南寧市青秀區(qū)滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

劉 翠，靳曉穎，李 忠

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

1 滑坡概況

南寧市青秀區(qū)滑坡位于仙葫大道與五合大道交匯處，南寧市青秀區(qū)政府大院內(nèi)食堂東側(cè)一個(gè)二級(jí)邊坡的一級(jí)邊坡處（下部）。該邊坡長(zhǎng)約100 m，最大垂直高度約17 m。滑坡區(qū)后緣為職工食堂和一片約800 m2的綠化林，前緣已有高約3．5 m的砌磚＋片石圍墻。由于邊坡排水措施不暢，加上強(qiáng)降雨等不良因素，巖土體物理力學(xué)性質(zhì)降低，致使原有邊坡于2012年4月產(chǎn)生滑動(dòng)。經(jīng)野外調(diào)查及室內(nèi)分析，目前滑坡體處于極限穩(wěn)定狀態(tài)，但隨著地表水入滲等不利條件影響，滑坡巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)將逐漸降低，較易發(fā)生大規(guī)模的滑動(dòng)，嚴(yán)重威脅滑坡體前緣五合大道的正常使用及滑坡體后緣職工食堂的安全。因此，應(yīng)盡快查明該滑坡的地質(zhì)環(huán)境條件并采取有效的防治措施。

2 滑坡區(qū)的自然條件及地質(zhì)環(huán)境條件

2．1 氣象水文

南寧市位于北回歸線以南， 東經(jīng) 107°45′～108°53′，北緯 22°12′～23°32′之間，屬亞熱帶海洋氣候，夏長(zhǎng)冬短，炎熱濕潤(rùn)，夏雨冬干，節(jié)氣分明。經(jīng)多年統(tǒng)計(jì)：南寧市年平均氣溫為21．7℃，極端最高氣溫為40．4℃，極端最低氣溫為－2．18℃；年平均相對(duì)濕度為65%；最大風(fēng)速為30m／s，最大風(fēng)力11級(jí)；多年平均年降水量為1 304 mm，其中4～9月雨量大、雨日多，占全年降雨量的79%；年蒸發(fā)量945mm。

2．2 地形地貌

該滑坡區(qū)屬于南寧盆地邕江北岸Ⅱ級(jí)階地，地貌類型單一?；缕陆?5°～50°，滑坡底高程約82.2m，高于圍墻外人行道高程約1．8 m，坡腳底部片石墻高約1．5 m，磚砌圍墻高約2 m，地表植被主要為人工種植的草皮。

2．3 地層巖性

該場(chǎng)地內(nèi)地層主要由第四系素填土 （Q4ml）、黏土（Q4el）、第三系（E）泥巖、硅質(zhì)角礫巖（C）、石灰?guī)r（D）構(gòu)成，未見(jiàn)活動(dòng)性斷裂構(gòu)造帶通過(guò)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造較為穩(wěn)定。

2．4 地下水類型

地下水類型主要為上層滯水，還有少量裂隙水賦存于含角礫黏土層及硅質(zhì)角礫巖層中。地表水以近垂直滲透為主，與上層滯水相連通，水量、水位埋深受季節(jié)變化及補(bǔ)給條件影響較大。

2．5 地震條件

南寧市區(qū)位于南寧向斜構(gòu)造盆地中部，四周為低山丘陵圍繞，邕江自西向東呈“S”形蜿蜒穿過(guò)市區(qū)。整個(gè)市區(qū)展布于邕江多級(jí)階地上，組成邕江各階地的沖積地層，是典型的二元結(jié)構(gòu)；階地的基底為第三系內(nèi)陸湖相沉積的半成巖軟質(zhì)巖類地層，由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂巖等組成。

根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50011－2010）的附錄A 及表 4．1．6、4．1．1，本區(qū)抗震設(shè)防烈度為 6 度，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，特征周期為0．35s，為對(duì)抗震不利地段[1]。

3 滑坡形態(tài)特征及滑動(dòng)成因分析

3．1 滑坡形態(tài)特征

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查、測(cè)繪及鉆探揭露，滑坡體面積約為15×80 m2，厚度為1～3 m，主滑方向?yàn)轫樒聳|西向，滑坡跡象明顯。依據(jù)滑坡防治工程勘查規(guī)范（DZ ／T 0218－2006）[2]，滑坡體厚度在 10 m 以內(nèi)，運(yùn)動(dòng)形式為下部先滑，然后使得上部土體失去支撐而變形滑動(dòng)。綜合可知，該滑坡屬于小型淺層牽引式滑坡?；麦w物質(zhì)主要為含碎石黏土，滑動(dòng)面為含碎石黏土與硅質(zhì)角礫巖接觸面，滑坡體基礎(chǔ)為硅質(zhì)角礫巖。

滑坡所在邊坡共分兩級(jí)，滑坡發(fā)生在一級(jí)邊坡處?；潞缶壙梢?jiàn)多處拉裂縫（如圖1所示），坡面見(jiàn)明顯擦痕，因雨水沖刷，坡面可見(jiàn)多處沖溝、溝槽及殘跡的碎石等（如圖2所示）。

圖1 滑坡區(qū)后緣拉裂縫情況Fig.1 Cracks in the landslide trailing edge

圖2 滑坡區(qū)滑坡體情況Fig.2 Trailing edge in the landslide area

3．2 滑坡產(chǎn)生的原因

該滑坡產(chǎn)生的原因主要有以下幾個(gè)方面。

（1）地形地貌。該邊坡長(zhǎng)約 100 m，高約 13．3～17 m，邊坡坡度25°～50°。邊坡排水措施不暢，遭遇強(qiáng)降雨時(shí)，巖土體直接遭受侵襲。

（2）地層巖性?；聟^(qū)上覆第四系土層為素填土、含碎石黏土。填土為新近堆填欠固結(jié)，屬高壓縮性的欠固結(jié)土，工程性質(zhì)差，呈松散～稍密狀。含碎石黏土透水性強(qiáng)，垂向分布不均勻，抗剪強(qiáng)度較低，工程性質(zhì)差。

（3）水文地質(zhì)條件。本區(qū)為亞熱帶季風(fēng)氣候環(huán)境，年內(nèi)降水豐富。地表水下滲一方面增加斜坡土體的重度，另一方面降低土體抗剪強(qiáng)度。當(dāng)?shù)乇硭疂B入到弱透水層時(shí)，使得接觸帶的含碎石黏土層含水量增大，土的黏聚力和內(nèi)摩擦角減小，抗剪強(qiáng)度下降，并在分界處形成軟弱面。當(dāng)上部土層荷重隨含水量的增大而增加到一定程度、并且軟弱界面處含碎石黏土層的抗剪強(qiáng)度減小到不能抵御上部土層推力的作用時(shí)，斜坡土體在自重作用下，沿軟弱界面產(chǎn)生滑動(dòng)，形成滑坡。

（4）人為因素的影響。為修建五合大道人行道，對(duì)原山體進(jìn)行削坡，形成了一長(zhǎng)約100 m，最大高度約17 m的人工邊坡。該坡面上種植有草皮，布置有兩排噴水管澆水。由于部分噴水管接頭處有漏水現(xiàn)象，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，大量水分滲入滑坡體，使得含碎石黏土層直接浸泡，導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度降低。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4．1 分析方法

根據(jù)滑面的形態(tài)，本次滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用以極限平衡理論為依據(jù)的折線形滑面條分法和傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)和剩余下滑力，受力分析如圖3所示。

（1）穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算。

計(jì)算穩(wěn)定性系數(shù)的公式為

式中：ψj為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i＋1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（j＝i），Ψj=cos（θi-θi+1）-sin（θi-θi+1）Wi為第 i條塊的重量，kN； ci為第 i條塊內(nèi)聚力，kPa；φi為第 i條塊內(nèi)摩擦角，°；Li為第 i條塊滑帶長(zhǎng)度，m；θi為第 i條塊滑帶傾角，°；βi為第i條塊地下水線與滑帶的夾角，°；A為地震力，kN；FS為穩(wěn)定系數(shù)。

（2）剩余下滑推力計(jì)算。

計(jì)算剩余下滑推力的公式為

式中：Pi為第 i條塊推力，kN／m；Pi-1為第 i條塊的剩余下滑推力，kN／m；Ψ 為傳遞系數(shù)，Ψ=cos（θi-1-θi）-sin（θi-1-θi）·tanφ；Ti為第 i條塊的下滑力，kN／m，Ti=Wisinθi+Acosθi；Ri為第 i條塊的抗滑力，kN／m，Ri=(Wicosθi-Aisinθi)tanφi+ciLi； Ks為設(shè)計(jì)安全系數(shù)。其他符號(hào)含義同前。

圖3 傳遞系數(shù)法（折線型滑面）計(jì)算模型Fig.3 Calculation model of transfer coefficient method

4．2 傳遞系數(shù)法的基本假定

傳遞系數(shù)法屬剛體極限平衡法，其基于以下幾點(diǎn)假設(shè)[3]：（1）將滑坡穩(wěn)定性問(wèn)題視為平面應(yīng)變問(wèn)題。（2）滑動(dòng)力以平行于滑動(dòng)面的剪應(yīng)力和垂直于滑動(dòng)面的正應(yīng)力集中作用于滑動(dòng)面上。（3）視滑坡體為理想剛塑性材料。即，在整個(gè)加載過(guò)程中，滑坡體不會(huì)發(fā)生任何變形，一旦沿滑動(dòng)面剪應(yīng)力達(dá)到其剪切強(qiáng)度，則滑坡體開(kāi)始沿滑動(dòng)面產(chǎn)生剪切變形。（4）滑動(dòng)面的破壞服從莫爾—庫(kù)倫破壞準(zhǔn)則。（5）剩余下滑力方向與滑動(dòng)面傾向一致，剩余下滑力為負(fù)值時(shí)，則下滑力為0。（6）沿整個(gè)滑動(dòng)面滿足靜力平衡條件，但不滿足力矩平衡條件。

4．3 計(jì)算模型與工況

4．3．1 計(jì)算模型的建立

依據(jù) 《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ／T 0218－2006），該滑坡危害對(duì)象等級(jí)為三級(jí)。在已有的變形基礎(chǔ)上，滑坡暫時(shí)處于極限平衡狀態(tài)（為欠穩(wěn)定至基本穩(wěn)定狀態(tài)）。根據(jù)巖土體滑動(dòng)情況及地表變形現(xiàn)象，判定滑坡的破壞方式為牽引式，滑面處于含碎石黏土與硅質(zhì)角礫巖接觸面上，為折線型滑動(dòng)面。選取剖面 4－4′、5－5′、6－6′、7－7′、8－8′， 取單寬 1 m 進(jìn)行計(jì)算。

4．3．2 計(jì)算工況

對(duì)該滑坡體進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時(shí)，擬采用自重（取天然工況）、自重＋暴雨、自重＋地震3種工況。

4．4 穩(wěn)定分析評(píng)價(jià)

4．4．1 滑體及滑帶參數(shù)的選取

滑體及滑帶參數(shù)按表1進(jìn)行選取。

表1 滑坡體及滑坡帶土的物理力學(xué)參數(shù)Table.1 Physical and mechanics parameters of slip mass and slip soil

4．4．2 穩(wěn)定性計(jì)算

依據(jù) 《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ／T 0219－2006）[4]的相關(guān)要求，工況 1 條件下的安全系數(shù)取1．15，工況2和工況3條件下的安全系數(shù)取1．05。穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果如表2所示。

4．4．3 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

（1）評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù) 《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ／T0219－2006），滑坡穩(wěn)定性狀態(tài)按穩(wěn)定系數(shù)分四級(jí)，如表3所示。

（2）滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

由表2和表3可知，在工況1（自重）條件下，各剖面均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在工況2（自重加暴雨）條件下，4－4′剖面處于穩(wěn)定狀態(tài)，其他處于不穩(wěn)定狀態(tài)；在工況3（自重加地震）條件下，各剖面均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從計(jì)算結(jié)果看，滑坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation result of landslide stability

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分Table 3 Division of landslide stability state

5 結(jié)語(yǔ)

（1）根據(jù)對(duì)該滑坡不同滑面在不同工況下的穩(wěn)定性分析可知，在暴雨和地震條件下，該滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）若不對(duì)該滑坡進(jìn)行治理，在雨季，該斜坡后緣的拉裂縫和變形會(huì)使雨水入滲更容易，從而使滑帶進(jìn)一步軟化，加劇斜坡的滑動(dòng)。

（3）為確保該滑坡的穩(wěn)定性，可在滑坡后緣對(duì)拉裂縫進(jìn)行封堵，在坡面設(shè)置排水溝，前緣修筑擋土墻或抗滑樁，防治坡體進(jìn)一步惡化[5~6]。

［1］ GB 50011－2010，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］ DZ／T 0218－2006，滑坡防治工程勘查規(guī)范［S］．

［3］蘇愛(ài)軍，馮明權(quán)．滑坡穩(wěn)定性傳遞系數(shù)計(jì)算法的改進(jìn)［J］．地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2002，13（3）：51－55．

［4］DZ／T 0219－2006，滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］．

［5］陳盛金，羅艷．青川縣雙頭地滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)［J］．甘肅水利水電技術(shù)，2011，47（2）：27－28．

［6］卞建寧，邢質(zhì)斌．四川地震區(qū)三興廟滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及治理研究［J］．地質(zhì)學(xué)刊，2011，35（3）：290－295．