紅層地區(qū)某滑坡穩(wěn)定性分析及成因機制研究

孫維兵

[摘要]該論文對某紅層地區(qū)滑坡的變形特征和穩(wěn)定性及影響因素進行研究，得出降雨是控制滑坡變形的主要因素。進而對滑坡的成因機制進行了研究，為其他類似工程提供了一定的借鑒作用。

[關鍵詞]紅層 滑坡 成因機制

[中圖分類號] P642.22 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-218-2

研究滑坡位于川中丘陵地區(qū)，地勢西北高、東南低，平均海拔400-550m。滑坡坡面傾向37°，平面大體呈圈椅狀。滑坡縱長（北西-南東方向）長約150m，橫長（北東-南西方向）長100～180m，平均厚度約7m，總方量約14.7×104m3，屬于中型土質滑坡。

1滑坡基本特征

1.1地形地貌及滑坡形態(tài)特征

滑坡所處區(qū)域的地貌為構造侵蝕中丘，巖石主要為泥巖，經侵蝕后形成的山丘頂部渾圓，山脊寬緩。高差不大，海拔390～450m，相對高差60m左右。山坡較緩，平均30°左右。滑坡所在山坡下部為一高約10m的陡坎，坡度約60°；中部比較平緩，約15°；上部也比較陡，坡度約40°。該邊坡為典型的下陡中緩上陡地形，具備了易產生滑坡的地形地貌特點。

1.2地層巖性及結構特征

滑坡區(qū)主要出露巖性為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組下段（J3p2）和第四系殘坡積土（Q4el+dl）。

滑體為第四系殘坡積物，由粉質粘土夾砂巖塊碎石組成，厚度4～15m。塊石含量10～25%，碎塊石外形呈棱角狀、次棱角狀，部分碎塊石可用手捏碎，部分砂巖碎塊石已完全風化，呈砂狀，厚度1.0～5.5m（圖2）。

滑床為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組上段（J3p2）泥巖和砂巖互層，巖層產狀120～150°∠2～5°。

滑帶為第四系殘坡積物與下伏基巖的接觸面，基覆面上的紫紅色粉質黏土，由于長期處于地下水活躍帶，呈軟塑狀。

2滑坡穩(wěn)定性計算

滑坡穩(wěn)定性計算的方法有很多種，主要可分為極限平衡法和彈塑性理論法。其中極限平衡法是目前工程上使用最多、最成熟的方法，主要包括瑞典條分法（Fellenius，1927、1936）、Bishop法（Bishop，1995）、Janbu法（Janbu，1968）、Sarma法（Sarma，1979）和傳遞系數(shù)法等[26]。本計算采用傳遞系數(shù)法，其優(yōu)點在于借助于滑坡結構特征分析及剩余推力計算，可以獲得任意形狀滑動面在復雜荷載作用下的推力，并且計算簡捷。

2.1參數(shù)選取

本次計算通過工程類比，并結合經驗數(shù)值，最終確定各項計算參數(shù)入表1所示。

2.2計算剖面和工況選取

計算選取3個剖面，即主滑剖面（A-A′）、南東塊剖面（B-B′）和北西塊（C-C′）剖面，如圖1所示。

計算滑坡穩(wěn)定性的時候未考慮地震對滑坡的影響。根據(jù)滑坡在各種因素影響下的變形情況，擬采用以下3種工況。

工況1：自重工況，不考慮水的影響；

工況2：自重+地下水工況，考慮在雨季降雨一段時間后，滑坡體中有一定的地下水位，水面以上沒有水的影響，水面以下土體處于飽和狀態(tài)；

工況3：自重+暴雨工況，考慮滑坡體處于全飽水狀態(tài)。

2.3穩(wěn)定性計算及結果分析

計算得出的各剖面和工況的穩(wěn)定系數(shù)如表2

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218-2006），滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分見表3。據(jù)此，對滑坡各剖面在3種工況下的穩(wěn)定性進行評價，結果見表4。

從計算結果可以看出，滑坡各剖面在天然工況下都是穩(wěn)定的。剖面A-A′和剖面B-B′在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，容易發(fā)生滑動；在工況2下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，即基本穩(wěn)定，若增加額外負載，可能會發(fā)生滑動。剖面C-C′在各種工況下都處于穩(wěn)定狀態(tài)，若無附加荷載，不易發(fā)生滑動。

在此基礎上，3種工況分別取安全系數(shù)1.15、1.1、1.05，計算滑坡末塊是否存在剩余下滑力，結果見表5。

從表5可看出，滑坡在這3種工況下基本不存在剩余下滑力。但實際情況下若考慮其它影響因素，比如人類活動和地震等，滑坡可能存在剩余下滑力，并發(fā)生變形甚至滑動。

3滑坡成因機制分析

根據(jù)對滑坡穩(wěn)定性因素的分析和滑坡穩(wěn)定性計算，降雨是導致滑坡變形的主要因素。從滑坡變形特征來看，其變形破壞模式為蠕滑-拉裂。認為降雨致滑坡變形經歷了經歷4個階段，即降雨致滑坡物理力學性質降低階段→滑坡差異性變形階段→滑坡加速變形階段→滑坡整體滑動。

滑坡區(qū)地下水的主要補給來源是大氣降水，降雨導致滑坡體內水文地質條件改變，是滑坡穩(wěn)定性大幅降低的根本原因。這種水文地質條件的改變主要體現(xiàn)在：地下水補給量大幅增加；坡體內地下水量劇增，地下水位明顯抬高；形成地下水徑流。其結果直接導致滑坡體穩(wěn)定性降低，作用機理包括物理作用、力學作用和化學作用。

（1）物理作用：一方面，滑坡體含水率增加，巖土軟化，其粘聚力和內摩擦角降低。另一方面，水充滿土中空隙，使滑坡體自重增加。

（2）力學作用：力學性質的作用主要體現(xiàn)在動水壓力和靜水壓力兩個方面。其一，雨水入滲和地下水滲流產生動水壓力，增加坡體的下滑力。其二，雨水入滲使孔隙水壓力增加，有效應力減小，并產生向上的浮托力，導致滑坡體的下滑力增加，粘聚力減小。當考慮水的影響時，滑坡的剩余下滑力會大大增加.

（3）化學作用：主要有溶解作用、水解作用、水合作用、氧化-還原作用、酸性腐蝕、化學沉淀、離子交換等作用形式。其過程復雜，本文不做分析。

參考文獻

[1]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理[M].北京：地質出版社，1997

[2]陳興梅.四川紅層成分分析及成因解釋[J].四川建筑，2009：29

[3]陳國華，何維彬，朱志剛. 滑坡穩(wěn)定性評價方法對比研究[A]. 第三屆全國巖土與工程學術大會論文集[C].

[4]陳積普.水巖化學作用過程及其對滑坡孕育的貢獻[D].云南：昆明理工大學.2006.