小石盤(pán)HP01滑坡成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析

秦林，趙倩

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小石盤(pán)HP01滑坡成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析

秦林，趙倩

（四川省地質(zhì)礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)局成都水文地質(zhì)工程地質(zhì)條件中心，成都 610081）

小石盤(pán)HP01滑坡位于萬(wàn)州區(qū)大周鎮(zhèn)五土村6組，處于長(zhǎng)江一級(jí)支流大周溪右岸岸坡地帶。滑坡平面形態(tài)呈舌形，坡縱向長(zhǎng)約130m，橫向?qū)捈s230m，平均厚度約12m，體積約35.88×104m3。該滑坡為三峽庫(kù)區(qū)涉水中型土質(zhì)滑坡，威脅區(qū)內(nèi)居民40余人及相關(guān)設(shè)施耕地。通過(guò)對(duì)滑坡勘查、分析的基礎(chǔ)上對(duì)滑坡的成因機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，認(rèn)為該滑坡穩(wěn)定性受前緣庫(kù)岸再造及庫(kù)區(qū)水位波動(dòng)影響最大。

滑坡；庫(kù)岸再造；穩(wěn)定性；小石盤(pán)

三峽水庫(kù)每年11～2 月為枯水期，水位從175 m 降至145 m，之后又會(huì)在145～175 m 間周期性波動(dòng)，從而形成大量涉水滑坡[1-2]。水庫(kù)水位周期性的變化，使得大量老滑坡復(fù)活并誘發(fā)新的滑坡[3]。萬(wàn)州區(qū)長(zhǎng)江各支流在三峽庫(kù)區(qū)蓄水后，由于水位波動(dòng)，局部地段形成庫(kù)岸再造，使得部分斜坡前緣失去支撐，形成牽引式滑坡[4]。近年來(lái)，庫(kù)區(qū)一期、二期、三期及后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害治理項(xiàng)目的連續(xù)啟動(dòng)，取得了豐富的研究成果[5-6]。八桷樹(shù)滑坡位于重慶市萬(wàn)州區(qū)長(zhǎng)江左岸，受庫(kù)水位及其它因素的影響，近幾年處于不斷變化。在勘查成果基礎(chǔ)上[7]，對(duì)滑坡的成因機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，可對(duì)類(lèi)似滑坡的研究分析起指導(dǎo)作用。

1 工程地質(zhì)概況

小石盤(pán)HP01滑坡位于長(zhǎng)江一級(jí)支流大周溪右岸岸坡地帶、袁家院子南側(cè)（老雙鳳橋北側(cè)）。新建移民公路從滑坡后部穿過(guò)，地勢(shì)西高東低，后緣高程210~217m，前緣高程160m~170m，前后緣高差約50m左右。滑坡縱向剖面上地面形態(tài)呈凸形，平均坡角24°?；轮星安砍市逼?tīng)?，后部地形相?duì)較緩，坡角從后到前逐漸變陡，后部平均坡角為14°左右，前部26°~28°（圖1）。

圖1 小石盤(pán)HP01滑坡工程地質(zhì)平面圖

小石盤(pán)HP01滑坡有比較完整的邊界，在平面上，岸坡中后部新建移民公路及其內(nèi)側(cè)土體橫向拉裂縫很明顯。公路內(nèi)側(cè)擋墻開(kāi)裂變形，分析滑坡后緣以公路內(nèi)側(cè)20m處附近為界（照片1，照片2）。在岸坡下部160~170m高程附近臨空面可見(jiàn)一系列規(guī)模不等的坍塌現(xiàn)象（照片3），構(gòu)成了滑坡前緣剪出口?；聝蓚?cè)均以弧形裂縫為界限，其外側(cè)可見(jiàn)泥巖出露。在縱向上，表層滑體主要為松散第四系崩坡積（Q4col+dl）?；禄瑤榉圪|(zhì)粘土夾碎石，土呈棕紅色，可塑至軟塑狀，稍濕，可見(jiàn)明顯的擠壓痕跡和擦痕（照片4）。碎石成份主要為泥巖和砂巖，粒徑一般為0.5~3cm，碎石含量約30%，多呈磨圓狀。

照片1 滑坡后緣公路裂縫

照片2 滑坡后緣擋墻開(kāi)裂下錯(cuò)

照片3 滑坡前緣路面垮塌

照片4 鉆孔中揭露的滑面

2 滑坡成因機(jī)制分析

該滑坡的形成主要受其地形地貌、庫(kù)區(qū)蓄水、庫(kù)岸再造、大氣降雨及人類(lèi)工程活動(dòng)影響。

1）地形地貌：斜坡后緣為陡崖帶，逐年的崩塌對(duì)后緣加載；滑坡前緣屬斜坡地貌，斜坡平均坡度22°~25°，有利于庫(kù)岸再造，為滑坡的形成提供了和臨空條件，不利于坡體穩(wěn)定。

2）庫(kù)區(qū)蓄水影響（主控因素）：滑坡位于大周溪右岸，受三峽庫(kù)區(qū)蓄水影響較明顯。自2008年庫(kù)區(qū)蓄水后，每次退水后滑坡均有不同程度的變形。產(chǎn)生變形的主要原因?yàn)樗粷q落對(duì)坡腳侵蝕后形成臨空面，下部土體垮塌后牽引后部土體引起進(jìn)一步變形。特別是滑坡中后部的公路逐漸形成橫向拉裂縫，坡體上裂縫變化較明顯，因此庫(kù)水位的持續(xù)變化不僅是目前造成小石盤(pán)HP01滑坡不斷變形加劇的主控因素，更是對(duì)滑坡一旦整體滑移破壞起到主導(dǎo)作用。

3）庫(kù)岸再造：庫(kù)水周期性漲落，水位變動(dòng)帶范圍內(nèi)的巖土體內(nèi)產(chǎn)生一定的動(dòng)水壓力，在河水波動(dòng)作用下被反復(fù)沖刷掏蝕，促進(jìn)岸坡巖土體發(fā)生侵蝕剝離或局部巖土體失去下部支撐出現(xiàn)崩塌，從而引起庫(kù)岸再造的發(fā)生。造成滑坡前緣土體被逐漸帶走，阻滑段減少，從而逐漸牽引后部土體發(fā)生變形。此是滑坡逐漸變形的主導(dǎo)因素之一。

4）大氣降水入滲：滑坡區(qū)溫暖潮濕、雨量充沛，并且多為連雨、暴雨。地表排水條件一般，大量的雨水不能及時(shí)排泄，容易滲入滑體內(nèi)，主要作用是降低滑移帶土的抗剪強(qiáng)度，增加滑體土的重量及水壓力。據(jù)野外調(diào)查，于2012年4月23日和24日兩天暴雨過(guò)后，HP01滑坡左側(cè)邊界附近的公路右側(cè)路面1-2m范圍內(nèi)出現(xiàn)了局部的垮塌，因此暴雨加劇滑坡持續(xù)變形的第二因素。

5）人類(lèi)工程活動(dòng)：滑坡區(qū)內(nèi)有多處水塘，據(jù)訪問(wèn)部分水塘存在漏水現(xiàn)象，即塘水大量入滲降低滑坡的力學(xué)性質(zhì)和抗滑能力，利于滑坡的發(fā)生。

綜上所述，小石盤(pán)HP01滑坡區(qū)域在早期地殼運(yùn)動(dòng)形成了目前獨(dú)特的地形地貌及地質(zhì)結(jié)構(gòu)。后期由于斜坡后緣陡崖的逐漸崩塌，對(duì)斜坡后緣逐漸加載，加之坡體上的建房及耕種，灌溉水、生活用水及大氣降水入滲等因素，逐漸改變著斜坡原有的平衡狀態(tài)。在三峽庫(kù)區(qū)開(kāi)始蓄水后，斜坡前緣被逐漸掏蝕，發(fā)生庫(kù)岸再造，斜坡前緣形態(tài)逐漸變陡形成臨空。庫(kù)區(qū)蓄水后，由于水位周期性的抬升消落，嚴(yán)重破壞了坡體原有的地下水運(yùn)動(dòng)規(guī)律，加速改變滑帶的物理力學(xué)參數(shù)。庫(kù)區(qū)退水期，前緣水位迅速下降，中部及后緣水位下降稍慢，形成水位差，產(chǎn)生水壓力，加速滑坡下滑變形。在滑坡后緣荷載增加，前緣受庫(kù)岸再造阻滑段逐漸減少，坡體物理力學(xué)參數(shù)下降，水壓力增加等一系列不利因素條件下，造成滑坡前緣多處出現(xiàn)垮塌變形，后緣及中部的房屋、公路等設(shè)施出現(xiàn)大量裂縫，深部滑帶段逐漸形成滑面及擦痕等變形特征，滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)生惡化。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡穩(wěn)定性定性分析

小石盤(pán)HP01滑坡在庫(kù)區(qū)蓄水的條件下目前無(wú)明顯變化，但隨著庫(kù)區(qū)水位持續(xù)下降的作用下，前緣庫(kù)岸再造加劇等，其變形跡象呈進(jìn)一步加劇，變形破壞很?chē)?yán)重和日趨明顯。因此，HP01滑坡在庫(kù)水位持續(xù)下降的作用下，整體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，其它條件下，整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。

3.2 滑坡穩(wěn)定性定量分析

采用以極限平衡理論為依據(jù)的折線形滑動(dòng)法（傳遞系數(shù)法）來(lái)計(jì)算滑坡的穩(wěn)定系數(shù)。作用于滑體各條塊上的力包括條塊重量、孔隙水壓力、靜水壓力以及滑體表面的建筑荷載。計(jì)算選取主控剖面2-2’（圖2），根據(jù)傳遞系數(shù)法的原理對(duì)滑體進(jìn)行條分分析計(jì)算。按照《三峽庫(kù)區(qū)三期地質(zhì)災(zāi)害防治工程地質(zhì)勘察技術(shù)要求》，最后進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算和剩余下滑力計(jì)算時(shí)，僅采用以下4種工況：

工況1：自重+地表荷載＋現(xiàn)狀水位。

工況2：自重+地表荷載＋水庫(kù)壩前175靜水位（吳淞高程）＋10年一遇暴雨（q枯）。

圖2 滑坡4-4’剖面工程地質(zhì)剖面圖

工況3：自重+地表荷載＋50年一遇洪水位＋10年一遇暴雨（q全）。

工況5：自重+地表荷載＋水庫(kù)壩前175m降至枯水位+10年一遇暴雨（q全）。

小石盤(pán)HP01滑坡防治工程級(jí)別為Ⅲ級(jí)，工況1、2、3的安全系數(shù)取1.15，工況5的安全系數(shù)取1.10。

穩(wěn)定性計(jì)算相關(guān)參數(shù)取值如下：

當(dāng)滑動(dòng)面為地下水所浸泡時(shí)采用飽和值，否則采用天然值。

1）HP01滑坡滑帶土天然抗剪強(qiáng)度參數(shù)為： C=23.19kPa、j=17.49°；滑帶土飽和抗剪強(qiáng)度參數(shù)為： C=20.72kPa、j=15.91°。

2）自重參數(shù)：天然重度：19.7kN/m3；飽和重度：20.6kN/m3；浮重度：取10.6kN/m3。

3）地表荷載：滑坡建筑區(qū)加載按均勻荷載10kN/m考慮。

4）動(dòng)水壓力：當(dāng)滑坡體滲透系數(shù)大于1.0×10-7m/s，滑坡體重度取浮重度，計(jì)算動(dòng)水壓力。

5）降雨：非汛期10年一遇暴雨按5天的滲透深度考慮，即滑體飽和面積按自重1/3考慮。

按照上述計(jì)算工況和參數(shù)選取原則進(jìn)行計(jì)算取得的滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表。

3.3 滑坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

HP01滑坡的變形跡象隨著庫(kù)水位下降的作用下日趨明顯，庫(kù)岸再造加強(qiáng)，處于強(qiáng)變形階段；在其它條件下，HP01滑坡的變形情況相對(duì)較緩慢。經(jīng)過(guò)計(jì)算2-2′剖面在工況5下，穩(wěn)定系數(shù)為1.027，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，與宏觀變形相吻合；在工況1、2、3下，穩(wěn)定系數(shù)均處于1.05~1.10之間，為基本穩(wěn)定狀態(tài)，與宏觀變形相吻合。綜述，滑坡表層的變形與滑坡穩(wěn)定性定性分析、定量分析相吻合，因此，該滑坡的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)結(jié)論合理可行。

小石盤(pán)HP01滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算成果表

計(jì)算剖面工況選擇穩(wěn)定系數(shù)安全系數(shù)穩(wěn)定狀態(tài) 4-4剖面工況1工況11.083基本穩(wěn)定 工況1工況21.053基本穩(wěn)定 工況2工況31.052基本穩(wěn)定 工況5工況51.027欠穩(wěn)定

4 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)分析小石盤(pán)HP01滑坡的成因機(jī)制，采用宏觀分析與模型定量分析兩種手段相結(jié)合的方法，對(duì)該滑坡穩(wěn)定性就行了分析評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)論合理可靠。得出了滑坡受庫(kù)岸再造、庫(kù)水位變動(dòng)影響較大及在不同工況下的穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)滑坡的治理提供了相關(guān)的參考依據(jù)。建議在滑坡的治理過(guò)程及治理后可結(jié)合效果監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)分析庫(kù)區(qū)水位變動(dòng)與庫(kù)岸再造強(qiáng)度、滑坡穩(wěn)定性之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，建立其相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)和分析模型，為今后類(lèi)似滑坡的分析治理提供參考。

[1]張旭，譚卓英，周春梅.2015.庫(kù)水位變化下滑坡滲流機(jī)制與穩(wěn)定性分析[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，35（4）: 713-722．

[2]代貞偉，殷躍平等．2015.三峽庫(kù)區(qū)藕塘滑坡變形失穩(wěn)機(jī)制研究[J]．工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，24（1） :44-55．

[3]殷躍平． 2004． 長(zhǎng)江三峽工程移民遷建區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及防治研究[M]．北京: 地質(zhì)出版社．

[4]周躍峰等．2013. 牽引式滑坡演化模式研究[J]．巖土工程學(xué)報(bào)，36（ 10） : 1855-1862．

[5]黃潤(rùn)秋．2007. 20 世紀(jì)以來(lái)中國(guó)的大型滑坡及其發(fā)生機(jī)制[J]． 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，26（ 3） : 433-454．

[6] 劉貴應(yīng). 庫(kù)水位變化對(duì)三峽庫(kù)區(qū)堆積層滑坡穩(wěn)定性的影響[J]. 安全與環(huán)境工程，2011，18（5）：26-28.（LIU Guiying. Influence of water table fluctuation on the stability of colluvial landslide in Three Gorgesreservoir[J]. Safety and Environmental Engineering，2011，18（5）：26-28.（in Chinese））.

[7] 四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司.2012. 重慶市三峽庫(kù)區(qū)后續(xù)地質(zhì)災(zāi)害防治第一批應(yīng)急搶險(xiǎn)工程治理項(xiàng)目萬(wàn)州小石盤(pán)危巖滑坡詳細(xì)勘查報(bào)告[Ｒ]．成都:四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司．

Genetic Mechanism and Stability of the Landslide HP01 at Xiaoshipan

QIN Lin ZHAO Qian

（Chengdu Center of Hydrogeology and Engineering Geology, SBGEEMR, Chengdu 610081）

TheLandslide HP01 at Xiaoshipan is located in Wutu Village, Dazhou Town, Wanzhou District, lying on the right bank of Dazhouxi Stream, a small tributary of the Yangtze River. The plane form of the landslide is tongue-shaped with a length of about 130 m and a width of about 230 m, average thickness of about 12 m and the volume of about 35.88×104m3. It is a medium-sized soil landslide, threatening lives and property of more than 40 persons. This paper deals with genetic mechanism and stability of the landslide.

Landslide HP01; Xiaoshipan; reservoir shore reconstruction; genetic mechanism; stability analysis

2017-12-01

秦林（1982-），男，四川南充人，工程碩士，工程師，主要從事工程地質(zhì)領(lǐng)域

P642.22

A

1006-0995（2018）03-0505-04

10.3969/j.issn.1006-0995.2018.03.035