂縫密布，中部排水溝出現(xiàn)擠壓、拉張、錯斷變形，已經(jīng)失效，南側(cè)臺地中部原蓄水池出現(xiàn)擠壓變形破壞；臺地前緣多處出現(xiàn)溜滑，造成交通中斷。

2.2 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 滑坡體

平推式滑坡區(qū)域滑體主要主要為粉質(zhì)黏土、黏土、卵石及二次搬運形成的泥質(zhì)卵石層。北側(cè)土質(zhì)牽引變形區(qū)域主要成分為砂質(zhì)黏土、泥質(zhì)卵石與強風(fēng)化的砂質(zhì)泥巖。

2.2.2 滑帶土

平推式滑坡區(qū)域順巖層產(chǎn)生滑動，處于巖層的軟弱夾層、強風(fēng)化層內(nèi)，滑帶土為紫紅色軟弱的砂質(zhì)泥巖泥化層，為呈軟塑狀粉質(zhì)黏土。北側(cè)土質(zhì)牽引變形區(qū)主要以蠕滑為主，該帶處于泥質(zhì)砂質(zhì)黏土、卵石的軟弱夾層。

2.2.3 滑床

平推式滑坡區(qū)域滑床巖性為中風(fēng)化紫紅色泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，巖體結(jié)構(gòu)完成，呈柱狀，巖層產(chǎn)狀為142°∠3°，構(gòu)造裂隙發(fā)育，共發(fā)育4 組構(gòu)造裂隙。北側(cè)土質(zhì)牽引變形區(qū)后緣滑床為泥質(zhì)卵石層，中部處于基覆蓋界面，為強風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，前緣處于強風(fēng)層內(nèi)。

3 滑坡形成機制

江油市太平鎮(zhèn)五星村居民區(qū)后山高位滑坡主要為老滑坡受降雨作用復(fù)活產(chǎn)生變形，但是各區(qū)形成機制不同，各區(qū)形成機制如下。

3.1 平推式主滑坡

由于人類工程活動，滑坡前緣形成高陡的臨空面，為其變形提供有利條件；后緣的陡坡，為地表降雨向滑坡區(qū)匯集提供地形條件?；聟^(qū)下伏基巖為侏羅系砂泥巖及其互層，巖層產(chǎn)狀平緩，砂質(zhì)泥巖為相對隔水層，且在地下水的浸潤下，極易風(fēng)化侵蝕呈土狀，形成軟弱夾層，力學(xué)指標(biāo)極低，為滑坡形成提供軟弱結(jié)構(gòu)面。另外，滑坡表層為松散的粉質(zhì)黏土、泥質(zhì)卵石等，結(jié)構(gòu)松散，利于雨水的入滲；且后緣發(fā)育老滑坡拉陷槽，利于地表水向拉陷槽匯集，形成相對封閉的儲水空間，由于降雨作用，導(dǎo)致地下水位急劇上升，從而形成巨大靜水壓力和沿軟弱結(jié)構(gòu)面形成楊壓力，誘發(fā)老滑坡的重新復(fù)活。

3.2 北側(cè)土質(zhì)牽引變形區(qū)

該滑坡滑動變形主要受中部平推式滑坡影響，產(chǎn)生牽引式滑動。區(qū)內(nèi)表層為松散的綿陽組四級階地砂質(zhì)黏土和泥質(zhì)卵石，結(jié)構(gòu)松散，利于地表降雨下滲，受雨水浸泡，力學(xué)指標(biāo)急劇降低，導(dǎo)致后緣厚層的松散土體產(chǎn)生濕陷作用，地面出現(xiàn)拉裂。前緣修建步道切坡，形成臨空面，松軟的土體局部產(chǎn)生蠕滑拉裂。南側(cè)一帶，中部平推式滑坡產(chǎn)生滑動，滑體產(chǎn)生向東南的位移，導(dǎo)致牽引式土質(zhì)滑坡產(chǎn)生臨空面，從而導(dǎo)致牽引式土質(zhì)滑坡局部產(chǎn)生牽引式滑移產(chǎn)生地面拉裂。

綜上所述，人類的工程活動以及短時間內(nèi)的大量降雨為誘發(fā)該滑坡滑動的主要影響因素。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 穩(wěn)定性計算方法

根據(jù)勘察及分析，滑坡滑面基本沿著巖土界面發(fā)育，滑面呈折線型，因此采用折線型滑動面計算公式，穩(wěn)定性系數(shù)和剩余下滑力按傳遞系數(shù)法計算，如公式（1）所示[3]。

式中：Fs為穩(wěn)定性系數(shù)；Wi為第i條塊的質(zhì)量（kN/m）；Ci為第i條塊黏聚力（kPa）；φi為第i條塊內(nèi)摩擦角；Li為第i條塊滑面長度（m）；αi為第i條塊滑面傾角(°)；Rn為作用于第n塊（最末塊段）的抗滑力(kN/m)；Tn作用于第n塊段（最末塊段）的模擬滑動面上的滑動分力(KN/m)；A為地震加速度。Ψj為第i塊的剩余下滑力傳遞至第i+1 塊時的傳遞系數(shù)（i=j），ru為孔隙壓力比。

4.2 計算剖面選取

根據(jù)滑坡的形態(tài)特征和地質(zhì)環(huán)境，選擇2-2`、3-3`、4-4`進行整體和局部穩(wěn)定驗算；北部土質(zhì)滑坡區(qū)前后緣均出現(xiàn)變形，該區(qū)地形較平緩，宏觀分析整體穩(wěn)定，局部不穩(wěn)定，因此選擇1-1`后緣次級進行穩(wěn)定驗算。

4.3 計算工況確定

根據(jù)影響因素和形成機制分析，考慮天然、暴雨以及地震3 種工況：自重+地表荷載+地下水（天然工況）（安全系數(shù)取值1.15）；自重+地表荷載+暴雨+地下水（暴雨工況）（安全系數(shù)取值1.10）；自重+地表荷載+地震+地下水（地震工況）（抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度第二組，地震動峰值加速度為0.15g，安全系數(shù)取值1.05）。

4.4 計算參數(shù)取值

根據(jù)工程地質(zhì)鉆探揭露土層內(nèi)部分界線，查明填土、粉質(zhì)黏土以及滑坡堆積體等，根據(jù)不同條塊面積，分別計算條塊重度；粉質(zhì)黏土天然重度和飽和重度分別為19.524.6 kN/m3、20.1524.6 kN/m3；滑體天然重度為24.6 kN/m3（砂質(zhì)泥巖）和24.57 kN/m3（泥質(zhì)砂巖）；滑床天然重度為25 kN/m3。

在進行穩(wěn)定性分析和計算時，根據(jù)鉆孔、探槽原狀土樣的巖土力學(xué)參數(shù)試驗值來綜合確定滑坡滑動面的C值、Φ值，參數(shù)見表1。

表1 滑帶土物理參數(shù)及抗剪強度參數(shù)綜合取值表

4.5 穩(wěn)定性計算結(jié)果及評價

4.5.1 穩(wěn)定狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《滑坡防治工程勘察規(guī)范》（GB/T 32864—2016）結(jié)合滑坡現(xiàn)狀，對穩(wěn)定性系數(shù)Fs 進行穩(wěn)定狀態(tài)評價標(biāo)準(zhǔn)：1）不穩(wěn)定狀態(tài)。Fs＜1.0。2）欠穩(wěn)定狀態(tài)。1.0 ≤Fs＜1.05。3）基本穩(wěn)定狀態(tài)。1.05 ≤Fs＜Ks。4）穩(wěn)定狀態(tài)。Fs≥Ks。

根據(jù)上述確定的計算參數(shù)和計算模型對滑坡在不同工況條件下分別進行穩(wěn)定性和推力計算，計算結(jié)果見表2。

表2 滑坡穩(wěn)定性計算統(tǒng)計表

4.5.2 穩(wěn)定性評價

對滑坡穩(wěn)定性計算結(jié)果進行分析，北側(cè)土質(zhì)滑坡牽引變形區(qū)天然和地震工況均處于穩(wěn)定的狀態(tài)，暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；中部平推式滑坡整體在天然工況處于穩(wěn)定狀態(tài)，整體在暴雨工況2-2'處于基本穩(wěn)定和欠穩(wěn)定狀態(tài)，3-3'、4-4'處于穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況2-2'處于基本穩(wěn)定和不穩(wěn)定狀態(tài)，3-3'處于穩(wěn)定狀態(tài)，4-4'處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。后緣強變形區(qū)天然工況處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況處于不穩(wěn)定狀態(tài)，地震工況處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

從滑體變形特征來看，1-1'、2-2'、3-3'剖面后緣拉張裂縫和擠壓裂縫明顯，屬于強變形區(qū)，目前而滑坡區(qū)后部已開始時出現(xiàn)拉裂縫，中部出現(xiàn)推移擠壓裂縫，前緣產(chǎn)生大面積溜滑變形，2-2'整體處于基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定，3-3'、4-4'整體處于穩(wěn)定，局部基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定，與計算結(jié)果基本吻合；在天然條件下，滑坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是在暴雨和持續(xù)降雨影響下，該滑坡處于基本穩(wěn)定或欠穩(wěn)定狀態(tài)，在不利條件誘發(fā)下，滑體可能繼續(xù)向前推移產(chǎn)生滑動，致使整個滑面貫通，將誘發(fā)滑坡整體產(chǎn)生滑動。

4.6 滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析

滑體主要由于后緣平推產(chǎn)生滑動破壞，暴雨是主要的誘發(fā)因素。暴雨入滲，軟化了滑帶土，降低了滑帶土力學(xué)性質(zhì)，且導(dǎo)致滑坡后緣槽谷地下水位抬升，形成對滑體巨大的靜水壓力和揚壓力，從而順軟弱夾層產(chǎn)生平推式滑動。根據(jù)3-3 剖面在暴雨工況下不同的內(nèi)摩擦角、地下水位取值進行計算，得到不同的穩(wěn)定性系數(shù)，見表3。

由表3 可以看出，在Φ值相同的情況下，當(dāng)水位h 值提高1 m 時，穩(wěn)定性系數(shù)降低，變化范圍在0.09～0.35；在同一水位h值下，當(dāng)Ф值提高1°時，穩(wěn)定性系數(shù)升高，變化范圍在0.11-0.27，因此對這次滑坡來說，Φ值和地下水位h值對滑坡穩(wěn)定性同樣敏感。

表3 3-3 次級剖面暴雨工況下參數(shù)敏感性因素表

4.7 防治與建議

北側(cè)土質(zhì)滑坡牽引變形區(qū)在天然和地震工況均處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨工況處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，該區(qū)變形以蠕滑拉裂變形為主，其威脅對象為西山公園的休閑步道，不直接威脅太平鎮(zhèn)五星村居民區(qū)，其變形主要由于地表水排泄不暢，導(dǎo)致土體飽和，自重增加，且前緣平推式滑坡滑動位移，為其變形提供臨空條件，從而導(dǎo)致該區(qū)產(chǎn)生牽引式變形破壞，因此只要對平推式滑坡進行治理，北側(cè)土質(zhì)斜坡就無變形的臨空條件，該區(qū)將趨于穩(wěn)定；主要以完善該區(qū)的地表排水系統(tǒng)和進行監(jiān)測為主。

平推式滑坡區(qū)的4-4'剖面主要受平推式滑坡北側(cè)擠壓推動為主，目前整體處于基本穩(wěn)定和穩(wěn)定狀態(tài)，將2-2'、3-3`剖面一帶進行工程治理，4-4'剖面受北側(cè)擠壓推動的力消失，該區(qū)整體趨于穩(wěn)定，因此采用地表排水系統(tǒng)和監(jiān)測為主。

平推式滑坡區(qū)的2-2'、3-3'剖面一帶，是這次滑坡強烈變形區(qū)，變形破壞嚴(yán)重，穩(wěn)定性差，須對該區(qū)進行工程治理，主要采取完善地表排水系統(tǒng)、抗滑支檔、道路恢復(fù)和裂縫縫填等工程措施進行治理。

5 結(jié)論

綜合上述滑坡變形特征、形成機制以及各工況下滑坡的穩(wěn)定性分析評價，最終得到以下3 個結(jié)論：1）該滑坡為中型滑坡，根據(jù)地質(zhì)類型及形成成因分為平推式滑坡區(qū)、北側(cè)土質(zhì)牽引式變形區(qū)等2 個區(qū)。2）研究區(qū)的地形地貌以及人類的工程活動為該滑坡的形成提供了變形空間和臨空條件，復(fù)雜的巖性結(jié)構(gòu)不利于排水，為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，短時間的暴雨導(dǎo)致巖土體的強度降低，產(chǎn)生動水壓力和孔隙水壓力，潛蝕巖、土，增大巖、土容重，對透水巖層產(chǎn)生浮托力，從而軟化滑面，降低其強度，使其滑動變形。3）該滑坡在天然工況下整體基本穩(wěn)定。但是在不利條件誘發(fā)下滑體可能繼續(xù)向前推移產(chǎn)生滑動。