陳家?guī)r滑坡形成機制及穩(wěn)定性分析

何學(xué)勇

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陳家?guī)r滑坡形成機制及穩(wěn)定性分析

何學(xué)勇

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局109地質(zhì)隊，成都 610100）

西南地區(qū)堆積層斜坡眾多，在降雨等誘發(fā)因素下，發(fā)育有大量規(guī)模較小的淺層堆積層滑坡，威脅到廣大人民的生命財產(chǎn)安全。該文以陳家?guī)r滑坡為典型，分別介紹了殘坡堆積層滑坡和崩滑堆積層滑坡的地質(zhì)災(zāi)害特征，分析了其變形機制和影響因素，并提出了相應(yīng)治理措施，以期為同類型滑坡災(zāi)害的勘查治理提供參考。

滑坡；形成機制；穩(wěn)定性；陳家?guī)r

西南地區(qū)山地眾多，夏季降雨集中，易形成大量小型淺層堆積層滑坡，此類滑坡雖然單個規(guī)模不大，但普遍分布于西南片區(qū)丘陵及山區(qū)地帶，滑體以第四紀(jì)覆蓋層為主等特點，其中殘坡堆積層滑坡和崩滑堆積層滑坡占了很大的比重，對廣大人民群眾的生命財產(chǎn)安全威脅性較大，應(yīng)當(dāng)引起高度重視。

陳家?guī)r滑坡是一處典型的小型淺層堆積層滑坡，具有坡體結(jié)構(gòu)松散、大孔隙性、透水性強等特征，其內(nèi)部發(fā)育兩處局部變形，根據(jù)斜坡的坡體結(jié)構(gòu)、變形特征及空間分布，將滑坡劃分為2個滑坡（H1：殘坡堆積層滑坡；H2：崩滑堆積層滑坡）。

1 滑坡區(qū)概況

2012年7月7日，由于罕見強降雨的誘發(fā)作用，四川省閬中市木蘭鄉(xiāng)廟子巖村陳家?guī)r斜坡的堆積體開始沿基覆界面發(fā)生滑動。滑坡于次日晚間變形加速，滑坡前部和后部變形強烈，滑坡中部變形相對較弱，致使后緣進(jìn)村公路塌陷隆起，前緣推移、局部滑塌，中部裂縫發(fā)育、電線桿倒塌，直接威脅到坡腳居民（10余戶，50余人）和過往行人車輛（坡腳有省道S302穿過）的安全。在暴雨等不利因素作用下，滑坡將進(jìn)一步變形甚至產(chǎn)生整體失穩(wěn)，預(yù)計造成直接經(jīng)濟損失近500萬元。

滑坡區(qū)屬中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，雨量充沛，多年平均年降水量為998.5mm，夏季雨水集中，6~8月平均降水量在450mm以上，占全年降水量的40%~50%。

區(qū)內(nèi)地貌類型為低山淺丘地貌，斜坡坡頂高程450m，坡腳水庫水位380m，相對高差約70m?；麦w后緣高程440m，相對高差約24m，滑坡區(qū)整體呈臺階狀地貌，縱向上呈上陡下緩，整體坡度約24°，局部為公路內(nèi)側(cè)開挖及外側(cè)填方形成的陡坎。

區(qū)內(nèi)地層由老至新主要為白堊系下統(tǒng)白龍組（K1b）、殘坡積層(Q4el+dl)和崩滑堆積層(Q4col+del)?；聟^(qū)附近有基巖出露，巖性為中風(fēng)化砂巖及泥巖，產(chǎn)狀近水平，透水性較差。

滑坡區(qū)屬川中褶皺帶，區(qū)內(nèi)斷層不發(fā)育，褶皺寬緩，地層產(chǎn)狀近水平?；聟^(qū)內(nèi)砂巖發(fā)育兩組斜交于坡面的裂隙，垂直于巖層面。泥巖干裂紋較發(fā)育，細(xì)小，張開不明顯，穿層性差，但數(shù)量較多，網(wǎng)狀。

區(qū)內(nèi)地下水類型為風(fēng)化帶裂隙水、松散層孔隙水和基巖裂隙水。①本區(qū)構(gòu)造裂隙不發(fā)育，淺層地下水主要儲藏在風(fēng)化帶裂隙內(nèi)，在地形陡緩轉(zhuǎn)折處，以下降泉的形式排泄地表。由于其埋藏淺，對滑坡的發(fā)生有一定的影響。②松散層孔隙水賦存在堆積層中，主要接受大氣降水的補給，季節(jié)性影響大，沿基覆界面以下降泉的形式排泄地表。由于堆積層中黏土的隔水作用，該層地下水具有分層性，水量不大，但對滑坡的發(fā)生影響較大。③基巖裂隙水賦存在白堊系地層砂巖、泥質(zhì)粉砂巖層面裂隙中，泥巖作為隔水層存在，富水性弱。

閬中市新構(gòu)造運動以大面積上升為主，區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度為0.05g，地震基本烈度為Ⅵ度。汶川地震發(fā)生時，本地震感強烈，堆積層的穩(wěn)定性遭到一定程度的破壞。

區(qū)內(nèi)人類工程活動頻繁，主要表現(xiàn)為大力進(jìn)行農(nóng)業(yè)耕種、房屋修筑及公路建設(shè)等。

2 H1滑坡特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

H1滑坡位于陳家?guī)r斜坡中部，是一處殘坡堆積體沿基覆界面滑動的小型滑坡，呈簸箕狀產(chǎn)出，滑坡高度18~20m；滑坡后緣寬度70m，前緣寬度110m，平均寬度90m；滑坡縱向長度35m，面積約3150m2；滑體頂部和前緣厚度較小，中部厚度較大，厚度1.7~4.5m，平均厚度約3.1m，規(guī)模9765m3，主滑方向NW50°。

圖1 H1滑坡工程地質(zhì)平面

2.2 滑坡邊界特征

1）滑坡后緣位于進(jìn)村公路上部，受后緣陡坎控制，陡坎基巖出露，高程為432~435m，后緣下錯0.8m，曾一度使進(jìn)村公路中斷數(shù)天。

圖2 H1滑坡典型工程地質(zhì)剖面圖（2-2′剖面）

2）滑坡前緣剪出口位于坡體下方公路內(nèi)側(cè)陡坎一帶，高程415~419m?；虑熬壩鱾?cè)至中側(cè)產(chǎn)生前緣剪出，剪出口推移高度約1m；下方公路內(nèi)側(cè)陡坎上的覆蓋層向道路產(chǎn)生推移變形，清理推移土方近150m3，同時前緣伴隨局部滑塌。

3）滑坡西側(cè)邊界位于交匯公路的南西側(cè)，發(fā)育下錯裂縫LF4，呈折線形，可見延伸長度約11m，下錯高度10～30cm，延伸方向SE40°

4）滑坡東側(cè)邊界位于居民房屋F1東側(cè)，以東側(cè)水溝為界。

2.3 滑坡結(jié)構(gòu)特征

表1 H1、H2滑坡滑體成分表

1）滑體由殘坡堆積物組成，根據(jù)鉆孔和探井揭露，其前、后緣及兩側(cè)較薄，中部較厚，厚度1.7~4.5m。物質(zhì)成分主要為塊碎石土，堆積雜亂、結(jié)構(gòu)較松散，以強風(fēng)化的砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，多呈規(guī)則的條狀，棱角分明?；w具體成分見表1。

2）滑床巖體巖性為強風(fēng)化的灰色厚層塊狀中至細(xì)粒巖屑砂巖、巖屑長石砂巖與磚紅色含鈣質(zhì)泥巖不等厚互層，巖層產(chǎn)狀近水平。砂巖橫向變化較大，其完整性較好，強度較高；泥巖普遍含鈣質(zhì)及粉砂質(zhì)，其完整性較差，強度低。

3）滑帶埋深具有前后緣及兩側(cè)較淺、中部較深的特點，埋深1.7~4.5m。上部滑動帶傾角40°左右，向下逐漸轉(zhuǎn)緩，前緣近水平甚至反翹。滑帶厚度一般10cm，物質(zhì)成分為粉質(zhì)粘土夾碎石，呈黃褐色，結(jié)構(gòu)較密，其中碎石含量約20%，粒徑一般2~5cm，成分為強風(fēng)化砂巖、泥巖為主。粉質(zhì)粘土濕潤，呈可塑狀，強度低。

2.4 滑坡體變形特征

H1滑坡發(fā)生之后，滑坡后部和前部變形劇烈，中部形成拉張裂縫，具有空間分區(qū)特征。

1）滑坡后部發(fā)生局部表層滑塌，致使進(jìn)村公路半幅塌陷，部分公路隆起半米之多，后緣高程432~435m，下錯高度0.8m，半幅塌陷路面的長度約45m，公路變形總長度100m，即滑塌體橫向?qū)挾葹?00m，縱向長度5m。

2）滑坡前部產(chǎn)生蠕滑—拉裂變形。斜坡前緣臨空條件較好，在強降雨作用下，斜坡向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，前緣陡坎向臨空方向產(chǎn)生推移，并伴隨局部滑塌（HT1、HT2），清理土方近200m3。

HT1滑塌體位于前緣公路內(nèi)側(cè)陡坎至公路外側(cè)斜坡處，橫向?qū)挾?5m，縱向長度6m，高度4m，面積約90m2，厚度約1m，規(guī)模90m3，主滑方向NW33°。陡坎高度約4.5m，坡度50°，滑塌體后緣多級下錯，最大下錯高度達(dá)60cm。

圖3 H2滑坡工程地質(zhì)平面

HT2滑塌體位于坡體中部土路內(nèi)側(cè)陡坎至公路外側(cè)斜坡處，橫向?qū)挾?5m，縱向長度7m，高度3m，面積約105m2，厚度約1.0m，規(guī)模105m3，主滑方向NW58°。陡坎高度約3.0m，后緣下錯高度達(dá)1.0m，坡表樹木、電線桿向坡外傾倒，滑塌體內(nèi)發(fā)育規(guī)模較小的下錯裂縫。

3）滑坡中部斜坡中產(chǎn)生了一組近平行于坡面的裂縫，長度3~12m不等，寬度5~10cm，可見深度0.1~0.2m不等，平面形態(tài)以折線狀為主。隨著滑坡蠕滑變形的發(fā)展，坡體產(chǎn)生一系列拉張裂縫，裂縫寬度2~30cm，常伴有一定的下錯，下錯高度0~1.4m不等，可見深度0~0.55m不等，延伸長度3~20m不等，延伸方向大多近平行于坡面，平面形態(tài)各異，以折線狀為主。同時，進(jìn)村公路路面產(chǎn)生明顯沉陷地段，路面產(chǎn)生多組裂縫。

3 H2滑坡特征

3.1 滑坡地貌形態(tài)特征

H2滑坡位于H1滑坡北東側(cè)，主要是崩滑堆積體沿原地面線滑動的小型滑坡，整體形態(tài)呈圈椅狀產(chǎn)出，滑坡高度8~10m；滑坡后緣寬度18m，前緣寬度10m，平均寬度14m；滑坡縱向長度14m，面積約156m2；滑體頂部和前緣厚度較小，中部厚度較大，厚度1.0~8.5m，平均厚度約5m，規(guī)模780m3，主滑方向NW89°。由于H2滑坡為崩滑堆積層滑坡，整體依附于背后斜坡，地貌形態(tài)呈上陡下緩，后緣較陡，坡度55°~65°，前緣坡度15°~20°，前部為平緩平臺，為前緣剪出提供了有利條件。

圖4 H2滑坡工程地質(zhì)剖面圖（4-4′剖面）

3.2 滑坡邊界特征

H2滑坡后緣位于背后斜坡上部，受背后斜坡陡坎控制；前緣以崩滑堆積體與殘坡積層分界處為邊界；兩側(cè)則以背后斜坡基巖出露處為邊界

3.3 滑坡結(jié)構(gòu)特征

滑體為崩滑堆積物形成，根據(jù)探井揭露，其前、后緣及兩側(cè)較薄，中部較厚，約2.2~8.5m?；w物質(zhì)成分見表1，主要為塊碎石土，結(jié)構(gòu)較松散，成分以強風(fēng)化的砂巖為主?；餐琀1滑坡。前緣滑床為原地面線以下第四系殘坡積層，粉質(zhì)粘土含量高，透水差?；瑤裆罹哂信cH1滑坡相同的特點?；瑤辽喜炕瑒訋A角45°左右，向下逐漸轉(zhuǎn)緩，前緣近水平?；瑤廖镔|(zhì)成分為粉質(zhì)粘土夾碎石，其中碎石含量約20%，粒徑一般2~5cm，成分為強風(fēng)化砂巖、泥巖為主；粉質(zhì)粘土濕潤，呈可塑狀，強度低。

3.4 滑坡體變形特征

滑坡后部發(fā)生局部表層滑塌，前緣在強降雨作用下產(chǎn)生推移，向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，前緣發(fā)生滑塌?；虑熬壞蟼?cè)變形跡象明顯，建筑發(fā)生變形。

4 陳家?guī)r滑坡的形成機理

影響陳家?guī)r滑坡形成的因素，主要是降雨和人類工程活動的雙重作用。

表2 滑帶土抗剪強度參數(shù)取值表

近年來當(dāng)?shù)囟钙赂孛娣e增加，原生植被遭受破壞，使得地表裸露，土壤持水能力下降，降水下滲，斜坡在土層與基巖接觸面形成軟化層，降低了斜坡的穩(wěn)定性。居民于坡腳修筑房屋，挖切坡腳改變了斜坡的地貌。公路建設(shè)中大量的開挖斜坡、拓展地基改變了坡體自然結(jié)構(gòu)，松動巖石，增大坡高坡度，破壞了斜坡自身平衡，形成臨空面也成為誘發(fā)滑坡的因素。

在發(fā)生大暴雨之前，當(dāng)?shù)匾殉掷m(xù)多天降雨，連續(xù)不斷的降雨入滲降低了堆積層土體的強度，同時滲透水補給地下水，使地下水位抬升，減小了滑動面的有效法向應(yīng)力，滲透壓力增大了坡體的下滑力。堆積層結(jié)構(gòu)松散，滲透性好，降雨引起的地下水下滲，帶動上部土體顆粒及有機質(zhì)向下運移，積聚在基巖面附近，造成了滑帶土中粉質(zhì)粘土占比明顯大于滑體的現(xiàn)象，大幅降低了斜坡的穩(wěn)定性。

進(jìn)入蠕變階段之后，滑體各部分沿滑面蠕動狀態(tài)不一致，導(dǎo)致滑體局部變形而產(chǎn)生微裂隙和拉張裂縫。雨水順著裂縫入滲，土體顆粒吸水膨脹，土體顆粒間的聯(lián)結(jié)支撐點軟化，使得土體粘聚力急劇減弱，抗剪強度迅速下降，進(jìn)一步誘發(fā)斜坡表面產(chǎn)生裂縫。同時，雨水匯入使得裂隙尖端處發(fā)生應(yīng)力集中，應(yīng)力分布產(chǎn)生差異性，裂隙不斷向下擴展，形成土體空穴，導(dǎo)致土體抗剪強度的各向異性加劇，形成應(yīng)力薄弱區(qū)進(jìn)而貫通形成損傷帶，滑體最終以剪切滑移的形式剪出。

陳家?guī)r滑坡發(fā)生滑動當(dāng)天，突降罕見暴雨，堆積層內(nèi)及坡面上的降水無法及時排走，坡體含水量急劇增加，自重增大，增加了坡體下滑力；強降雨進(jìn)一步降低了土體強度，滑帶土逐漸軟化，進(jìn)一步降低了坡體的抗滑能力；降雨強度過大，對坡表產(chǎn)生了較大的連續(xù)脈沖力，也起到了一定的助推作用。當(dāng)以上作用力積聚到一定程度，坡體進(jìn)入緩慢滑移階段，地表裂縫擴大，逐級向前推移。同時，雨水灌入土體裂縫，使裂縫逐漸增長增寬，形成堆積層內(nèi)部的貫通性滑帶，造成局部滑塌。

強降雨結(jié)束之后，堆積層內(nèi)的地下水逐漸排出，坡表徑流消失，滑坡進(jìn)入滑移調(diào)整階段，滑體運動趨向穩(wěn)定。

5 滑坡參數(shù)取值和穩(wěn)定性評價

5.1 滑坡參數(shù)取值

根據(jù)滑坡已有變形破壞特征與滑帶（面）形態(tài)特征，確定H1滑坡穩(wěn)定性計算采用整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)破壞模式進(jìn)行穩(wěn)定性計算，H2滑坡穩(wěn)定性計算采用整體失穩(wěn)破壞模式進(jìn)行穩(wěn)定性計算。現(xiàn)場調(diào)查判斷，在暴雨工況下兩處滑坡均處于變形~滑動狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)介于1.00～0.95之間，取0.98；根據(jù)室內(nèi)試驗和反演分析，滑帶土抗剪強度參數(shù)取值如表2。

為了解參數(shù)取值對滑坡穩(wěn)定性的影響，在暴雨工況下，對滑坡穩(wěn)定性系數(shù)與c、f值的關(guān)系進(jìn)行因素敏感性分析。分析結(jié)果顯示，在整體失穩(wěn)模式下，f值是影響兩處滑坡坡體穩(wěn)定性的敏感性因子。

5.2 滑坡穩(wěn)定性綜合評價

H1滑坡已有變形跡象明顯、邊界清晰，后緣公路半幅塌陷，前緣推移、局部滑塌、房屋破壞，中部裂縫發(fā)育、路面沉降、樹木傾斜一側(cè)邊界裂縫發(fā)育。由滑坡前緣推移、剪出，中部拉張下錯裂縫發(fā)育及路面沉降可知，滑動帶（面）已貫通。隨著雨季的來臨，強變形區(qū)將繼續(xù)滑動，誘發(fā)滑坡整體失穩(wěn)可能性較大。H1滑坡已處于滑動階段。

H2滑坡已有變形跡象明顯、邊界清晰，后緣發(fā)生局部表層滑塌，前緣在強降雨作用下向坡前臨空方向發(fā)生剪切蠕變，向臨空方向產(chǎn)生推移，前緣發(fā)生滑塌；前緣南側(cè)變形跡象明顯，部分滑塌體已促使居民區(qū)發(fā)生變形。在暴雨等不利作用下，滑坡可能產(chǎn)生整體失穩(wěn)。

6 防治方案建議

H1滑坡治理方案：結(jié)合地形條件特征，治理工程擬采用擋土墻+裂縫夯填。為保護(hù)H1滑坡前緣居民，在H1滑坡3-3′剖面房屋后側(cè)布設(shè)擋土墻；為使H1滑坡整體穩(wěn)定，保護(hù)坡體上和前緣公路，在坡體前緣布設(shè)擋土墻。為防止雨水和地表水下滲，對裂縫進(jìn)行夯填處理,。

H2滑坡治理方案：為保護(hù)H2滑坡前緣一側(cè)居民，在H2滑坡前緣一側(cè)布設(shè)擋土墻，清除H2頂部危石，或者設(shè)置主被動網(wǎng)防護(hù)。

除此之外，還需針對該滑坡的特點，合理布設(shè)適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測工程，指導(dǎo)滑坡區(qū)治理施工，檢驗治理工程治理效果，將可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害危害降到最低限度。

7 結(jié)論

陳家?guī)r滑坡是一處典型的西南地區(qū)小型淺層堆積層滑坡，此類滑坡的穩(wěn)定性主要受降雨條件的影響，同時受到人類工程活動的干擾。陳家?guī)r滑坡在天然狀況下基本穩(wěn)定，但在暴雨工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，將發(fā)生整體失穩(wěn)和局部失穩(wěn)，因此滑坡需進(jìn)行緊急治理。建議采用擋土墻、裂縫夯填、清除危石、主被動網(wǎng)等措施的綜合治理方案進(jìn)行整治。

[1] 四川蜀都地質(zhì)工程勘察院.閬中市木蘭鄉(xiāng)廟子巖村11社陳家?guī)r滑坡治理工程設(shè)計報告[R].2013

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[9] 滑坡防治工程勘查規(guī)范DZ/T 0218-2006 [S]．

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Genetic Mechanism and Stability of the Chenjiayan Landslide

HE Xue-yong

(No.109 Geological Team, BGEEMRSP, Chengdu 610100)

This paper has a discussion on geological features of the Chenjiayan Landslide. It is a landslide of eluvial slope deposit accumulation and debris accumulation. Stability, influence factors and deformation mechanism of the landslide are discussed and some control measures are put forward.

landslide; genetic mechanism; stability; Chenjiayan

P642.22

A

1006-0995（2017）02-0275-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2017.02.024

2016-11-24

何學(xué)勇(1961- )，男，四川宜賓人，高級工程師，主要從事探礦工程、巖土工程相關(guān)工作