興山縣新縣城后壩滑坡地質(zhì)環(huán)境分析

許衛(wèi)國(guó)，李進(jìn)蓮，田東升

（1.河南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 南陽(yáng) 473056；2.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，河南 鄭州 450000）

興山縣新縣城后壩滑坡地質(zhì)環(huán)境分析

許衛(wèi)國(guó)1，李進(jìn)蓮1，田東升2

（1.河南地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)勘查院，河南 南陽(yáng) 473056；2.河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，河南 鄭州 450000）

本文在研究了該滑坡的工程地質(zhì)條件及滑坡體地質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，介紹了滑坡的結(jié)構(gòu)及變形特征。從滑坡形成條件、誘發(fā)因素兩個(gè)方面分析了滑坡的形成原因及誘發(fā)坡體失穩(wěn)的主要因素。采用傳遞系數(shù)法計(jì)算了滑坡體各工況條件下的穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)滑坡進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，提出一些可行的防治對(duì)策。

后壩滑坡；成因機(jī)制；穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；綜合治理；三峽庫(kù)區(qū)

后壩滑坡位于興山縣新縣城西側(cè)古夫鎮(zhèn)豐邑坪村一組,新縣城建設(shè)開(kāi)挖坡腳，使滑坡體前緣形成臨空面，加劇滑坡的蠕動(dòng),2003年連續(xù)降雨，使滑坡中后部移動(dòng)變形，造成了多座民房墻體開(kāi)裂、位移。滑坡一旦失穩(wěn)滑動(dòng)將直接威脅當(dāng)?shù)鼐用窈蛦挝坏纳?cái)產(chǎn)安全。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 氣象、水文

興山縣屬北亞熱帶大陸性季風(fēng)型濕潤(rùn)氣候區(qū)，因受長(zhǎng)江“峽谷暖流”影響，小氣候特征十分明顯。春季冷暖多變，雨水較多；夏季雨量集中，炎熱；秋季多陰雨；冬季多雨雪、早霜。多年平均氣溫15.3℃，極端最高氣溫43.1℃(1959年8月)、極端最低氣溫-9.3℃(1977年1月)，多年平均降雨量985mm，最大達(dá)1 615mm，最小562mm，并以降雨強(qiáng)度大，雨勢(shì)猛為特點(diǎn)，降雨多集中在4～10月間，約占全年降雨量的88%。

滑坡距古夫河約500m，滑體兩側(cè)各發(fā)育一沖溝，北側(cè)沖溝有間歇性流水，南側(cè)沖溝為常流水，流量約20～30t/h，向古夫河排泄；滑坡區(qū)中間和前緣耕地灌溉渠網(wǎng)齊全，沿縱向主要有一條自然排水溝，雨季有流水。

1.2 地形地貌

滑坡區(qū)地處鄂西褶皺山地神農(nóng)架南部邊緣喀斯特構(gòu)造剝蝕、侵蝕低山丘陵區(qū)，區(qū)內(nèi)地勢(shì)西北部高，東南部低，地面標(biāo)高270～400m，屬剝蝕丘陵地貌，沖溝發(fā)育。

1.3 地層巖性

滑坡區(qū)域內(nèi)，主要出露地層為志留系下統(tǒng)龍馬溪組和第四系。志留系下統(tǒng)龍馬溪組主要巖性為灰黑、灰綠、灰白色頁(yè)巖夾粉(細(xì))砂巖，灰色頁(yè)巖與粉(細(xì))砂巖不等厚互層，第四系主要巖性為粘土、碎石土，覆蓋在基巖之上?；轮黧w發(fā)生在第四系松散堆積層中。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造及地震

滑坡所處的古夫盆地地處神農(nóng)架穹隆的南緣，自西北至東南依次有紀(jì)家灣向斜、茶園包背斜、雞籠山向斜、牛頭包背斜和長(zhǎng)坪向斜等，褶皺軸向均呈NE向；盆地周緣西側(cè)有咸水河斷層、云風(fēng)埡斷層、葉家坡斷層和龔家橋斷層，東側(cè)有新華斷裂、板廟斷層、紅巖尖斷層和界牌埡斷層。其中除新華斷裂總體呈NNE向、界牌埡斷層呈近E—W向展布外，其余六條斷層均呈NE向。此外，周緣區(qū)還有一系列NNW向斷層，但規(guī)模較小。該區(qū)屬弱震區(qū)，地震基本烈度為Ⅵ度。

1.5 水文地質(zhì)條件

后壩滑坡區(qū)地下水貧乏，地下水類型主要為上層滯水和基巖裂隙水。上層滯水零星分布在滑坡堆積的碎石土層之中，以粘性土含量較高的角礫土為隔水底板，主要接受大氣降雨和人工灌溉補(bǔ)給，以泉點(diǎn)的形式排泄，水量不大；基巖裂隙水主要賦存在泥灰?guī)r、頁(yè)巖、泥質(zhì)粉砂巖節(jié)理裂隙中，接受上層滯水和大氣降水補(bǔ)給，以徑流的方式排泄。地下水位埋深低于滑帶。

2 滑坡體基本特征

2.1 滑坡體的空間形態(tài)

后壩滑坡整體形態(tài)呈舌形(圖1)，南側(cè)以沖溝為界，沖溝長(zhǎng)年流水；北側(cè)以小沖溝為界，溝內(nèi)局部出露基巖；后緣呈M形，界線清楚，可見(jiàn)掉坎及滑面；前緣上部被開(kāi)挖形成陡坎?；虑熬壐叱?50m，后緣高程325m，相對(duì)高差75m，主滑方向長(zhǎng)510m，前緣寬230m，后緣寬200m，面積8.13萬(wàn)m2，地形坡度15～25°，滑面傾角0～22°，滑體平均厚度15m，體積122萬(wàn)m3，主滑方向125°。

圖1 后壩滑坡示意

2.2 滑體特征

(1) 滑體基本地質(zhì)結(jié)構(gòu)。

滑體物質(zhì)主要由分布于上部的殘坡積粘土和下部的碎石土兩部分組成。粘土為灰、灰黃，濕，松散狀，含少量碎石，厚度1～6m；碎石土，土石比2∶8～5∶5，土多為粘土，淺黃色或褐黃色，碎石多為砂巖、泥灰?guī)r、頁(yè)巖，塊徑1～5cm，個(gè)別塊徑30～50cm?；w下部為碳質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖堆積體，黑色，破碎，塊度1～5cm，含泥，巖性單一。

(2) 滑帶特征。

滑帶為角礫土，淺黃色，濕—飽和，可塑—軟塑，土石比5∶5，角礫直徑多為0.5～3cm，次棱角—渾圓狀，巖性主要為泥灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖、粉砂巖碎塊；深部滑帶后緣和前部為灰色角礫土，土石比5∶5，角礫次棱角狀-渾圓狀，直徑0.5～1.5cm，母巖巖性為泥灰?guī)r，中部滑帶為黑色角礫土，角礫成分為碳質(zhì)、硅質(zhì)頁(yè)巖，砂質(zhì)粘土充填，含少量碎石，角礫次棱角狀，直徑0.5～2.0cm，母巖成分為碳質(zhì)硅質(zhì)泥巖和碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖。

(3) 滑床特征。

滑床為志留系泥灰?guī)r和碳質(zhì)硅質(zhì)頁(yè)巖，灰綠色或黑色，隱晶質(zhì)—細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育。巖層產(chǎn)狀為140°∠10°，橫向滑床形態(tài)為折線形，縱向滑床形態(tài)為后緣稍陡的弧形。

2.3 滑坡體變形特征及穩(wěn)定現(xiàn)狀

滑坡后緣呈M形，后緣掉坎明顯，因滑動(dòng)形成磨擦鏡面，磨擦鏡面豎向擦痕明顯，垂直于滑動(dòng)方向的裂隙發(fā)育，沿后緣垂直于主滑方向可見(jiàn)多處拉裂縫，北側(cè)緣內(nèi)側(cè)有一縱向沖溝在陰雨季節(jié)水流沿沖溝向下流動(dòng)，帶動(dòng)部分滑體下滑；滑坡的中后部移動(dòng)變形明顯，已造成了地表長(zhǎng)100m的橫向貫通裂縫，裂縫寬1～3cm，由于滑坡位移，造成了多座民房墻體開(kāi)裂、位移，局部水平錯(cuò)裂位移達(dá)1～3cm。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡形成條件

滑坡區(qū)巖石風(fēng)化程度較高，節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖石破碎，破碎巖石和后緣上部巖體形成坍塌、崩塌堆積體，是產(chǎn)生滑坡的物質(zhì)基礎(chǔ)；新縣城建設(shè)在滑坡前緣形成高陡斜坡，為滑坡提供了良好的臨空條件，滑床傾向和坡角一致，具備了臨空滑移變形的條件；滑坡體發(fā)育兩層軟弱帶(滑帶角礫土)，軟弱帶為相對(duì)的隔水層，大氣降雨，地表水滲入土體在上層匯集，導(dǎo)致該層飽水后呈軟塑狀，降低了土層的力學(xué)性質(zhì)，影響滑坡體的穩(wěn)定性。

3.2 影響滑坡穩(wěn)定性誘發(fā)因素

誘發(fā)滑坡發(fā)生的主要因素為大氣降雨，特別是長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)暴雨將使滑坡體物質(zhì)長(zhǎng)期處于飽水狀態(tài)，不僅降低了滑帶的抗滑力，而且也增加了滑體的荷載，誘發(fā)滑坡體失穩(wěn)。后壩滑坡滑體厚度較大，地表地下排水不暢，在長(zhǎng)期飽水狀態(tài)下，其失穩(wěn)滑動(dòng)的可能性很大。

由于后壩滑坡處在縣城城區(qū)邊緣，前緣大量的高層建筑施工開(kāi)挖，前緣失去了支檔并形成了新的滑動(dòng)空間，滑坡體上的房屋建設(shè)加重了滑坡的荷載，誘發(fā)了滑坡的蠕動(dòng)變形。

在滑坡區(qū)工程建設(shè)開(kāi)挖陡坡，不當(dāng)?shù)娜祟惞こ袒顒?dòng)改變了滑坡原有的平衡，加劇滑坡的變形，部分地段已引發(fā)小規(guī)模的坍滑災(zāi)害發(fā)生。

3.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

(1) 計(jì)算方法與計(jì)算剖面。

后壩滑坡滑面為近似弧線形，將計(jì)算剖面(縱剖面A－A′)劃分為若干條塊(圖2)，采用傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算滑坡的穩(wěn)定性。

(2) 計(jì)算工況。

根據(jù)實(shí)際情況，穩(wěn)定性分析包括現(xiàn)狀天然條件、暴雨導(dǎo)致土體飽和及地震對(duì)滑坡體的影響等因素。后壩滑坡按以下三種工況進(jìn)行計(jì)算。

工況1：自重+暴雨(5年一遇)；

工況2：自重+暴雨(50年一遇)；

工況3：自重+地震+暴雨(5年一遇)，地震水平加速度取0.05g。

(3) 計(jì)算指標(biāo)的選取。

根據(jù)巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的試驗(yàn)結(jié)果以及滑坡穩(wěn)定性反演分析計(jì)算結(jié)果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用參數(shù)見(jiàn)表1，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)

根據(jù)《三峽庫(kù)區(qū)崩塌滑坡與塌岸地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘查技術(shù)要求》(試行)所提供的不同工況條件下應(yīng)采用的安全系數(shù)，對(duì)于自重+5年一遇暴雨(工況1)取安全系數(shù)fk=1.20，自重+50年一遇暴雨(工況2)取安全系數(shù)fk=1.10，自重+地震+5年一遇暴雨(工況3)取安全系數(shù)fk=1.10。

3.2 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

后壩滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果顯示，在正常工況(自重+5年一遇暴雨)條件下，該滑坡處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)(C)，在特殊工況(自重+地震+5年一遇暴雨和自重+50年一遇暴雨)條件下處于不穩(wěn)定狀態(tài)(D)。

4 防治措施及建議

綜合宏觀定性分析判斷和定量分析計(jì)算結(jié)果，認(rèn)為該滑坡目前處于潛在不穩(wěn)定狀態(tài)，不利工況條件時(shí)將失穩(wěn)滑動(dòng)，應(yīng)采取措施防止災(zāi)害發(fā)生。

(1) 地表截排水：對(duì)滑坡體中明、暗溝進(jìn)行漿砌、補(bǔ)漏防滲。

(2) 工程治理：在滑坡體前緣290～300m高程一線設(shè)計(jì)一排抗滑樁抗滑，抗滑樁樁徑3m×5m，樁長(zhǎng)25m，樁間距4m。修建抗滑擋墻支擋。

[1]水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì).長(zhǎng)江三峽水利樞紐庫(kù)區(qū)興山縣遷建城鎮(zhèn)新址地質(zhì)論證報(bào)告[R].1997.

[2]張咸恭,王思敬,等.中國(guó)工程地質(zhì)學(xué)[R].北京:科學(xué)地質(zhì)出版社,2000.

[3]吳亞子,傅榮華,等.三峽庫(kù)區(qū)陳家溝滑坡地質(zhì)特征及防治措施[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2005,16(1):44-48.

[4]向賢華,張欣,等.三峽庫(kù)區(qū)滑坡成因分析及治理措施綜述[J].建筑技術(shù)開(kāi)發(fā),2003,(10).

[5]崔政權(quán),李寧.邊坡工程—理論與實(shí)踐最新發(fā)展[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,1999.

P694

A

1007-9386(2010)01-062-03

三峽庫(kù)區(qū)三期災(zāi)害防治基金項(xiàng)目(第18號(hào))。

2009-11-30