五峰原地礦局滑坡成因及穩(wěn)定性分析

楊儉波，何鈺銘，王金波，陳 雪，金卉林

(湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，湖北宜昌 443002)

五峰原地礦局滑坡成因及穩(wěn)定性分析

楊儉波，何鈺銘，王金波，陳 雪，金卉林

(湖北省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，湖北宜昌 443002)

基于五峰原地礦局滑坡現(xiàn)狀特征及地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件，分析該滑坡的形成機(jī)制，并在此基礎(chǔ)上對該滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，認(rèn)為地形地貌與巖土體工程地質(zhì)特征組合形成的順向坡體結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生變形的內(nèi)在因素，水體入滲及人類工程活動(dòng)是誘發(fā)滑坡變形的主要外力因素等，建議采取錨索+格構(gòu)+抗滑樁等工程措施對滑坡進(jìn)行綜合治理，以確?；抡w穩(wěn)定。

滑坡成因;滑坡穩(wěn)定性;五峰

原地礦局滑坡［1］位于五峰土家族自治縣老城區(qū)。該滑坡體積19.95×104m3，屬中型巖質(zhì)順層滑坡。一旦發(fā)生整體滑移，將危及坡下儲(chǔ)運(yùn)公司、原地礦局、民房、商鋪等42戶249人的生命財(cái)產(chǎn)安全，因而有必要對該滑坡的成因及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，為防治工程提供依據(jù)。

1 滑坡現(xiàn)狀

滑坡位于天池河?xùn)|岸，西向斜坡中下部。該滑坡為一巖質(zhì)滑坡，滑坡平面形態(tài)為半圓形，主滑方向301°，縱剖面略呈階狀，總體地形坡度25°～30°，局部呈臺(tái)坎狀;前緣至坡腳，高程595～600 m，后緣至斜坡陡緩轉(zhuǎn)折處，高程672 m，滑坡體縱長210 m，橫寬190 m，面積3.99×104m2，均厚5 m，總體積19.95×104m3。

滑坡體南側(cè)為耕植土覆蓋，厚3～5 m。地面變形特征不明顯，其邊界以沖溝為界，為季節(jié)性干溝，溝底基巖出露;滑坡體中部基巖出露，滑體沿軟弱夾層臨空面剪出，多處可見滑體和滑床基巖;滑坡體北側(cè)為填土覆蓋，厚0.5～0.8 m。地面變形特征不明顯，其邊界以右側(cè)突出地形為界;滑坡前緣邊界明顯，為修路建房開挖后形成的陡坎，滑體沿軟弱夾層形成剪出口;滑坡體后緣發(fā)育有裂縫，局部可見0.5～1.5 m高的陡坎［2］(圖1、圖2)。

2 滑坡地質(zhì)特征

2.1 地質(zhì)構(gòu)造條件

五峰縣城地處近東西向褶皺帶長樂坪背斜西翼，五峰縣城內(nèi)呈現(xiàn)為單斜構(gòu)造，地層傾向北西，傾角20°～52°，區(qū)內(nèi)未見大規(guī)模斷裂發(fā)育，但構(gòu)造裂隙十分發(fā)育，瘤狀灰?guī)r中主要裂隙有:①355°∠76°;② 118°∠53°;③80°∠25°。密集的構(gòu)造裂隙為巖質(zhì)斜坡的變形破壞創(chuàng)造了良好的構(gòu)造條件，一方面使巖體周界沿構(gòu)造裂隙面呈折線狀剪切追蹤形成滑坡邊界，另一方面為地下水活動(dòng)運(yùn)移提供通道，為滑坡變形發(fā)展創(chuàng)造條件。

圖2 原地礦局滑坡1－1'縱剖面圖Fig.2 1－1'longitudinal profile of landslide in former Geology and Mineral Resources Bureau

2.2 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)為順向坡，且具下陡上緩的特點(diǎn)，降水所形成的地表徑流緩慢，入滲量相對較大，入滲地下水沿層面徑流，利于層間巖溶發(fā)育。O2b地層中所夾多層瘤狀泥質(zhì)灰?guī)r，其可溶性較差，在其與灰?guī)r接觸層，層間溶蝕裂隙極為發(fā)育。溶洞一般順層展布，垂向落水洞將各順層發(fā)育的溶洞相互溝通，形成貫通性較好的巖溶管道網(wǎng)絡(luò)。巖溶的發(fā)育，尤其是層間溶蝕裂隙的發(fā)育，不僅為地下水運(yùn)移、匯集提供了良好通道，也為巖質(zhì)滑坡滑移破壞創(chuàng)造了條件。

在滑坡中部發(fā)育一季節(jié)性小沖溝，滑坡中上部鴉來公路內(nèi)側(cè)修建有排水溝，地表水沿排水溝匯入天池河。

2.3 工程地質(zhì)條件

2.3.1 滑體

滑體物質(zhì)主要由碎塊石土層、塊裂巖等組成。受多期次滑移破壞影響，滑體物質(zhì)分布具有一定的規(guī)律性，其表層為含碎塊石土，下部為滑移碎塊石、塊裂巖。碎塊石土結(jié)構(gòu)較松散，土石比9∶1～8∶2，緩坡平臺(tái)及滑坡中部洼槽塊石含量較少，塊徑較小，滑坡外突的山咀及地形陡緩相交地段塊石含量較高，塊石(瘤狀灰?guī)r及泥質(zhì)灰?guī)r)大小混雜，其塊徑一般0.4～1.5 m，大者達(dá)10 m以上，塊石有架空現(xiàn)象，鉆孔揭露此層厚一般5～6 m，近后緣平臺(tái)處略厚?；轮猩喜考昂缶壍貛в捎诨瑒?dòng)位移小，受力較弱，灰?guī)r塊石產(chǎn)狀基本保持不變。巖體在滑移過程中遭受強(qiáng)烈的擠壓及拉裂破壞，多呈碎塊狀，雜亂無章，局部反翹，巖塊間偶見滑移擠壓撞擊產(chǎn)生的擦痕和刻槽。

2.3.2 滑床

滑床由O2b灰色瘤狀灰?guī)r組成，滑面主要呈線型，滑床傾角304°∠27°。瘤狀灰?guī)r中等溶蝕風(fēng)化，中厚層—厚層狀構(gòu)造，屬堅(jiān)硬—半堅(jiān)硬層狀工程地質(zhì)巖類，強(qiáng)度較高。據(jù)勘查鉆孔資料，滑床巖性較單一，主要為瘤狀灰?guī)r，巖芯一般呈長柱狀，整體質(zhì)量較好，溶蝕現(xiàn)象較弱，偶見溶孔，未見卡鉆、掉鉆等現(xiàn)象，未鉆探到溶洞現(xiàn)象。

2.3.3 滑帶

滑帶主要由遭受剪切滑動(dòng)擠壓揉皺的泥質(zhì)頁巖及灰黃—褐黃色粉質(zhì)粘土組成。泥質(zhì)頁巖多呈撓曲的頁片狀，滑面局部有溶蝕裂隙，深度一般為5～10 cm，有粘土充填，結(jié)構(gòu)密實(shí)細(xì)膩。該軟弱夾層和層間裂隙的粘土構(gòu)成了原地礦局滑坡的滑帶(面)，呈可塑—軟塑狀，具有極弱的透水性和較強(qiáng)的親水性，泥化程度較高?；瑤撂赜械奈镔|(zhì)組成及物性特征表明，當(dāng)大氣降水入滲滑帶土后使其飽水時(shí)，會(huì)導(dǎo)致其軟化、泥化，力學(xué)強(qiáng)度急劇降低。

3 滑坡成因

根據(jù)滑坡的性狀特征與變形特點(diǎn)分析，影響滑坡穩(wěn)定性的因素可分為內(nèi)在因素與外部因素兩類。內(nèi)在因素與滑坡區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件及自身特點(diǎn)有關(guān)，主要包括滑坡區(qū)地形地貌條件與滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)條件以及坡體植被覆蓋程度等;外在因素主要有水作用及人類工程活動(dòng)等。

原地礦局滑坡目前已產(chǎn)生明顯變形破壞，其影響因素主要有:

3.1 地形因素

滑坡區(qū)坡度較陡，前緣多形成陡坎，局部高度達(dá)5～8 m以上，具備臨空條件，為滑坡的變形發(fā)展提供了良好的地形條件。

3.2 地質(zhì)因素

滑坡區(qū)地層以奧陶系寶塔組(O2b)瘤狀灰?guī)r夾泥質(zhì)頁巖為主，巖層傾向與坡向一致，構(gòu)成順向坡體結(jié)構(gòu)，且?guī)r體中裂隙發(fā)育。這種順向坡體結(jié)構(gòu)與特定的構(gòu)造(裂隙)部位利于滑坡邊界與滑面的形成，在其它不利因素作用下，易沿巖層面產(chǎn)生滑移破壞。

3.3 水的作用

五峰地處長江流域暴雨中心地帶，強(qiáng)降雨頻繁。地表水及降雨入滲后坡體內(nèi)地下水位迅速升高，致使裂隙水壓力隨之升高，巖土體由于飽水而重度增加，同時(shí)降水入滲還使泥質(zhì)頁巖夾層飽水后軟化、泥化，力學(xué)強(qiáng)度降低，在臨空良好條件下易造成失穩(wěn)變形?；聟^(qū)變形主要發(fā)生于汛期雨季，說明水的作用是滑坡變形的主要誘發(fā)動(dòng)力因素。

3.4 人類工程活動(dòng)

人類工程活動(dòng)對滑坡穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)為城區(qū)建設(shè)中在坡體前緣、中部切坡、填方等，人工切坡形成高陡邊坡，破壞了斜坡的原始平衡狀態(tài)，同時(shí)大量的房屋建設(shè)增加了坡體荷載，使坡體穩(wěn)定性進(jìn)一步降低;開墾耕種使斜坡土體松散，導(dǎo)致樹木減少，坡體裸露，降低了抗沖蝕能力和局部穩(wěn)定性，增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量，對斜坡整體和局部穩(wěn)定性均產(chǎn)生了不利影響。

根據(jù)滑坡變形破壞特征綜合分析，地形地貌與巖土體工程地質(zhì)特征是產(chǎn)生變形的內(nèi)在因素，水體入滲及人類工程活動(dòng)是誘發(fā)滑坡變形的主要外力因素。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

4.1 宏觀地質(zhì)定性分析

原地礦局滑坡為順層巖滑，主要是沿軟弱層面產(chǎn)生的順層滑移?；陆谥饕孕》秶叭浠褳橹鳎渖喜科旅嬗芯徠缕脚_(tái)，利于降水入滲，滑坡前緣臨空面高陡，且為順向坡，為滑坡變形發(fā)展提供了良好地質(zhì)、地形條件。

滑坡處于蠕滑階段，在強(qiáng)降雨作用下地下水位將迅速上升，動(dòng)、靜水壓力增大，同時(shí)軟化、泥化軟弱夾層，降低其抗剪強(qiáng)度，在累進(jìn)性破壞作用下，自下而上發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大，從而牽引上部巖土體滑動(dòng)，存在整體滑動(dòng)的可能，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 理論定量計(jì)算

4.2.1 計(jì)算參數(shù)

通過反演分析、室內(nèi)試驗(yàn)成果，結(jié)合工程實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行綜合分析確定計(jì)算參數(shù)，見表1。

4.2.2 計(jì)算方法

本次穩(wěn)定性計(jì)算方法按《滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T0218—2006)》推薦方法，1-1'、2-2'、3-3'剖面為沿基巖軟弱夾層面產(chǎn)生的滑移變形，計(jì)算方法采用單一平面極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

式中:Kf為穩(wěn)定系數(shù);W為滑體的重量(kN/m);A為地震加速度(重力加速度g);U為沿滑面揚(yáng)壓力;V為后緣裂隙靜水壓力;L為滑帶長(m);γw為滑體重度;α為滑面的傾角(°);φ為滑面的內(nèi)摩擦角(°)。其中，后緣裂隙靜水壓力 V=1/2γwH2;沿滑面揚(yáng)壓力 U= 1/2γwLH。

表1 原地礦局滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)一覽表Table 1 Schedule of calculation parameters of landslide stability in former Geology and Mineral Resources Bureau

4.2.3 計(jì)算工況

本次穩(wěn)定性計(jì)算工況、荷載組合選用以下2種工況進(jìn)行計(jì)算。工況1:自重(天然工況);工況2:自重+ 20年一遇暴雨(飽和工況)。

4.3 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

通過定性分析和穩(wěn)定性計(jì)算分析，在天然工況下，原地礦局滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨工況下處于基本—欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲(chǔ)備不足，存在整體滑移變形的可能(見表2)。穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果與宏觀地質(zhì)分析結(jié)果基本吻合，變形均產(chǎn)生于強(qiáng)降雨期間，表明大氣降水對滑坡變形起到?jīng)Q定性的促進(jìn)作用?；率Х€(wěn)方式為滑坡前緣先啟動(dòng)，然后逐次牽引中上部巖土體產(chǎn)生變形破壞。

表2 原地礦局滑坡穩(wěn)定性計(jì)算一覽表Table 2 Schedule of stability calculation of landslide in former Geology and Mineral Resources Bureau

5 結(jié)論與建議

(1)根據(jù)滑坡變形破壞特征綜合分析，地形地貌與巖土體工程地質(zhì)特征組合形成的順向坡體結(jié)構(gòu)是產(chǎn)生變形的內(nèi)在因素，水體入滲及人類工程活動(dòng)是誘發(fā)滑坡變形的主要外力因素，其中工程切坡應(yīng)是一類導(dǎo)致坡體變形破壞的主控因素。

(2)通過定性分析和穩(wěn)定性計(jì)算分析，在天然工況下，原地礦局滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨工況下處于基本—欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲(chǔ)備不足，存在局部或整體滑移的可能。坍滑體主要分布在滑坡區(qū)中部顯然與切坡卸荷有關(guān)。

(3)根據(jù)滑體結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定現(xiàn)狀及其主要影響因素，建議采取錨索+格構(gòu)+抗滑樁等工程措施對滑坡進(jìn)行綜合治理，以確?；抡w穩(wěn)定。

［1］楊宜軍，楊儉波.湖北省五峰土家族自治縣原地礦局滑坡防治工程設(shè)計(jì)［R］.宜昌:湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，2013.

［2］林宗元，王長科.簡明巖土工程勘察設(shè)計(jì)手冊(上下冊)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

(責(zé)任編輯:陳姣霞)

Analysis of Genesis and Stabilty of Landsldie in Former Geology and Mineral Resource Bureau in Wufeng

YANG Jianbo，HE Yuming，WANG Jinbo，CHEN Xue，JIN Huilin
(Hydrogeological＆Engineering Geological Reconnaissance Institute of Hubei Province，Yichang，Hubei 443002)

Based on present features，geological structure，hydrogeology and engineering geological conditions of landslide，the paper analyzes formation mechanism.On the basis of analysis and evaluation of landslide stability，the paper holds that Structure of consequent slope body is the internal factor of deformation，water infiltration and human engineering activities are the main factors inducing the deformation of landslides.

landslide genesis;landslide stability;Wufeng

P642.22

:A

:1671－1211(2015)06－0871－04

10.16536/j.cnki.issn.1671－1211.201506023

2015－08－26;改回日期:2015－09－25

楊儉波 (1973－)，男，工程師，巖土工程專業(yè)，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)勘查、設(shè)計(jì)工作。E－mail:765774032@qq.com

數(shù)字出版網(wǎng)址:http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1736.X.20151016.1724.008.html數(shù)字出版日期:2015－10－16 17:24