安徽省宿松縣長溪山村江沖滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)

金志，解會(huì)存，洪歡仁

(1.安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，蚌埠 233000； 2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，濟(jì)南 250100)

安徽省宿松縣長溪山村江沖滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)

金志1，解會(huì)存1，洪歡仁2

(1.安徽省地勘局第一水文工程地質(zhì)勘查院，蚌埠 233000； 2.山東省第一地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，濟(jì)南 250100)

在實(shí)地踏勘的基礎(chǔ)上，對宿松縣長溪山村江沖滑坡的地質(zhì)地貌條件以及滑坡體的基本特征進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在此基礎(chǔ)上，采用傳遞系數(shù)法對地質(zhì)界面(現(xiàn)狀滑面)穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算，對滑坡在不同工況條件下的穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析、評價(jià)與預(yù)測，最終提出了有效的防治措施建議。

地質(zhì)災(zāi)害；滑坡；傳遞系數(shù)法，穩(wěn)定性；分析

1 前言

江沖滑坡位于安徽省宿松縣柳坪鄉(xiāng)長溪山村江沖組，處于中、低山區(qū)坡腳處，滑坡體的巖性為殘坡積含礫粘土，散體狀結(jié)構(gòu)；滑動(dòng)面主要為粉質(zhì)粘土夾層，局部為礫質(zhì)粘土，該層底部含少量粗砂顆粒?；麦w主滑動(dòng)方向?yàn)?3°，滑動(dòng)面傾角為25°，埋深為11～18 m，呈舌形。滑坡長160 m，寬100 m，厚18 m，滑坡面積約為1.6×104m2，體積約為8.0×104m3，為小型土質(zhì)滑坡(圖1)。

根據(jù)江沖滑坡的勘查資料顯示，不斷發(fā)展的地表和房屋裂縫說明該滑坡為一經(jīng)過多次變形而形成的老滑坡，目前處于局部復(fù)活變形階段。該滑坡雖然為不涉水滑坡，但在暴雨?duì)顟B(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，一旦失穩(wěn)，危及對象多，災(zāi)情極為嚴(yán)重。據(jù)已有資料顯示，每逢暴雨，江沖滑坡曾多次出現(xiàn)滾石傷人事件，預(yù)估，該滑坡潛在經(jīng)濟(jì)損失約為1 200萬元，同時(shí)滑坡將造成較大的間接損失，并造成不良社會(huì)影響。根據(jù)危脅對象、潛在經(jīng)濟(jì)損失情況，確定江沖滑坡防治工程等級為Ⅲ級。

圖1 宿松縣長溪山村江沖滑坡

2 地形與地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

江沖滑坡位于低山區(qū)地貌單元，海拔高度300～350 m，一般坡度25°～35°之間，由于坡腳受到自然河流沖刷，使滑坡坡體形成下陡中緩上陡地形，降水量充沛，且較集中，多暴雨、大雨。復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和氣候條件為地質(zhì)災(zāi)害的形成創(chuàng)造了條件(圖2)。

圖2 滑坡工程地質(zhì)平面圖

2.2 地層巖性

區(qū)域地層屬華南地層大區(qū)南秦嶺-大別山地層區(qū)宿松-肥東-張八嶺地層小區(qū)。根據(jù)綜合地質(zhì)測繪及勘查資料，勘查區(qū)內(nèi)地表出露地層為殘坡積物粘性土，下伏基巖地層由元古界宿松群大新屋組(Pt3d)組成，地層巖性為淺灰色白云石英片巖夾白云石大理巖透鏡體。

2.3 地震概況

根據(jù)1∶300萬《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖(GB18306-2015)》，本區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期分區(qū)為1區(qū)(0.35 s)，地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)為0.05 g，相當(dāng)于原地震烈度Ⅵ度區(qū)。地震活動(dòng)不頻繁，也不強(qiáng)烈，屬于低烈度區(qū)。

2.4 水文地質(zhì)條件

2.4.1 松散巖類孔隙水

該類型地下水主要分布在區(qū)內(nèi)殘破積內(nèi)，上部為耕植土夾少量碎石，厚度0.8～1.6 m，下部為含礫粘土，厚度10.2～17.2 m。該含水層組賦水性較差，單井涌水量小于10 m3/d，該類型水主要來源于大氣降水，具有短徑流、快交替、淺循環(huán)的動(dòng)態(tài)特點(diǎn)，其水量隨大氣降水變化有較大的變幅，在豐水季節(jié)有出露，在枯水季節(jié)，水位下降，殘破積物中地下水枯干。

2.4.2 碳酸鹽巖裂隙溶洞水

該類型水分布于滑床大理巖風(fēng)化裂隙中，由白云質(zhì)大理巖組成。巖溶較發(fā)育，但多被泥質(zhì)充填，單井涌水量小于10 m3/d。該類型水主要接受大氣降水補(bǔ)給，但由于宿松地區(qū)雨季時(shí)間長，氣候濕潤，且植被覆蓋率高，該層水地下水變幅不大。

2.4.3 基巖裂隙水

該類型水分布于滑床閃長片麻巖淺表風(fēng)化的片理、裂隙中，富水性較差，單井涌水量小于10 m3/d。該類型水主要接受大氣降水補(bǔ)給，但由于宿松地區(qū)雨季時(shí)間長，氣候濕潤，且植被覆蓋率高，該層水地下水變幅不大。

地下水是導(dǎo)致斜坡滑塌的重要因子之一。一方面在地下水的作用下，巖土容重加大，同時(shí)會(huì)被軟化或溶蝕；另一方面，地下水會(huì)對巖土體產(chǎn)生靜水壓力、加大動(dòng)水壓力以及浮托力，促使巖體下滑，斜坡穩(wěn)定性下降。

2.5 工程地質(zhì)巖性

根據(jù)綜合地質(zhì)測繪及勘查資料，滑坡體組成地層主要為耕表土和殘坡積含礫粘土(圖3)?，F(xiàn)將勘查區(qū)組成滑坡體的地層巖性闡述如下：

耕植土：灰褐色，松散、含植物根系及少量風(fēng)化巖屑和云母碎片，以粘性土為主。層厚0.8～1.6 m。

①礫質(zhì)粘性土：棕紅色，可塑，含少量云母碎片，粉質(zhì)顆粒含量較高，礫石含量5%左右，一般粒徑在2～10 mm之間，最大粒徑在80 mm左右，礫石呈棱角狀，成分主要為片麻巖石英等。層厚2.1～6.5 m。根據(jù)本次取樣測試結(jié)果，該層底部水平滲透系數(shù)為7.34 E-07 cm/s～1.65 E-06 cm/s，垂直滲透系數(shù)為1.54 E-07 cm/s～5.27E-07 cm/s，該層為滑坡滑體。

圖3 滑坡工程地質(zhì)剖面圖

②粉質(zhì)粘土：灰黃色，可塑，含少量云母碎片和Fe、Mn質(zhì)侵染及風(fēng)化巖屑顆粒，干強(qiáng)度及韌性中等，局部見碎石，底部含少量粗砂顆粒。層厚1.2～1.5 m。該層為滑坡滑動(dòng)面。

②-1礫質(zhì)粘性土：棕黃色，可塑-硬塑，含少量云母碎片和Fe、Mn質(zhì)侵染，礫石含量較低一般在5%左右，一般粒徑在2～10 mm之間，最大粒徑在50 mm左右，并見顆粒狀風(fēng)化巖屑，礫石一般呈棱角狀，少量呈次棱角狀。層厚0.7～3.7 m。該層為滑坡滑動(dòng)面。

③礫質(zhì)粘性土：棕紅色，硬塑，含少量云母碎片及片麻巖風(fēng)化碎屑顆粒，礫石含量一般在30%～50%左右，一般粒徑在2～10 mm之間，最大粒徑在30 mm左右，主要為次棱角狀，磨圓度較好，成分為石英和片麻巖，級配一般。層厚1.5～6.9 m。根據(jù)本次取樣測試結(jié)果，該層頂部水平滲透系數(shù)為9.55 E-05 cm/s，垂直滲透系數(shù)為8.14 E-05 cm/s。該層為滑床。

④礫質(zhì)粘性土：棕黃色，硬塑，含少量云母碎片及砂質(zhì)顆粒，礫石含量一般在30%～50%左右，一般粒徑在2～20 mm之間，最大粒徑在70 mm左右，主要為次棱角狀，少量為棱角狀，級配一般。層厚4.8～6.8 m。該層為滑床。根據(jù)巖性結(jié)構(gòu)特征可判斷，該層后期也可能成為滑體，該層與下部基巖接觸帶也可能產(chǎn)生滑帶，形成滑坡。

3 滑坡體的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征

3.1 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)野外勘查資料，結(jié)合野外調(diào)查分析，斜坡坡體結(jié)構(gòu)大致分為4層，即：①礫質(zhì)粘性土：分布于滑坡坡面。②粉質(zhì)粘土：該層為滑坡滑動(dòng)面。②-1礫質(zhì)粘性土：該層為滑坡滑動(dòng)面。③礫質(zhì)粘性土：該層為滑床。④礫質(zhì)粘性土：該層與下部基巖接觸帶也可能產(chǎn)生滑帶，形成滑坡。推測不穩(wěn)定帶有兩處，分別為②和②-1夾層，以及④與下部基巖接觸帶(圖2)。

3.2 滑坡形態(tài)特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，本次勘查區(qū)內(nèi)山體坡向?yàn)?3°，坡度為26°～30°。整個(gè)滑坡體的巖性為耕植土和殘坡積含礫粘土，呈松散狀，滑坡基底由滑動(dòng)面下部礫質(zhì)粘性土和基巖組成?；麦w主滑動(dòng)方向?yàn)?3°，滑動(dòng)面傾角為43°，埋深為4.5～8.8 m，呈長舌形。滑坡體具有明顯的后緣，滑坡后緣壁高2.5 m,產(chǎn)狀43°∠55°?；虑熬売捎诤恿鳑_蝕引發(fā)了兩個(gè)局部崩滑，根據(jù)滑坡體的變形特征、滑動(dòng)方向等要素，前緣兩個(gè)滑坡體的物質(zhì)來源、滑體物質(zhì)組成以及地層層序等要素及形成機(jī)制大致相同，滑坡的成因相關(guān)。Ⅰ號(hào)滑坡位于斜坡西側(cè)，寬度42 m，為已發(fā)生滑動(dòng)，方量約8 400 m3；Ⅱ號(hào)滑坡位于斜坡東側(cè)，寬度約37 m，已發(fā)生滑動(dòng)，方量約5 550 m3。

滑坡體特征參見表1及圖2。

表1 滑坡特征一覽表

3.3 滑坡變形特征

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查、訪問，滑坡體具有明顯的后緣，滑坡后緣壁高2.5 m，產(chǎn)狀43°∠55°。該滑坡2013年8月出現(xiàn)過兩次較大滑動(dòng)，分別位于滑坡體兩側(cè)坡腳處。

3.4 滑坡物探解譯

為了解江沖滑坡的垂直和水平分布特征，在滑坡勘察區(qū)內(nèi)布置了7條高密度電法測線和2條視電阻率測線，其中高密度電法測線長度970 m，電極距為5 m；對稱四級視電阻率測線280 m，點(diǎn)距20 m。

根據(jù)江沖滑坡物探報(bào)告，場地地形起伏較大，場地第四系覆蓋層厚度一般為10～20 m。根據(jù)剖面各水平位置的電阻率異常，推測場地中存在一長約200 m、寬約100 m的低阻異常區(qū)。根據(jù)現(xiàn)場等地質(zhì)調(diào)查情況分析，確定該異常區(qū)為滑坡體，滑坡體厚度由西向東呈變厚趨勢，最厚處達(dá)20 m以上。

4 滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)

4.1 滑坡變形宏觀分析

根據(jù)勘查期間的調(diào)查監(jiān)測及訪問當(dāng)?shù)鼐用?，江沖滑坡近期發(fā)生過滑動(dòng)，滑坡后緣出現(xiàn)兩條拉張裂縫，并在已滑動(dòng)的坡面上發(fā)現(xiàn)多條新增橫向裂縫，說明滑坡處于劇烈變形階段，穩(wěn)定性差。

在未來的強(qiáng)降雨或連續(xù)降雨的作用下，滑坡體可能會(huì)加劇變形從而產(chǎn)生破壞，對坡體下方江沖組居民生命財(cái)產(chǎn)安全造成威脅和危害，同時(shí)還可能堵塞江沖河道。

4.2 計(jì)算模型及工況

計(jì)算目的是為滑坡穩(wěn)定性評價(jià)及防治提供依據(jù)，分析計(jì)算的荷載主要有滑坡及自重、暴雨情況下坡體完全飽水。分如下兩種工況：①工況Ⅰ：自重(天然狀態(tài))；工況Ⅱ：自重+暴雨(坡體全部飽水)。

通過系統(tǒng)分析滑坡內(nèi)軟弱帶、滑坡周界特征，巖土界面的粉質(zhì)粘土及含礫粘性土為相對軟弱帶，如果滑坡復(fù)活，則沿此軟弱帶滑動(dòng)的可能性最大，選取控制性剖面A-A′開展以上軟弱帶為滑移面在各種工況下的滑坡穩(wěn)定性計(jì)算分析(圖4)。以下是計(jì)算方法及參數(shù)的選取。

圖4 柳坪鄉(xiāng)長溪山村江沖組滑坡穩(wěn)定性計(jì)算剖面A-A′

4.2.1 計(jì)算方法

運(yùn)用傳遞系數(shù)法開展滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑推力計(jì)算。

(1) 穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算公式

其中，Rn=(Wn((1-γU)cosαn-Asinαn)-RDn)tanφn+CnLn

Tn=Wn(sinαn+Acosαn)+TDn

式中，Kf為穩(wěn)定性系數(shù)；ψj為第i塊段剩余下滑力傳遞至第i+1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)(j=i)；Wi為第i計(jì)算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)；Ci為第i條塊內(nèi)聚力(kPa)；φi為第i條塊內(nèi)摩擦角(°)；Li為第i條塊滑動(dòng)面長度(m)；αi為第i條塊滑面傾角(°)，反傾時(shí)取負(fù)值；βi為第i條塊地下水流向，一般情況下取浸潤線傾角與滑面傾角平均值(°)，反傾時(shí)取負(fù)值；A為地震加速度(單位：重力加速度g)；RDi為第i條塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面分力(kN/m)；TDi為第i條塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力(kN/m)；γw為水的容重(kN/m3)；γU為孔隙壓力比。

(2) 剩余下滑推力計(jì)算公式選擇

Pi=Pi-1×ψ+KS×Ti-Ri

其中,下滑力Ti=Wi(sinαi+Acosαi)+γwhiwLicosαisinβicos(αi-βi)

抗滑力Ri=(Wi(cosαi-Asinαi)-Nwi-γwhiwLicosαisinβisin(αi-βi))tanφi+CiLi

傳遞系數(shù)ψ=cos(αi-1-αi)-sin(αi-1-αi)tanφi

式中,Pi為第i條塊推力(kN/m)；Pi-1為第i條塊的剩余下滑推力(kN/m)；Wi為第i條塊的重量(kN)；Ci、ψi為第i條塊的內(nèi)聚力(kPa)及內(nèi)聚力(°)；Li為第i條塊長度(m)；αi為第i條塊的滑面傾角(°)；A為地震加速度(重力加速度g)；KS為設(shè)計(jì)安全系數(shù)，根據(jù)以往同類巖土體參數(shù)類比經(jīng)驗(yàn)確定。

4.2.2 參數(shù)的確定

采用如下途徑選取計(jì)算采用的巖土物理力學(xué)參數(shù)：①根據(jù)勘查試驗(yàn)結(jié)果確定；②根據(jù)以往同類巖土體參數(shù)類比經(jīng)驗(yàn)確定；③多次反復(fù)試算與實(shí)際的地質(zhì)情況對比達(dá)到基本吻合后確定。并結(jié)合類似工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行反演分析后，選取滑坡穩(wěn)定性計(jì)算巖土體物理力學(xué)參數(shù)值(表2)。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)選取表

4.3 滑坡穩(wěn)定性分析和推力計(jì)算

4.3.1 滑坡穩(wěn)定性分析成果

本次穩(wěn)定性計(jì)算分別采用了傳遞系數(shù)法，計(jì)算采用理正軟件為計(jì)算程序，計(jì)算結(jié)果如表3所示。

4.3.2 滑坡推力計(jì)算成果

滑坡推力計(jì)算中設(shè)計(jì)安全系數(shù)，考慮該滑坡的重要性及危害性，參考相關(guān)規(guī)范，選取如下：

工況Ⅰ采用：Ks=1.20；工況Ⅱ采用：Ks=1.15。

表3 江沖滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表

在穩(wěn)定性計(jì)算的基礎(chǔ)上，按照相關(guān)規(guī)范，采用傳遞系數(shù)法和上述對應(yīng)工況的安全系數(shù)，進(jìn)行滑坡推力計(jì)算。剩余下滑推力計(jì)算結(jié)果見表3。

根據(jù)對江沖滑坡災(zāi)害體穩(wěn)定性進(jìn)行判定，結(jié)果為工況Ⅰ：天然條件下為欠穩(wěn)定；工況Ⅱ：在暴雨的情況下為不穩(wěn)定狀態(tài)。江沖滑坡的穩(wěn)定性受降雨影響非常明顯，坡體含礫粘性土這種巖土結(jié)構(gòu)有利于降雨的入滲，暴雨期間，降雨極有可能沿顆粒孔隙滲入，在滑帶處富集軟化巖土體強(qiáng)度，從而降低滑坡穩(wěn)定性。

5 結(jié)語

5.1 滑坡發(fā)展趨勢預(yù)測及危害性預(yù)測

綜上所述，江沖滑坡的滑坡體為殘坡積含礫粘土，結(jié)構(gòu)松散，滑坡前緣、中部雨季有滲水現(xiàn)象，還存在殘留滑坡體的進(jìn)一步滑動(dòng)破壞現(xiàn)象。在強(qiáng)降雨的作用下，滑坡有可能復(fù)發(fā)。

江沖滑坡目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，考慮在強(qiáng)降雨的作用下，滑坡為不穩(wěn)定，可能滑動(dòng)，這將會(huì)直接影響到坡腳江沖組居民和江沖河道，其中威脅滑坡坡腳處40戶居民共計(jì)120人，根據(jù)《滑坡崩塌泥石流詳細(xì)調(diào)查規(guī)范(1∶50 000)》中關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害危害程度分級標(biāo)準(zhǔn)，危害程度分級屬大型。因此，對滑坡進(jìn)行治理很有必要。

5.2 防治方案建議

防治工程主要考慮滑坡體的穩(wěn)定性和滑坡災(zāi)害發(fā)生后的危害程度，以及對環(huán)境的影響因素和經(jīng)濟(jì)效益，對滑坡體進(jìn)行綜合有效的治理?；麦w治理方案建議如下：①斜邊底部布置抗滑樁工程；②對整個(gè)滑坡采用系統(tǒng)排水工程方案。并在滑坡坡體上布置監(jiān)測工程，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)確定是否需要對滑坡下部削坡形成的陡坎地段進(jìn)行支護(hù)，使治理更有針對性，確保坡體整體穩(wěn)定，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。

[1] 崔偉，金志，解會(huì)存，等.宿松縣柳坪鄉(xiāng)長溪山村江沖滑坡勘查報(bào)告[R].安徽水文地質(zhì)工程地質(zhì)公司.2015.

[2] 中華人民共和國國土資源部.滑坡崩塌泥石流災(zāi)害調(diào)查規(guī)范(1∶50000)(DT/0261-2014)[S].2014.

[3] 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范(GB 50330-2013)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013.

[4] 中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范(GB 50021-2001)[S].西安：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[5] 中華人民共和國國土資源部.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(DZ/T0219-2006)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

[6] 中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T0218-2006)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[7] 李東，楊華舒，周新偉.片馬鎮(zhèn)國門小學(xué)滑坡穩(wěn)定性評價(jià)及治理方案研究[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2016,27(3):7-12.

[8] 姬淑麗.安徽省池州市新龍村畈章組滑坡穩(wěn)定性分析與趨勢預(yù)測[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2016,27(1):8-12.

[9] 廖祥東，羅順林.湖北省興山縣張家坎小區(qū)巖質(zhì)滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)[J].資源環(huán)境與工程，2016,(5):712-717.

[10]李慧蘭.壩底鄉(xiāng)菜市場后山滑坡穩(wěn)定性分析與評價(jià)[J].長春工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015,(2):80-84.

STABILITY ANALYSIS AND EVALUATION OF JIANGCHONG LANDSLIDE IN CHANGXI VILLAGE,SUSONG COUNTY, ANHUI PROVINCE

JIN Zhi1，XIE Hui-cun1，HONG Huan-ren2

(1.The first institute of Hydrology and Engineering Geological Prospecing Anhui Geological Prospecting Bureau， Bengbu 233000，China； 2.No.1 institute of geology and mineral resources of Shandong province，Jinan 250100,China)

On the basis of field reconnaissance，this article analysis the geological and topographical conditions and basic characteristics of Jiangchong landslides in Changxi Village,Susong County. On this basis，the stability of geological interface(sliding surface) were calculated by transdfer coefficient.The stabilization and development trend of landslide under different conditions were analyzed，evaluated and forecasted,and the prevention measures have been put forwar.

geologicaldisasters；landslide；transfer coefficient method；stability；analysis

孫瑜(1984- )，男，重慶長壽人，碩士，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)研究。E-mail:qubo-88@163.com

1006-4362(2017)01-0007-05

2016-12-01 改回日期： 2017-01-08

P642.22

A