彭陽縣王溝滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性分析

劉春虎

摘 要：2005年7月8日，寧夏彭陽縣紅河鄉(xiāng)王溝發(fā)生黃土滑坡，由于地質災害氣象風險預警和群測群防措施到位，人員均已撤離，未造成人員傷亡。本文通過對寧夏彭陽縣王溝滑坡的野外調查、數(shù)值計算等工作，總結了該滑坡的工程地質特征及發(fā)育特征，分析了滑坡滑動的成因機制，并采用有限元軟件對滑坡穩(wěn)定性進行了分析。結果表明：王溝滑坡屬于典型的黃土層內滑坡，其形成是人類工程活動與降雨共同作用的結果。滑坡在天然狀態(tài)下處于極限平衡狀態(tài)，滑后處于穩(wěn)定狀態(tài)。

關鍵詞：發(fā)育特征；穩(wěn)定性；滑坡

中圖分類號： P694 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）34-97-3

0 引言

2005年6月底，一場持續(xù)近10天的降雨使彭陽縣紅河鄉(xiāng)王溝組堡子洼山體出現(xiàn)拉張裂縫，至7月8日時，王溝斜坡頂部下錯并推擠下部土體，造成土體剪切破碎致使整個坡體發(fā)生滑坡。此次滑坡摧毀平房7間126m2，磚木瓦房5間90m2，窯洞6孔，牛棚3棟180m2，部分農田和農作物被毀。該滑坡早在2001年的地質災害隱患排查中就發(fā)現(xiàn)后緣出現(xiàn)裂縫，后被國土部門列為地質災害隱患點進行日常監(jiān)測。發(fā)生滑坡前，由于當?shù)卣蛧敛块T防災意識強、措施到位，及時轉移受滑坡威脅的群眾，因此未造成人員傷亡。此次滑坡成功預報，成為寧夏地質災害預警預報成功的典范。國土部門將滑坡過程完整的視頻記錄下來，為日后的地質災害防治和研究提供了條件。

本文在收集資料、野外調查、工程勘查等工作的基礎上，對王溝滑坡的基本特征、形成機理以及穩(wěn)定性進行了研究，以期對同類滑坡的防災減災提供啟示。

1 工程地質背景

王溝滑坡位于彭陽縣王溝鄉(xiāng)紅河侵蝕岸的高陡黃土斜坡上，屬于寧南黃土丘陵地質災害高易發(fā)區(qū)。近年來，受極端氣候的影響，災害性天氣增多，導致該地區(qū)地質災害多發(fā)。受構造運動、河流侵蝕以及人類工程活動等多種因素影響，滑坡所在地區(qū)溝谷切割強烈，地形較為破碎。黃土梁呈長條狀展布，梁頂較平緩，南坡和西坡較陡。

王溝地區(qū)發(fā)育的地層主要為第四系黃土，由新到老依次為晚更新統(tǒng)黃土（Qp3）和中更新統(tǒng)黃土（Qp2）。晚更新統(tǒng)黃土出露面積較大，厚度約10-20m，巖性主要為土黃色粉砂質黃土，孔隙大、垂直節(jié)理和蟲孔發(fā)育，結構疏松；中更新統(tǒng)黃土為棕黃色粉砂質黃土，無層理發(fā)育，較晚更新黃土致密、堅硬。

滑坡區(qū)大地構造位于鄂爾多斯盆地西緣裂陷帶之彭陽沖斷帶，屬古生界隆起—“南北古脊梁”的東側，彭陽-紅河斷裂自該區(qū)附近穿過，為一條逆斷層，斷面傾向西，傾角70°。且在斷裂帶附近，有頻繁的小震級地震活動，地震動峰值加速度為0.15g。

2 滑坡基本特征與變形破壞模式

2.1 滑坡基本特征

野外調查發(fā)現(xiàn)，王溝滑坡后壁非常清晰，呈明顯的圈椅狀，坡頂至坡腳高差約80m，坡體總體坡度為35°?；麦w長約85m，寬約100m，厚度約5m，平面面積約10600m2，滑坡體體積約53000m3，滑向為北東。從滑面性質看，屬典型的黃土層內滑坡。王溝滑坡平、剖面如圖1。

由探槽揭露（圖2）顯示，滑體上部為粉砂質黃土，其下部為粉砂質粘土，滑坡體及附近無新近系紅層出露。滑坡體受到擠壓，塑性變形明顯?；灿赏砀陆y(tǒng)黃土（中后部）和中更新統(tǒng)黃土（前部）組成?；禄瑒用娉什灰?guī)則的折線型，滑帶主要由粉砂質黃土和粉砂質粘土組成，主要呈軟塑狀，局部呈流塑狀。

2.2 滑坡變形破壞模式

由于王溝斜坡邊緣受近垂直的最大主應力影響，坡頂出現(xiàn)拉張裂縫。由于裂縫的存在，在破壞土體連續(xù)性的同時，不斷地向坡體深部發(fā)展。而位于坡體中部的黃土，在高傾角壓剪應力的作用下，在坡腳處產生應力集中，不僅使土體的強度由峰值強度降低到殘余強度，而且土體損失的抗剪阻力傳遞附加于其周圍最大剪應力方向的黃土體上，引起該方向的應力集中，造成土體破壞，最終導致沿該方向的潛在滑動面的形成。在持續(xù)降雨作用下，斜坡土體飽和，容重增大，滑動面附近土體受雨水滲入，抗剪強度降低，地表水下滲，地下水位上升，產生靜、動水壓力。在水-土相互作用效應下，斜坡前緣局部產生拉張裂縫，并發(fā)生剪切破壞出現(xiàn)滑動；由于斜坡中前部局部蠕滑，致使后緣拉張裂縫迅速與潛在滑面貫通，斜坡在自重和潤滑作用下產生滑動。

3 滑坡形成原因分析

在滑坡發(fā)生前，初始斜坡較陡，其下有6戶居民，斜坡坡面形態(tài)整體為折線形，斜坡頂部較陡，坡度約60°，中部相對較緩，坡度約30°，坡腳處因開挖窯洞等不合理的人類工程活動形成近10m的陡坎（圖3）。斜坡主體均由第四系黃土組成，上部為晚更新統(tǒng)黃土、下部為中更新統(tǒng)黃土，斜坡結構屬于黃土單一結構。由于斜坡頂部地勢較平緩，且經(jīng)過工程活動改造，形成有利的積水條件。

在2001年的地質災害隱患排查中就發(fā)現(xiàn)王溝斜坡存在滑坡隱患。當時王溝斜坡頂部發(fā)育拉張裂縫，其形成的直接原因主要為斜坡前緣開挖坡腳和坡頂處不合理的人類工程活動。2005年6月底一場連續(xù)近10天的強降雨下，王溝斜坡頂部拉張裂縫不斷擴展，給降雨入滲創(chuàng)造了非常有利的空間條件。中更新黃土相對隔水，在二者接觸部位形成相對飽水帶，不僅使土體的容重增加，甚至黃土在受到孔隙水壓力后其抗剪強度迅速減小，在坡體中部出現(xiàn)局部剪切變形和破壞。隨著降雨入滲，水的靜水壓力和動水壓力作用使土體引起劈裂擴展和位移，滑動面進一步加深貫通。坡體在自重和潤滑作用下，從下部軟弱面剪出，上部土體由于下部失去支撐，坡體向下快速滑動形成滑坡。屬于牽引-拉裂-局部剪切-整體突滑的變形破壞模式。

4 滑坡穩(wěn)定性分析

傳遞系數(shù)法是在邊坡穩(wěn)定性分析中最常用的一種分析方法。本文在綜合考慮滑坡區(qū)內影響滑坡穩(wěn)定性的各種因素，利用GEO-SLOPE軟件采用不平衡推力傳遞系數(shù)法，對滑坡不同工況進行了定量計算。以I—I剖面作為計算剖面，從而對王溝滑坡穩(wěn)定性進行分析。

計算參數(shù)以室內試驗為基礎，同時結合參數(shù)反演結果和類比當?shù)鼗禄瑤翈r土力學參數(shù)進行選取。

容重指標選?。禾烊粻顟B(tài)條件下取其天然容重的加權平均值；地下水位以下土體取其浮容重的加權平均值。

抗剪強度指標選取：以各鉆孔滑帶土天然狀態(tài)和飽水狀態(tài)下的直剪試驗加權平均值來確定（表1）。王溝滑坡穩(wěn)定性驗算結果見圖3、圖4和表2。

由穩(wěn)定性計算結果可知：滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.042；在飽和狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為0.911，處于不穩(wěn)定狀態(tài)?；笤谔烊粻顟B(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，當降雨達到飽和狀態(tài)時，穩(wěn)定性明顯降低，但總體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。因此，該滑坡近期在雨季復活的可能性較小。

5 結論

①王溝滑坡在有地的地形條件、軟弱的土體、持續(xù)的降雨及不合理的斜坡開挖等條件共同作用下形成的。其中，持續(xù)的降雨入滲是滑坡的主要誘發(fā)因素。

②王溝滑坡屬于牽引-拉裂-局部剪切-整體突滑的變形破壞模式。其是在持續(xù)降雨過程中水-土相互作用的結果。

③采用極限平衡法計算滑坡的穩(wěn)定性，得出滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，滑后處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，且該滑坡近期在雨季復活的可能性較小。

參 考 文 獻

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