甘肅康縣某堆積層滑坡暴雨工況下穩(wěn)定性分析

王奇

摘要：康縣地質(zhì)環(huán)境脆弱，堆積層滑坡較發(fā)育?；路€(wěn)定性直接影響人民生命財(cái)產(chǎn)安全，本文以甘肅省康縣燕子河南岸某堆積層老滑坡為例，采用穩(wěn)定性計(jì)算與SLOPE有限元數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，分析暴雨工況下降雨入滲過程中坡體內(nèi)位移及滑坡穩(wěn)定性情況，為滑坡防治工作提供參考，具有一定的理論和實(shí)踐價(jià)值。

關(guān)鍵詞：堆積層滑坡；暴雨入滲；滑坡穩(wěn)定性；數(shù)值模擬

引言

該滑坡位于康縣燕子河流域南岸，為一老滑坡，2008年地震、2009、2013年暴雨后，該滑坡曾發(fā)生過三次不同程度的滑動(dòng)，目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，但持續(xù)降雨或地震等復(fù)雜狀態(tài)下，該滑坡不穩(wěn)定，威脅坡腳百余人生命財(cái)產(chǎn)安全。因此研究其暴雨下降雨入滲過程中坡體位移及滑坡穩(wěn)定性顯得尤為重要。

1. 地質(zhì)環(huán)境

該滑坡北靠燕子河及康碾公路；滑坡東西兩側(cè)為泥石流溝；整個(gè)滑坡由南到北階梯式下降，滑坡陡坎形成2～3級(jí)臺(tái)階，陡坎高度1m～3m，整體呈“共”字形，滑向355°?；潞缶壐叱?338.0m，前緣高程1277.0m，高差61.0m，總長約105m，寬約120m，平均厚度約8.60m，屬淺層滑坡；滑體體積約10.8×104m3，屬中型滑坡。滑體為第四系全新世殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土、第四系全新統(tǒng)殘坡積碎石土，滑體平均厚度8.60m?；瑤樗槭僚c全風(fēng)化千枚巖接觸帶，厚度約0.40m～0.60m?；瑤炼喑是嗷疑?，夾有大量角礫、塊石?；矠槟嗯柘抵薪y(tǒng)上巖組（D1 2S）含石英千枚巖、中風(fēng)化千枚巖，飽和單軸抗壓強(qiáng)度較低，為較軟巖～較硬巖?；瑤Ъ盎舱掌妶D1、2。

康縣位于揚(yáng)子板塊北緣西段，東西秦嶺褶皺帶接壤南側(cè)，甘孜—松潘褶皺帶東側(cè)的三大構(gòu)造單元銜接地區(qū)，其構(gòu)造發(fā)展受到華北板塊、揚(yáng)子板塊北緣褶皺帶和印度板塊運(yùn)動(dòng)演化的制約，是中國板塊構(gòu)造重要活動(dòng)區(qū)之一。工作區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)是在歷次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上形成。新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的基本特征，受老構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響和控制，具明顯的繼承性。主要為差異性、間歇性升降運(yùn)動(dòng)為主，表現(xiàn)為山區(qū)的強(qiáng)烈上升，河流下切形成“V”字型溝谷和河谷平原。由于勘查區(qū)附近未發(fā)現(xiàn)有斷層、褶皺等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，且距離“文—康”構(gòu)造帶尚遠(yuǎn)，因此地質(zhì)構(gòu)造對(duì)滑坡的直接影響很小。

2. 滑坡變形特征

該滑坡周界清晰，主體平面形態(tài)呈“共”字形；滑面為呈折線形，滑向355°，目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，局部已經(jīng)出現(xiàn)變形錯(cuò)動(dòng)。后壁與后緣頂部邊界明顯，后緣頂部裂縫寬2cm～3cm，長6m～8m，后緣下錯(cuò)0.3m～0.6m形成小范圍平臺(tái)。裂縫及錯(cuò)臺(tái)見圖3。

在走訪與調(diào)查中得知，由于2008年地震及2009、2013年暴雨等誘發(fā)因素，滑坡整體雖未發(fā)生大規(guī)模滑動(dòng)，但滑坡體中部高程1300m～1310m范圍出現(xiàn)一條長約30m，寬1cm～2cm的裂縫，裂縫整體走向258°；因此滑坡局部強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定系差，在連續(xù)降雨、滲透情況下易發(fā)生局部滑動(dòng)?；虑熬墫|側(cè)周界附近殘坡積層堆積區(qū)，坡度角陡，為前緣強(qiáng)變形區(qū)，發(fā)育有小型次級(jí)滑坡，為局部變形，推測(cè)因地表水滲流不均勻所致。馬刀樹明顯，局部穩(wěn)定性差，前緣東側(cè)剪出口處出露卵礫石層，雨季時(shí)有水滴滲出。因此滑坡局部強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定系差，在暴雨或連續(xù)降雨滲透情況下易發(fā)生局部滑動(dòng)。滑坡前緣西側(cè)周界處為一小型沖溝，沖溝走向近330°，至坡體中部消失，因局部滑動(dòng)，加之地表水流動(dòng)、沖蝕形成。

3. 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

因滑帶為基巖與堆積層交界面，因此根據(jù)極限平衡理論，采取折線滑動(dòng)法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性，工況選用天然、暴雨兩種工況。根據(jù)土工試驗(yàn)成果表，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，選取以下參數(shù)（表1）計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

通過計(jì)算結(jié)果可知：滑坡在天然工況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨（飽和）工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，由于滑坡所處區(qū)域?yàn)閺?qiáng)降雨多發(fā)區(qū)，結(jié)合滑坡的實(shí)際變形特征、強(qiáng)變形區(qū)變化特征及暴雨工況下的不穩(wěn)定狀態(tài)，因此暴雨時(shí)加之其他外因誘發(fā)作用下發(fā)生滑坡失穩(wěn)的可能性大。

3.2 數(shù)值模擬及趨勢(shì)預(yù)測(cè)

為探討滑坡在不同條件下不同部位的應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系及降雨入滲導(dǎo)致滑坡失穩(wěn)等變形規(guī)律，利用Geo-slope/seep軟件對(duì)滑坡主滑剖面進(jìn)行了模擬，得出了該滑坡在天然狀態(tài)和暴雨條件下兩種工況的可能破壞形式?；w土采用飽和剪強(qiáng)度參數(shù)，而地表降雨入滲深度有限，滑床土體均采用未擾動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)，天然工況下及地表降雨條件下模型見圖4、5，數(shù)值模擬結(jié)果見圖6、7。

天然狀態(tài)下，模擬結(jié)果顯示，滑坡變形位移很小，僅僅達(dá)到cm級(jí)。最大總應(yīng)力及最大剪應(yīng)變與最大位移部位一致，但是均很小。剪應(yīng)變主要集中在滑坡后緣位置。整體來看，滑坡整體變形趨勢(shì)比較小。這與穩(wěn)定性驗(yàn)算及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析結(jié)果是一致的，首先坡體相對(duì)較薄，可提供的下滑力不大，而且坡腳處比較平緩，沒有足夠的臨空條件，因此天然工況下坡體再次向下滑動(dòng)的可能性很小。

通過有限元模擬暴雨工況下，滑坡中的水分入滲以及應(yīng)力應(yīng)變情況，考慮降雨后，隨著水分入滲的過程，滑坡的位移（10cm級(jí)）、應(yīng)力和應(yīng)變特征與天然狀態(tài)有較大變化，剪應(yīng)變范圍明顯增大，并向滑體中部擴(kuò)散，滑坡的穩(wěn)定系數(shù)明顯下降，這種模擬結(jié)果表明，持續(xù)降雨對(duì)滑坡體的整體穩(wěn)定性有較大影響，滑坡有局部下滑的可能性較大。

4. 結(jié)論

（1）該堆積層滑坡位于山坡坡腳與河流窄階地的接觸地帶，地形地貌以及臨空面的空間位置決定其容易失穩(wěn)變形。

（2）該滑坡滑帶為強(qiáng)風(fēng)化千枚巖與碎石土交界處，滑帶土巖土體參數(shù)較低，在天然工況下保持穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性小。

（3）暴雨入滲不僅使得滑體巖土參數(shù)降低，更使得滑帶土參數(shù)大幅度降低。

（4）隨著暴雨的入滲，滑坡位移、應(yīng)力和應(yīng)變特征與天然工況下有明顯的變化，剪應(yīng)變范圍明顯增大并向滑體中部擴(kuò)大，導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性明顯下降，滑坡整體不穩(wěn)定，局部失穩(wěn)的可能性大。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張文棟等.燕子河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查2015年工程地質(zhì)勘查評(píng)價(jià).[J].2015.12.

[2] 王金龍等.黑山鐵礦邊坡穩(wěn)定性研究與治理實(shí)踐.金屬礦山[M].2012.05.

[3] 姜新等.坡腳開挖影響邊坡穩(wěn)定性數(shù)值模擬.凍土與地基基礎(chǔ).[M].2011.01.

[4] 王念秦，張倬元.黃土滑坡災(zāi)害研究[J].蘭州大學(xué)出版社.2004.0.

[5] 孫再南等.大冶鐵礦東露天采場(chǎng)的擴(kuò)幫工程.武鋼礦業(yè)文集[J]. 2010.08.