基于不平衡推力法的特大型滑坡群穩(wěn)定性分析和治理工程研究以貴州印江縣核桃坪滑坡群為例

王 碩，杜方哥，匡存強(qiáng)

（1. 貴州省銅仁市國土資源局，貴州·銅仁 554300；2. 貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，貴州·貴陽 550001）

基于不平衡推力法的特大型滑坡群穩(wěn)定性分析和治理工程研究以貴州印江縣核桃坪滑坡群為例

王 碩1，杜方哥2，匡存強(qiáng)1

（1. 貴州省銅仁市國土資源局，貴州·銅仁 554300；2. 貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，貴州·貴陽 550001）

印江縣杉樹鄉(xiāng)核桃坪滑坡群為自然成因的特大型滑坡，通過分析滑坡群工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)和反演計(jì)算，闡明了滑坡群的變形特征及成因，并運(yùn)用不平衡推力法和折線計(jì)算模型對(duì)滑坡群的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，得出滑坡群在天然狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，最后提出了采取搬遷工程、截排水溝、削方修坡、抗滑樁板墻、擋土墻的綜合治理措施。

地質(zhì)災(zāi)害；滑坡；穩(wěn)定性分析；不平衡推力法；災(zāi)害治理

貴州印江縣杉樹鄉(xiāng)核桃坪滑坡群由HP1、HP2兩處子滑坡構(gòu)成，直接威脅283戶1110人的生命財(cái)產(chǎn)安全?；翲P1于2014年7月18日持續(xù)性強(qiáng)降雨后部分滑體發(fā)生下滑失穩(wěn)，形成泥石流，造成前緣3棟房屋毀壞，并堵塞前緣公路；滑坡HP2自2014年7月14日持續(xù)性強(qiáng)降雨后，滑坡變形突然加劇，滑坡后緣公路發(fā)育多條裂縫，局部伴有下沉，滑坡體上房屋墻體、地面出現(xiàn)新增裂縫及裂縫加寬，大部分住房?jī)A斜或開裂嚴(yán)重成為危房。

為確保人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全，本文結(jié)合核桃坪滑坡的工程地質(zhì)條件，分析了滑坡的特征及成因，并根據(jù)勘察所獲取的巖土物理力學(xué)參數(shù)，通過不平衡推力法［1～3］計(jì)算滑坡穩(wěn)定性，并在此基礎(chǔ)上提出滑坡體的綜合治理措施。

1　工程地質(zhì)概況

1.1地形地貌

滑坡區(qū)屬侵蝕型溝谷斜坡地貌類型，地形南高北低，區(qū)內(nèi)沖溝發(fā)育?；翲P1發(fā)育于斜坡上部，滑坡范圍為一“圈椅”狀地形，滑坡所在斜坡段坡度約15°～30°，第四系覆蓋層較厚；滑坡HP2發(fā)育于斜坡中上部，該區(qū)段地形坡度約10°～20°，整體較緩，呈臺(tái)階狀，多為村民建房及耕地區(qū)，第四系覆蓋層厚，滑坡兩側(cè)為沖溝。

1.2地層巖性

滑坡區(qū)內(nèi)出露地層從上至下為：第四系（Q），為殘坡積層，巖性主要為粉質(zhì)黏土夾碎石，碎石含量約20%，碎石塊度小于5cm，碎石成分為強(qiáng)風(fēng)化頁巖，結(jié)構(gòu)較為松散，局部夾崩塌堆積體灰?guī)r孤石；志留系下統(tǒng)龍馬溪組（S1l），以灰綠色、黃綠色頁巖夾少量砂巖為主，風(fēng)化強(qiáng)烈、節(jié)理發(fā)育，巖體較破碎，巖層產(chǎn)狀為49°∠9°。

1.3地質(zhì)構(gòu)造與地震

勘查區(qū)位于印江背斜南東翼，區(qū)內(nèi)未見斷層穿過，出露巖體節(jié)理發(fā)育，巖體風(fēng)化較為強(qiáng)力，巖體較破碎，巖層產(chǎn)狀相對(duì)穩(wěn)定。地震動(dòng)峰值加速度小于0.05g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期0.35s，抗震設(shè)防烈度為小于Ⅵ度，其區(qū)域穩(wěn)定性較好。

1.4水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)位于長江流域?yàn)踅?，地下水類型為基巖裂隙水及松散層孔隙水，主要接受大氣降水及生活用水排放補(bǔ)給，就近排泄于斜坡沖溝內(nèi)或沿斜坡向坡腳排泄?；翲P1周邊出露有6個(gè)泉點(diǎn)（其中后緣3個(gè)，東側(cè)緣1個(gè)，前緣2個(gè)），勘察期間流量均在0.1～0.3L/s。

2　滑坡群特征及變形情況

2.1滑坡體特征

滑坡HP1：滑坡平面形態(tài)近視呈圈椅狀，滑坡前緣窄后緣寬，主滑方向62°，滑坡縱長220m，寬110～240m，平均寬180m，滑坡厚2～18m，規(guī)模約48萬m3，屬中型牽引式土質(zhì)滑坡，滑體為第四系松散堆積層?；潞缶夁吔缥挥谛逼露妇徑唤缣帲伦髠?cè)以微地貌沖溝為界，滑坡右側(cè)緣以山脊為界；滑坡剪出口在斜坡下部坡度陡緩交界處。

滑坡HP2：滑坡表面形態(tài)近視呈長舌形態(tài)，主滑方向40°，滑坡縱長205m，平均寬110m，滑坡厚約2～16m，規(guī)模約25萬m3，屬中型牽引式土質(zhì)滑坡?；潞缶壩挥诠芬粠В?、右側(cè)緣均以沖溝為界；前緣剪出口位于村民建房區(qū)與耕地之間陡坎處。

2.2巖土結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)天然露頭的滑動(dòng)土體及勘探（鉆探、井探）成果表明，滑體物質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾碎石、巨塊石，灰黃色、褐黃色，碎、塊石含量約20%，成分為泥巖、灰?guī)r。塊石以崩積的灰?guī)r為主，粒徑一般在1～3m，最大達(dá)10m，分選性差；滑帶土與上部滑體土物理力學(xué)性質(zhì)基本一致；滑床位于志留系下統(tǒng)龍馬溪組。

2.3滑坡的變形現(xiàn)狀

滑坡HP1：（1）滑坡后緣發(fā)育拉張裂縫，裂縫走向105°，裂縫延伸長度近100m，最大寬度2m，局部地段有明顯下錯(cuò)跡象，下錯(cuò)高度約3m；（2）滑坡前緣剪出的滑體，在暴雨混合下形成泥石流，其快速流動(dòng)并損毀前緣的房屋兩棟。

滑坡HP2：（1）滑坡后緣公路發(fā)育多條平行拉張裂縫，裂縫走向約80°，裂縫最大延伸長度約25m，最大寬度15cm，最大可視深度約20cm，且局部伴有下沉現(xiàn)象；（2）滑坡體上村民住房墻體、地面出現(xiàn)新增裂縫或裂縫加寬，大部分住房?jī)A斜或開裂嚴(yán)重成為危房。

3　穩(wěn)定性分析

3.1參數(shù)確定

（1）室內(nèi)土工試驗(yàn)

在滑坡HP1和HP2各取滑體土樣9件做室內(nèi)試驗(yàn)，結(jié)果表明：滑坡HP1滑體土天然含水量ω為19.78%，天然重度r為20.11kN/m3，飽和重度rsat為20.73kN/m3，孔隙比e為0.62，飽和度Sr為89.14%；天然快剪c值為47.69kPa，φ值為14.53°，飽和快剪c值為23.45kPa，φ值為6.18°?；翲P2滑體土天然含水量ω為25.70%，天然重度r為19.03kN/m3，飽和重度rsat為19.72kN/m3，孔隙比e為0.76，飽和度Sr為91.69%；天然快剪c值為40.08kPa，φ值為12.52°，飽和快剪c值為24.76kPa，φ值為5.88°。參照《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘察規(guī)范》，其具體參數(shù)如表1。

表1　滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)Table 1　Calculating parameter of landslide stability

（2）滑帶土參數(shù)反演

滑坡群目前整體處于欠穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)，本次分別對(duì)HP1、HP2滑帶土進(jìn)行反演。HP1、HP2各選用其主剖面為反演剖面，根據(jù)滑坡變形特征，確定反演穩(wěn)定性系數(shù)Ks=0.98。

通過HP1、HP2建立的反演計(jì)算模型［4，5］，結(jié)合不平衡推力法得到滑帶土參數(shù)（暴雨?duì)顟B(tài)）的反演成果如表2。

表2　滑坡反演參數(shù)取值Table 2　Parameter choice of back calculation

（3）坡巖土參數(shù)取值及說明

根據(jù)上述參數(shù)，結(jié)合本次勘查實(shí)際，確定本次計(jì)算滑帶土抗剪強(qiáng)度取值以經(jīng)驗(yàn)值、土工實(shí)驗(yàn)值為基礎(chǔ)，結(jié)合參數(shù)反演值，根據(jù)各值綜合確定［6～8］，見表3。

表3　滑帶土參數(shù)取值分析成果Table 3　Parameter choice of slip soil

3.2荷載及工況選取

設(shè)計(jì)工況為最不利荷載組合（同時(shí)滿足推力最大工況和剖面），滑坡區(qū)荷載主要為滑體自重+地表荷載，在強(qiáng)降水時(shí)考慮為全飽水狀態(tài)，滑帶土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)采用飽水狀態(tài)指標(biāo)。

工況Ⅰ：自重+地表荷載（天然狀態(tài)）

工況Ⅱ：自重+地表荷載+50年一遇暴雨（暴雨?duì)顟B(tài)）

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219-2006），該地質(zhì)災(zāi)害防治工程等級(jí)為Ⅰ級(jí)，工況Ⅰ設(shè)計(jì)安全系數(shù)取1.30，工況Ⅱ設(shè)計(jì)安全系數(shù)取1.15。

3.3滑坡穩(wěn)定計(jì)算及評(píng)價(jià)

根據(jù)勘察資料和分析剖面，核桃坪滑坡群HP1、HP2滑動(dòng)面為巖土接觸面，總體呈折線型，因此，穩(wěn)定性計(jì)算的數(shù)學(xué)模型選用《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T 0218-2006）中折線型滑坡穩(wěn)定性驗(yàn)算方法，利用不平衡推力法計(jì)算得出滑坡主剖面的穩(wěn)定性系數(shù)（表4）。

表4　核桃坪滑坡群穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)Table 4　Stability calculation and evaluation form

由滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果和滑坡宏觀變形分析可知，降雨是誘發(fā)滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素，其對(duì)滑坡整體穩(wěn)定性影響較大；由滑坡敏感性分析成果可知滑帶土抗剪強(qiáng)度對(duì)滑坡穩(wěn)定性較大［9，10］，而降雨又是引起滑帶土抗剪強(qiáng)度降低的關(guān)鍵因素，因此，在滑坡治理設(shè)計(jì)中要注重排水工程［11，12］，以防止雨水下滲以及雨水對(duì)坡面的沖刷作用。

4　綜合治理措施

根據(jù)穩(wěn)定性分析結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)分析，治理工程主要為：滑坡HP1采用截排水溝、削方修坡、抗滑樁板墻、擋土墻等治理措施；滑坡HP2采用搬遷工程、截排水溝、削方修坡、抗滑樁等綜合措施。

4.1搬遷工程

滑坡HP1前緣部分滑體已下滑形成泥石流沖毀3棟房屋，滑坡HP2坡體變形嚴(yán)重，滑體上大部分房屋已成危房。根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況結(jié)合地方政府意圖，將該區(qū)域共計(jì)67戶268人村民采取分散安置的方式進(jìn)行搬遷避讓，并將危房進(jìn)行拆除。

4.2截排水溝

根據(jù)滑坡穩(wěn)定性計(jì)算，滑坡HP1、滑坡HP2在天然狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且滑坡HP1前緣已局部下滑形成泥石流通道，故著重考慮滑坡體截排水設(shè)計(jì)，將外部來水截流，并將內(nèi)部?jī)?chǔ)水引流，設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度為50年一遇。

4.3削方修坡

滑坡HP1前緣及下部泥流流通區(qū)堆積體進(jìn)行平整，中上部形成的高陡錯(cuò)陡按一定坡比削坡，讓其達(dá)到自身穩(wěn)定?；翲P2厚度較大，剩余下滑力較大，多臺(tái)階多陡坎，將滑坡HP2上部分陡坎按1:1.8:1:2.5、1:3.2分層放坡，減小下部抗滑樁的設(shè)計(jì)剩余下滑力。

4.4抗滑樁、擋土板

滑坡HP1前緣設(shè)置一排樁板墻支護(hù)，共29根Ⅰ類抗滑樁、10塊鋼筋混凝土擋土板，設(shè)防水平推力為2214.07kN/ m?；翲P2前緣設(shè)置一排抗滑樁，共21根Ⅱ類抗滑樁，設(shè)防水平推力為1388.88KN/m。。

4.5公路擋土墻

滑坡HP1下部形成的泥石流通道松散堆體積較多，影響公路，因此修建一座重力式擋土墻用于該段公路邊坡支護(hù)。設(shè)計(jì)值分別為：持力層地基承載力1500kPa，抗壓強(qiáng)度690kPa，抗拉強(qiáng)度70 kPa，抗剪強(qiáng)度190 kPa，抗彎強(qiáng)度110 kPa。

5　結(jié)論

印江縣杉樹鄉(xiāng)核桃坪滑坡群為自然成因的特大型滑坡，通過分析滑坡群工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件，結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)和反演計(jì)算，闡明了滑坡群的變形特征及成因，并運(yùn)用不平衡推力法和折線計(jì)算模型對(duì)滑坡群的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)，最后提出了相應(yīng)的綜合治理措施。

（1）滑坡群總規(guī)模約73萬m3，主滑向北東，屬中型牽引式土質(zhì)滑坡，滑體物質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾碎石、巨塊石，滑床位于志留系下統(tǒng)龍馬溪組，變形特征明顯。

（2）HP1滑帶土黏聚力23.45 kPa、摩擦角16.12°，HP2滑帶土黏聚力24.60kPa、摩擦角7.48°；滑坡群在天然狀態(tài)下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下均處于不穩(wěn)定狀態(tài)；降雨是誘發(fā)滑坡發(fā)生的關(guān)鍵因素。

（3）針對(duì)滑坡群的工程勘察情況，主要采用截排水溝、削方修坡、抗滑樁板墻、擋土墻等措施治理滑坡HP1；采用搬遷工程、截排水溝、削方修坡、抗滑樁等綜合措施治理滑坡HP2。

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Stability evaluation and reinforcement of super-large-scale landslides based on the imbalance thrust force method: A case study of the Hetaoping landslides in Guizhou Province

WANG Shuo1, DU Fang-Ge2, KUANG Cun-Qiang1
（1. Bureau of Land and Resources in Tongren City， Guizhou Tongren 554300， China；
2. Institution of Geo-environment Monitoring in Guizhou Province， Guizhou Guiyang 550000， China）

The Hetaoping landslides in Yingjiang county are classed as natural super-large-scale landslides. Through analyzing the engineering geology and hydrogeological conditions， soil tests and back calculations， we expound the deformation behavior and its causes. Using the imbalance thrust force method， and a broken line calculation model to evaluate the stability， we demonstrate that it is steady when in the native state， but unstable during rainstorms. Finally， we propose the adoption of drainage ditches， slide-resistant piles， and retaining walls for reinforcement.

geological hazard； landslide； stability evaluation； imbalance thrust force method； disaster control

P642.2

A

2095-1329（2016）03-0078-04

10.3969/j.issn.2095-1329.2016.03.018

2016-04-20

2016-08-23

王碩（1989-），男，碩士，工程師，主要從事地質(zhì)災(zāi)害防治研究.

電子郵箱: 799198499@qq.com

聯(lián)系電話: 18311762275