某滑坡成因機(jī)制分析及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

張永輝，郭 松，王永彬

（中國水電顧問集團(tuán)北京勘測設(shè)計(jì)研究院，北京 100024）

1 滑坡概況

某滑坡位于擬建壩址上游約5.0 km處，滑坡分布高程1410～1860 m，后緣～前緣長度約1000 m，順河向?qū)挾燃s1060 m，周邊為基巖陡壁，呈 “圈椅”狀，形成后緣及上、下游側(cè)緣被基巖陡坡圍限、前緣臨空的態(tài)勢，前緣已達(dá)瀾滄江邊?；麦w厚度約50 m，體積約4840×104m3，屬于大型滑坡。水庫正常蓄水位1477 m時(shí)，滑坡體前緣約有67 m的深度位于水位以下。根據(jù)滑坡地表地形特征，將滑坡分為5個(gè)區(qū) （見圖1）。

Ⅰ區(qū)位于滑坡體上部，地面高程1650～1860 m，區(qū)內(nèi)早期錯(cuò)臺(tái)明顯，呈階梯狀斜坡地貌，前緣地形橫向起伏不大，呈緩波狀，坡體上有多條殘存的橫向拉裂縫。Ⅱ區(qū)位于滑坡體下游偏上部，地面高程1580～1810 m，呈舌狀展布，該區(qū)前緣和上、下游側(cè)緣以高約15 m的陡坎與其他各區(qū)分界。Ⅲ區(qū)位于滑坡下游，呈喇叭狀展布，分布高程1410～1580 m， 總體坡度 26°， 前緣陡坡坡度 50°～60°。Ⅳ區(qū)位于滑坡中游，呈扇形展布，地面高程1410～1720 m，地形總體坡度26°，前緣為陡坡，坡度約50°。Ⅴ區(qū)位于滑坡上游下部，分布高程1410～1700 m，呈長舌狀展布，滑坡前緣為陡坡，中部為緩斜坡，形成一個(gè)明顯的滑坡平臺(tái)，其中前緣岸坡坡度約 50°～60°， 中部坡度約 15°～20°， 后緣坡度約35°～45°。

圖1 滑坡分布

圖2 1-1地質(zhì)剖面

2 形成機(jī)制分析

2.1 區(qū)域構(gòu)造

瀾滄江流域地處橫斷山脈，屬高山峽谷地貌，山脈總體走向北北西向，河流亦呈北北西或近南北向展布，與地質(zhì)構(gòu)造線近乎一致。在區(qū)域構(gòu)造作用的影響下，形成一系列的復(fù)式背斜，河流沿瀾滄江逆沖斷裂發(fā)育。區(qū)域右岸以侏羅系地層為主，左岸以白堊系地層為主，均為中生界軟弱巖層。因右岸位于斷層上盤，故巖層破碎，彎張面上陡下緩，張性松弛十分發(fā)育。因此，區(qū)內(nèi)右岸滑坡、崩塌等地質(zhì)現(xiàn)象較發(fā)育，這與區(qū)域內(nèi)幾個(gè)規(guī)模較大的滑坡均在右岸發(fā)育也相符。此外，該地區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以大面積掀斜抬升為主，隨著地殼的不斷上升，瀾滄江不斷下切，在江水的側(cè)蝕作用下，致使右岸形成高陡岸坡，為岸坡的變形破壞提供了臨空面。

2.2 滑坡體結(jié)構(gòu)

滑坡體原巖屬軟巖，陡傾坡內(nèi)，巖層傾角65°～85°，明顯為反傾巖層，為邊坡的傾倒變形提供了有利的巖體結(jié)構(gòu)條件。在重力荷載的長期作用下，巖層上部不斷傾倒、彎曲，以至于折斷。經(jīng)長期地質(zhì)演變、坡面沖刷，局部產(chǎn)生失穩(wěn)滑移。隨著瀾滄江的不斷下切以及地下水等內(nèi)外營力的作用，前緣臨江地帶不斷被瀾滄江水沖蝕，產(chǎn)生蠕滑，后緣產(chǎn)生拉裂縫，繼而引發(fā)后緣邊坡失穩(wěn)。周而復(fù)始，后期頂部逐漸被坡積層所覆蓋，形成了目前的古滑坡堆積地貌。

滑坡體主要由碎石土及全、強(qiáng)風(fēng)化巖體組成，其中碎石土層結(jié)構(gòu)松散，局部架空，穩(wěn)定性差；全、強(qiáng)風(fēng)化巖體呈散體結(jié)構(gòu)、薄～極薄層狀結(jié)構(gòu)，極為破碎。由于堆積物透水性好，大氣降水大量滲入，巖體濕水軟化，強(qiáng)度不斷降低，構(gòu)成了滑坡失穩(wěn)的重要因素。

2.3 地下水

根據(jù)地下水位長期觀測資料，滑坡內(nèi)地下水位埋藏不一，淺至5～10 m，深至60～70 m，其水位變幅大部分在10 m左右，個(gè)別孔受地表水的影響，水位變幅較大。強(qiáng)降雨及地表水的下滲使滑帶土飽水，力學(xué)強(qiáng)度明顯降低，同時(shí)也使巖土體飽水增重，增加孔隙水壓力，增加了滑坡的下滑力。前緣受江水漲落及沖蝕，經(jīng)常產(chǎn)生局部變形及塌滑，使滑坡抵抗力逐漸降低。

3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 定性分析

從地形、地貌上看，該邊坡具有典型的滑坡地形特征，如坡體形態(tài)整體呈圈椅狀，前緣存在局部塌滑，后緣存在拉裂縫，坡體上沖溝發(fā)育，前緣坡腳地下水呈帶狀出露等。從現(xiàn)場裂縫調(diào)查來看，Ⅰ、Ⅳ區(qū)現(xiàn)存有新生成的張裂縫，也殘存有十幾年前老裂縫。同時(shí)，地面存在有多處新老錯(cuò)落陡坎，局部高度可達(dá)約20 m，這說明滑坡變形較大。

滑坡體地形總體較緩，其上發(fā)育的沖溝切割較深，排水條件較好。從鉆孔巖芯揭露來看，在上部覆蓋層中及覆蓋層與下部完整基巖接觸面上很少發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)光面、擦痕、碎石的定向排列、搓揉等滑動(dòng)跡象。因此，該滑坡尚未形成連續(xù)的滑面，僅部分地段存在局部滑移面。此外，居民點(diǎn)、水田種植區(qū)以及滑坡各區(qū)地形上相對(duì)獨(dú)立，且均以陡坎或剪切裂縫分開，這也說明各區(qū)并未發(fā)生同步的整體滑動(dòng)，活動(dòng)方式以解體式蠕變?yōu)橹鳌Ｒ虼?，從宏觀上來看，該滑坡目前整體處于蠕動(dòng)變形狀態(tài)，不具有統(tǒng)一的滑面。

水庫蓄水后，Ⅰ、Ⅱ區(qū)分布位置較高，并且有前緣幾個(gè)區(qū)的支撐，水庫蓄水對(duì)其影響不大。Ⅲ、Ⅳ區(qū)和Ⅴ區(qū)的滑面在蓄水前即處于地下水位以下，水庫蓄水后，巖土體力學(xué)強(qiáng)度變化不大，加之Ⅲ、Ⅴ區(qū)地形較緩，處于正常蓄水位處，勢能有限，不會(huì)發(fā)生劇滑，只是由于庫水的側(cè)蝕沖刷作用，時(shí)有塌岸發(fā)生，并導(dǎo)致滑坡發(fā)生牽引式的蠕滑變形。因此，水庫蓄水后，該滑坡發(fā)生整體高速下滑的可能性較小，但前緣存在局部滑移及塌岸現(xiàn)象，并會(huì)對(duì)滑坡后緣Ⅰ、Ⅱ區(qū)的穩(wěn)定性產(chǎn)生一定影響，失穩(wěn)模式以前緣牽引式漸進(jìn)破壞為特征，產(chǎn)生大規(guī)模堵江的可能性不大。

3.2 定量計(jì)算

3.2.1 滑動(dòng)模式

該滑坡的滑動(dòng)模式主要有碎石土層內(nèi)的圓弧形滑動(dòng)、碎石土層沿與全強(qiáng)風(fēng)化板巖的接觸面滑動(dòng)、全強(qiáng)風(fēng)化板巖沿下伏完整基巖接觸面滑動(dòng)等形式。

本文采用剛體極限平衡法對(duì)該滑坡體的整體及局部穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，選用摩根斯坦-普賴斯法（Morgenster-Price）計(jì)算滑坡安全系數(shù)。

3.2.2 計(jì)算參數(shù)

通過對(duì)滑帶土進(jìn)行現(xiàn)場原位抗剪試驗(yàn)、室內(nèi)重塑樣反復(fù)剪試驗(yàn)，并結(jié)合滑坡體組成結(jié)構(gòu)及其地質(zhì)特征，調(diào)查附近類似滑坡的破壞形態(tài)及滑面傾角，模擬有關(guān)滑坡的已有經(jīng)驗(yàn)資料，經(jīng)綜合分析后，提出該滑坡體穩(wěn)定分析計(jì)算參數(shù)，見表1。

表1 滑坡體物理力學(xué)參數(shù)

3.2.3 不同工況下穩(wěn)定性計(jì)算成果

本文采用天然狀況、天然狀況+地震、天然狀況+降雨、正常蓄水位、正常蓄水位+地震、正常蓄水位+降雨、庫水驟降等幾種工況進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)選用的參數(shù)及工況，滑坡各分區(qū)的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡各分區(qū)的穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

3.3 穩(wěn)定性分析

根據(jù)計(jì)算成果，天然狀況下各區(qū)的安全系數(shù)在1.07～1.37之間。其中，后緣Ⅰ、Ⅱ區(qū)安全系數(shù)較大，穩(wěn)定性相對(duì)較好；Ⅲ～Ⅴ區(qū)安全系數(shù)較小，安全裕度不大，處于臨界穩(wěn)定性狀態(tài)。天然狀態(tài)+地震或降雨條件下，各區(qū)安全系數(shù)均顯著降低，穩(wěn)定性較差。

正常蓄水位狀態(tài)下，各區(qū)的安全系數(shù)在0.97～1.37之間，特別是前緣Ⅲ～Ⅴ區(qū)受水庫蓄水影響較大，整體安全系數(shù)在1.05～1.14之間，局部安全系數(shù)為0.96，穩(wěn)定性差，可能會(huì)沿著坡體內(nèi)潛在滑動(dòng)面發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)。正常蓄水位+地震或降雨條件下，各區(qū)安全系數(shù)均顯著降低，滑坡變形會(huì)加劇，可能會(huì)沿著坡體內(nèi)局部滑動(dòng)面或者前緣岸坡發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)。

3.4 反演分析

從宏觀分析及定量計(jì)算可以看出，在天然狀況及正常蓄水位工況下，滑坡整體處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，雨季前緣局部存在岸坡失穩(wěn)以及淺表層滑動(dòng)，與實(shí)際情況基本相符。但在考慮地震及降雨的工況下，安全系數(shù)均偏低，這與計(jì)算中所采用的參數(shù)偏低有關(guān)。因此，假定天然+降雨工況時(shí)滑坡處于極限平衡狀態(tài)，滑坡體安全系數(shù)采用1.05，通過調(diào)整滑坡體力學(xué)參數(shù)，使得相應(yīng)剖面在該工況下處于極限平衡狀態(tài)，此參數(shù)即為天然+降雨?duì)顟B(tài)下滑坡體的力學(xué)參數(shù)，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)得到天然狀態(tài)下各層的力學(xué)參數(shù)，再反過來進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)以上反演的參數(shù)，選取滑坡體3個(gè)剖面，采用畢肖普法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算成果見表3。

表3 滑坡各工況下的安全系數(shù)

由表3可知，剖面1-1在庫水位緩慢上升工況下處于極限平衡狀態(tài)，在其他各工況下均不滿足安全要求，處于極限破壞狀態(tài)。剖面2-2在天然+降雨、庫水位緩慢上升、庫水位緩慢下降狀態(tài)下處于極限平衡狀態(tài)，其他工況下處于極限破壞狀態(tài)。剖面3-3在正常蓄水位+降雨、正常蓄水位+地震時(shí)處于極限破壞狀態(tài)，其他工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 變形監(jiān)測

結(jié)合該滑坡主要勘探剖面、穩(wěn)定滲流計(jì)算剖面，在4個(gè)斷面布置10個(gè)測斜孔，孔底均深入完整基巖面以下，采用活動(dòng)測斜儀進(jìn)行位移變形測試，監(jiān)測時(shí)間從2010年4月至今，監(jiān)測成果見表4。

表4 滑坡變形監(jiān)測成果

從表4可以看出，滑坡測試深度在25～68 m之間，最大位移161.49 mm，位于HIN5孔的地表；最小位移4.31 mm，位于HIN7孔地表；一般位移在10～52 mm之間。變形速率HIN5孔較大，HIN7～HIN9變形速率均小于0.1 mm/d，其他孔在0.2 mm/d左右?；嫖恢肏IN1、HIN2、HIN7、HIN8均位于地表，其他孔滑面多位于基巖與覆蓋層交界處。

目前該滑坡各個(gè)區(qū)均存在不同程度的蠕滑，變形最大處位于Ⅳ區(qū)與Ⅴ區(qū)的分界處。從滑面分布深度分析，一部分滑面位于淺表層，主要與地表地形破碎、沖溝切割及外部環(huán)境有關(guān)，雨季變形明顯，易造成淺層的滑動(dòng)；深層的滑移位于基巖與覆蓋層的分界處?？傮w分析，該滑坡體不具有統(tǒng)一的滑移面，監(jiān)測成果與理論分析結(jié)論基本一致。

5 結(jié)論

（1）該滑坡體為一大型古滑坡堆積體，由于其前緣不斷受江水的沖蝕破壞，使整個(gè)滑坡體在蠕動(dòng)變形之間產(chǎn)生分解，局部變形位移不同，形成目前的5個(gè)區(qū)，但未形成統(tǒng)一的滑動(dòng)面。水庫蓄水會(huì)加劇其蠕動(dòng)變形，產(chǎn)生牽引式滑動(dòng)變形。其中，Ⅴ區(qū)穩(wěn)定性相對(duì)其他分區(qū)較差，蓄水后失穩(wěn)滑動(dòng)的可能性較大。

（2）天然狀態(tài)下，各區(qū)的安全系數(shù)處在臨界穩(wěn)定～穩(wěn)定狀態(tài)，后緣相對(duì)前緣安全裕度較大，前緣處于臨界穩(wěn)定性狀態(tài)。水庫蓄水后，后緣Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)分布位置較高，水庫蓄水對(duì)其影響不大；前緣Ⅲ～Ⅴ區(qū)受水庫蓄水影響較大，整體安全系數(shù)及局部安全系數(shù)均較低，穩(wěn)定性差，可能會(huì)沿著坡體內(nèi)潛在滑動(dòng)面發(fā)生失穩(wěn)滑動(dòng)。此外，前緣Ⅲ～Ⅴ區(qū)失穩(wěn)后，后緣Ⅰ區(qū)穩(wěn)定系數(shù)將會(huì)大幅度降低。

（3）鑒于該滑坡蠕滑狀態(tài)，水庫蓄水后將加劇其變形，對(duì)滑坡上的居民點(diǎn)需進(jìn)行搬遷?；绿幚硪缘乇砑暗叵屡潘疄橹?，并對(duì)滑坡體進(jìn)行長期變形監(jiān)測。