陜西略陽(yáng)南山滑坡復(fù)活成因及穩(wěn)定性分析

王啟耀，盧宇明，董 雪

(1.長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西西安 710061;2.西安市自來(lái)水公司規(guī)劃設(shè)計(jì)院，陜西西安 710082)

陜西略陽(yáng)南山滑坡復(fù)活成因及穩(wěn)定性分析

王啟耀1，盧宇明1，董 雪2

(1.長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院，陜西西安 710061;2.西安市自來(lái)水公司規(guī)劃設(shè)計(jì)院，陜西西安 710082)

略陽(yáng)縣南山滑坡多次出現(xiàn)復(fù)活的跡象，嚴(yán)重威脅了滑坡體上及坡下的幾十棟辦公樓、住宅樓及近2000人的生命財(cái)產(chǎn)安全。本文通過(guò)對(duì)滑坡的調(diào)查，鉆探及室內(nèi)試驗(yàn)，分析了滑坡蠕動(dòng)變形及可能復(fù)活的原因。利用滑坡穩(wěn)定性計(jì)算的結(jié)果對(duì)其危險(xiǎn)性進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)果表明滑坡在正常狀態(tài)下是穩(wěn)定的，但是在飽水及地震等不利工況下，坡體有失穩(wěn)的可能，特別是滑坡前緣的陡坡段發(fā)生破壞的可能性大，需要采取措施進(jìn)行治理。

略陽(yáng);滑坡;成因機(jī)制;穩(wěn)定性計(jì)算

0 引言

略陽(yáng)縣地處陜西省西南部，漢中市西部。構(gòu)造上位于秦嶺一大別山構(gòu)造帶南緣的勉略構(gòu)造帶上［1］，勉略大斷裂從縣城通過(guò)，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，巖體松散破碎。加之每年雨季降雨時(shí)間長(zhǎng)，暴雨頻發(fā)，崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多有發(fā)生，給略陽(yáng)縣造成了很大的損失［2-3］。

南山滑坡位于略陽(yáng)縣城八渡河與東渡河交匯處的南岸，屬于大型堆積老滑坡。坡腳下有居民住宅，政府辦公樓等多棟建筑。略陽(yáng)鋼鐵廠專(zhuān)用隧道從滑坡中部穿過(guò)山麓。從20世紀(jì)80年代起，滑坡陸續(xù)出現(xiàn)一些復(fù)活的跡象，坡體上的房屋及其下的隧道均有裂縫出現(xiàn)。在極端氣候及地震等不利因素作用時(shí)，變形尤為明顯?；虑熬壗?0m的陡坎，經(jīng)常發(fā)生落石、崩塌災(zāi)害，嚴(yán)重威脅陡坎下的檢察院、地稅局、林業(yè)局等多家單位及居民的生命財(cái)產(chǎn)安全和正常工作。根據(jù)《陜西省略陽(yáng)縣地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告》(2002年2月)，該滑坡被確認(rèn)為近期Ⅰ級(jí)防治對(duì)象。

1 氣象及區(qū)域地質(zhì)條件

略陽(yáng)縣屬北亞熱帶北緣山地暖溫帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，夏無(wú)酷暑，冬無(wú)嚴(yán)寒。根據(jù)多年觀測(cè)資料，年平均氣溫13.2℃，極端最高氣溫37.7℃，極端最低氣溫-11.2℃;年均降水量802.2mm。全年降水量分配不均勻，春冬兩季較少，夏秋兩季較多，降水多集中在7～9月，最長(zhǎng)連續(xù)降水日數(shù)達(dá)16天。7～9月降水具陣發(fā)性、暴雨多、雨量集中等特點(diǎn)。歷史上滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)生在較大降雨期間。

滑坡附近最大河流為嘉陵江，自北而南流經(jīng)略陽(yáng)縣城，河床寬200～300 m，歷年來(lái)平均流量為4.62 m3/s，東渡河和八渡河在滑坡西側(cè)匯入嘉陵江。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為古生界石炭系基巖和新生界松散堆積物。古生界地層主要為石炭系略陽(yáng)群灰?guī)r、局部夾千枚巖，新生界為第四系全新統(tǒng)殘坡積堆積層、第四系全新統(tǒng)人工堆積層、以及第四系全新統(tǒng)河流沖積物。

具歷史記載，略陽(yáng)本地沒(méi)有發(fā)生規(guī)模大于5級(jí)的地震，但受臨近地區(qū)地震的影響，多次地震烈度達(dá)到了Ⅶ度，根據(jù)新的地震烈度分布圖，略陽(yáng)縣基本地震烈度為Ⅶ度，地震加速度為0.15g。

2 滑坡特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

南山滑坡位于南山北坡，地形上陡、下緩，但是滑坡前緣在林業(yè)局、檢察院等單位后面有20～30m的陡坎，陡坎以上坡體坡度約為17°。滑坡后緣高程750m，前緣高程650m?；麻L(zhǎng)約300m(南北方向)、前緣寬約280m、中部寬約180m、后緣寬約60m(東西方向)，面積4.94×104m2。主滑方向約為5°?；w平均厚度為25m，滑坡體體積約195×104m3，為大型堆積層牽引式滑坡。滑坡總體界限清楚，滑坡后壁位于南山休閑山莊屋后，東側(cè)邊界為一較為明顯的沖溝，西側(cè)邊界為地形由緩變陡位置，圈椅狀形態(tài)明顯(圖1)。

圖1 南山滑坡平面Fig.1 Geological engineering plane figure of Nanshan landslide

2.2 滑坡體物質(zhì)組成特征

滑坡體土體類(lèi)型較簡(jiǎn)單，從上至下主要由殘坡積碎石土、粉質(zhì)粘土和夾于其間的灰?guī)r塊石組成，粉質(zhì)粘土的厚度及塊石的分布不均勻，滑床巖性為弱風(fēng)化-新鮮灰?guī)r夾千枚巖。具體特征如下:

①碎石土:為淺灰、褐黃色碎石土，土石混雜，土石比約為7∶3，土質(zhì)成份為粉質(zhì)粘土，石質(zhì)成份為灰?guī)r(含部分千枚巖)，結(jié)構(gòu)松散，具擾動(dòng)架空現(xiàn)象。在滑體內(nèi)有多層，頂層位于地表，普遍厚1～5 m，植物根系發(fā)育，滲透性較好;在滑體與基巖基礎(chǔ)面附近，也分布有1層碎石土，碎石多為基巖的強(qiáng)風(fēng)化物質(zhì);滑體中部還有幾層碎石土，但分布都不連續(xù)。

②粉質(zhì)粘土:黃褐色、部分黑褐色，局部含少量礫石，為滑坡的主要組成部分，厚5～35 m，廣泛分布于坡體，是組成滑坡體的最主要部分，且以滑坡中下部為厚，最厚處達(dá)35m，這在陜南地區(qū)較為少見(jiàn)。土體粘粒含量較高，可塑性好，具有類(lèi)似于紅粘土的性質(zhì)，含水量對(duì)其性質(zhì)影響很大，含裂隙，且裂隙面可見(jiàn)明顯的擦痕(非滑動(dòng)面)。

③塊石:母巖為灰?guī)r，少量為千枚巖，直徑從200mm到數(shù)米不等，夾雜在粉質(zhì)粘土層中。總體數(shù)量從滑坡頂部到前緣逐漸增加，在坡體中上部的鉆孔中只是偶爾遇見(jiàn)，但到了前緣的ZK7號(hào)鉆孔，從4m以下幾乎全是大的塊石，情況較為特殊。分析其原因，估計(jì)是滑坡形成前，坡體頂部的基巖發(fā)生崩塌，崩塌下來(lái)的巖塊滾落下來(lái)，堆積于坡腳形成了巨厚的巖堆，林業(yè)局等單位后面的陡坎上，巖塊分布的數(shù)量就非常的多。這是該滑坡一個(gè)較為特殊的地方。

2.3 滑坡剖面特征

該滑坡的兩條剖面見(jiàn)圖2、圖3。

A-A'剖面位于滑坡體西側(cè)，從南山公路中間穿過(guò)，方位356°，剖面水平長(zhǎng)度235m，前緣陡坎以上坡度17°，由于剖面沒(méi)有垂直通過(guò)陡坎，剖面線在陡坎處的坡度比實(shí)際的要小。

圖2 A-A'工程地質(zhì)剖面圖Fig.2 A-A’Engineering geological profile

圖3 B-B'工程地質(zhì)剖面圖Fig.3 B-B’Engineering geological profile

B-B'剖面位于滑體中部偏東，沿主滑方向布置，方位5°，剖面水平長(zhǎng)度225m，坡度角30°，垂直通過(guò)滑坡前緣陡坎，前緣陡坎高35m。該剖面為滑體最厚的位置，滑體性質(zhì)主要成份為坡積粉質(zhì)粘土，局部位置夾灰?guī)r、千枚巖漂石和碎石，厚度0～36m，漂石、碎石分布不均、厚度不等，最厚的位置出現(xiàn)在前緣ZK7附近，達(dá)36m。剖面前緣陡坎高達(dá)35m?；鎯A角較A-A'剖面相對(duì)要緩。

從剖面上可見(jiàn)南山滑坡為一坡積層滑坡，滑坡體為第四系粉質(zhì)粘土夾塊石、碎石，滑床為灰?guī)r夾千枚巖，滑動(dòng)面(帶)為坡積層與基巖的接觸面(帶)?；仓饕獮榛?guī)r夾千枚巖。滑坡初始的剪出口位置大致在現(xiàn)在的玉靈路與坡腳的中部，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的河流作用和人工活動(dòng)的影響，目前已經(jīng)看不見(jiàn)具體的剪出口?；陆诘幕顒?dòng)只是一種緩慢的蠕動(dòng)，沒(méi)有形成連續(xù)的破壞面，還沒(méi)有形成剪出口，根據(jù)邊坡破壞的特點(diǎn)，南山滑坡新的剪出口出現(xiàn)在滑坡前緣陡坎坡腳的可能性較大。

3 滑坡復(fù)活機(jī)制及影響因素分析

南山滑坡的形成主要受地形、地層條件的控制。綜合起來(lái)，其變形機(jī)制可以歸納為上部擠壓——中部蠕滑——下部牽引。近期的活動(dòng)主要受下面三個(gè)因素的影響。

3.1 前緣開(kāi)挖——人為影響

目前滑坡的前緣為一高約30m的陡坎，陡坎最初是在20世紀(jì)七八十年代修建水泥廠時(shí)開(kāi)挖形成的，水泥廠搬遷后，一些機(jī)關(guān)單位蓋樓時(shí)對(duì)邊坡做了簡(jiǎn)單的處理后形成了現(xiàn)在的情況。

從鉆探資料看，老滑坡的平剖面特征都很典型，滑面上陡下緩，開(kāi)挖的前緣正是滑坡的阻滑段，其開(kāi)挖對(duì)邊坡的穩(wěn)定性有很大的影響。雖然當(dāng)初沒(méi)有發(fā)生滑動(dòng)，但是滑坡開(kāi)挖后的穩(wěn)定性已經(jīng)有所降低，為后續(xù)的復(fù)活創(chuàng)造了條件。

3.2 氣象因素——水的影響

略陽(yáng)地處內(nèi)陸腹地，受大陸性氣候和海洋性氣候影響，四季分明，屬大陸性過(guò)渡氣候，降雨豐富。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)資料，本區(qū)多年平均降雨量為805.4mm(1953～2008年);全年降水量分配不均勻，降水多集中在7～9月，其降水量約占全年的50%以上，降水具陣發(fā)性、暴雨多、雨量集中等特點(diǎn)。

南山滑坡的變形和破壞與降雨變化有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，少雨、小雨期間斜坡沒(méi)有變形，大雨、久雨后斜坡才產(chǎn)生一定的變形，說(shuō)明水在該滑坡體變形和破壞發(fā)展演化過(guò)程中起到了重要的作用。

降水入滲到滑坡體中后，既增加了坡體的重量，又使坡體中的軟弱巖土體產(chǎn)生軟化和泥化作用，降低了抗剪強(qiáng)度，減弱了穩(wěn)定性［4-5］，從而使局部處于極限平衡狀態(tài)的滑坡體產(chǎn)生滑動(dòng)，因而豐富且集中的降水是南山滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)破壞的重要誘發(fā)因素之一。

1981年8月暴雨過(guò)后，滑坡體上城關(guān)鎮(zhèn)新城五組多戶(hù)居民房?jī)A斜或有變形裂縫，滑坡體下通往略陽(yáng)鋼鐵廠的專(zhuān)用鐵路隧道也開(kāi)始發(fā)現(xiàn)有裂縫。

3.3 構(gòu)造活動(dòng)——地質(zhì)因素

勉略構(gòu)造帶為一規(guī)模較大的地殼縫合帶，地質(zhì)歷史上構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈［6］。第四紀(jì)以來(lái)，該區(qū)斷塊運(yùn)動(dòng)也較為顯著。其中，略陽(yáng)—勉縣斷裂帶易發(fā)生地震，且鄰近地區(qū)的地震也常波及影響到該區(qū)，雖然地震強(qiáng)度相對(duì)較弱，一般未超過(guò)3級(jí)，但2008年的汶川地震在該區(qū)烈度達(dá)7度，并使南山滑坡體上出現(xiàn)了一些裂縫，特別是在前緣陡坎出現(xiàn)多處小型的崩塌和落石，說(shuō)明地震對(duì)該滑坡體的整體和局部穩(wěn)定性都有影響。

4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析

4.1 計(jì)算方案的選取

針對(duì)南山滑坡的型態(tài)特征，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用剖面A-A'和B-B'，分別對(duì)滑坡整體和前緣局部按天然、飽和及天然+地震3種工況進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。地震烈度為7度，水平加速度采用0.15g。計(jì)算采用的方法為極限平衡法中的通用條分法［7-8］。

4.2 計(jì)算參數(shù)

滑坡體主要為粉質(zhì)粘土、灰?guī)r塊石及部分強(qiáng)風(fēng)化基巖，由于滑坡前緣存在較大范圍和厚度的碎石土(主要是灰?guī)r塊石)，因此滑體前緣這一部分參數(shù)獨(dú)立取值;滑面大部分為堆積物與基巖接觸面，據(jù)鉆孔揭露，未見(jiàn)明顯滑帶土;該滑坡滑床為灰?guī)r夾千枚巖，且以灰?guī)r為主，按灰?guī)r取值。具體計(jì)算參數(shù)根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)(粉質(zhì)粘土)和經(jīng)驗(yàn)參數(shù)(碎石土和基巖)綜合確定如表1。

表1 計(jì)算參數(shù)Table 1 Calculation parameters

4.3 計(jì)算結(jié)果及分析

根據(jù)規(guī)劃的方案，得到的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation result for stability

由表可見(jiàn)，A-A'剖面穩(wěn)定性較B-B'剖面低，滑坡前緣的穩(wěn)定性較整體穩(wěn)定性低?；麦w整體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)1.437～1.526);在飽水時(shí) A-A'剖面處于極限平衡狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)1.024)，B-B'剖面仍維持穩(wěn)定(穩(wěn)定系數(shù)1.125);地震時(shí) A-A'剖面將處于不穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)0.954)，B-B'剖面趨向于極限狀態(tài)?；麦w前緣局部在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)1.224)，在飽水狀態(tài)及地震影響下將處于不穩(wěn)定狀態(tài)(穩(wěn)定系數(shù)0.967和0.948)?？傮w來(lái)看，滑坡的穩(wěn)定性達(dá)不到安全性的要求，需要對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。

5 結(jié)論及治理方案建議

(1)南山滑坡為大型堆積層老滑坡，滑坡長(zhǎng)期蠕動(dòng)變形及可能復(fù)活的因素主要有三個(gè)方面:一是長(zhǎng)時(shí)間的降雨及暴雨的影響;二是地震的影響;三是人類(lèi)工程活動(dòng)，挖坡建房的影響。

(2)穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果表明，滑坡體整體在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定;在飽水時(shí)和地震情況坡體穩(wěn)定性趨向于極限或不穩(wěn)定?；麦w前緣局部的穩(wěn)定性較總體穩(wěn)定性要小?？傮w來(lái)看，滑坡的穩(wěn)定性達(dá)不到安全性的要求，需要對(duì)該滑坡進(jìn)行治理。

建議對(duì)該滑坡的治理采用排水、支擋和削坡的綜合方案。排水采用截排水溝、急流槽來(lái)攔截和排引地表水，使水不再進(jìn)入或停留在滑坡范圍內(nèi)，以增加滑坡的穩(wěn)定性。在滑坡中前部修建抗滑樁或錨索格構(gòu)，以阻擋滑坡體的滑動(dòng)。由于滑坡前緣陡坎高度較大，為防止前緣邊坡的局部失穩(wěn)，可以將前緣分臺(tái)階開(kāi)挖，減小坡度。

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Reactive mechanism and stability analysis of Nanshan landslide in Lueyang County，Shaanxi province

WANG Qi-yao1，LU Yu-ming1，DONG Xue2
(1.School of Civil Engineering，Chang'an University，Xi’an 710061，China;2.Planning ＆ Design institute，Xi'an Running Water Company，Xi’an 710082，China)

The resurrection signs of Nanshan landslide，which is in Lueyang County，Shaanxi province，have been appeared many times.It seriously threatens dozens of office buildings，residential buildings and nearly 2000 residents’lives and their property safety.Through investigation，drilling and testing，three reasons made the Landslide creep deformation and the possible resurrection.The stability calculation shows that the landslide is stable in normal circumstance，but in adverse conditions such as saturated or earthquake，landslide will lose stability in whole，it should be noted that it is more dangerous at steep slope section of frontal edge of the landslides.Therefore，it needs to take measures to control.

Lueyang;landslide;formation mechanism;stability computation

1003-8035(2012)03-0008-05

P642.22

A

2012-03-22;

2012-05-15

國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目(41130753)

王啟耀(1975—)，男，湖北咸豐人，副教授，博士，主要從事地質(zhì)災(zāi)害成因機(jī)制及防治研究。

E-mail:qiyaowang@tom.com