四川省茂縣南新鎮(zhèn)羊毛坪滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

張婷，符必昌，周志國(guó)，李明和

( 1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093； 2.云南巖土工程勘察設(shè)計(jì)研究院，昆明 650051)

目前，對(duì)于滑坡影響因素和變形破壞機(jī)制，國(guó)內(nèi)外已有很多相關(guān)研究。阿壩州茂縣南新鎮(zhèn)羊毛坪滑坡發(fā)生于2008年5月8日，本文通過(guò)對(duì)羊毛坪滑坡進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，基本查明了滑坡區(qū)地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震、水文地質(zhì)條件和人類工程活動(dòng)影響等，并獲取了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)所需的巖土體物理力學(xué)參數(shù)以及滑坡穩(wěn)定性影響因素，利用傳遞系數(shù)法分別對(duì)滑坡在不同工況下的穩(wěn)定性進(jìn)行了計(jì)算和評(píng)價(jià)，為滑坡監(jiān)測(cè)預(yù)警與防治提供了參考和依據(jù)[1]。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況

阿壩州茂縣南新鎮(zhèn)羊毛坪滑坡位于岷江河左岸，國(guó)道G213線公路從滑坡區(qū)西北側(cè)通過(guò)。從整個(gè)滑坡區(qū)的地形地貌條件來(lái)看，該滑坡為一特大型老滑坡，受自然條件及人類工程活動(dòng)的影響，老滑坡逐漸被肢解、分離。通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪，以及各滑坡體的變形特征，大致可將該滑坡劃分為3個(gè)滑坡體(H1、H2和H3)。相鄰滑坡體之間以發(fā)育的沖溝或陡壁為界，整個(gè)滑坡的平面形態(tài)呈“舌”形狀。由于H2和H3滑坡區(qū)及其影響范圍內(nèi)無(wú)集中居住的居民，也不存在重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，因此本次評(píng)價(jià)工作重點(diǎn)以H1滑坡作為主要研究對(duì)象。H1位于岷江下游，滑坡前緣為寬闊的階地平臺(tái)，前緣距離岷江河150～300 m，前緣階地上房屋密集，是主要的居民聚居地，居住了鳳毛坪村二組的全部村民，受“5.12”地震影響在滑坡體中部及后緣產(chǎn)生了大量的裂縫，據(jù)調(diào)查與滑坡前緣山體有一定間距的房屋被坡體擠壓變形，說(shuō)明地震以后仍處于蠕動(dòng)變形階段，一旦該滑坡失穩(wěn)將導(dǎo)致嚴(yán)重的不良后果。

2 滑坡變形特征

2.1 滑塌變形特征

本次工程地質(zhì)調(diào)查的滑塌體形態(tài)上似呈“圈椅”狀，滑動(dòng)方向均與斜坡傾向基本一致，其中最為典型的是位于H1滑坡前緣的滑塌HT1，其分布高程為 1 410～1 430 m，滑塌面積約1 086 m2，滑塌厚度約1～5 m，滑塌方量約4 300 m3，地貌上表現(xiàn)為一斜坡，坡體上拉裂縫及剪切裂縫較發(fā)育，斷續(xù)分布，變形跡象十分清晰。因地表水的侵蝕、沖刷，滑塌體于兩年前就已開(kāi)始產(chǎn)生變形，受“5.12”地震的影響，變形加劇，有進(jìn)一步擴(kuò)張的趨勢(shì)。據(jù)調(diào)查該滑塌體地震以前就已開(kāi)始變形，是由于坡面長(zhǎng)期遭受雨水沖刷、滲透造成的(圖1) 。

圖1 滑塌變形特征

2.2 地表裂縫特征

滑坡區(qū)內(nèi)的地表裂縫主要為拉張裂縫形成的陡(邊)坡，地表裂縫與受力狀況相對(duì)應(yīng)，裂縫在H1滑坡體后緣。各主要裂縫特征統(tǒng)計(jì)于表1。

表1 裂縫特征統(tǒng)計(jì)表

2.3 地面建筑物變形破壞特征

滑坡體上建筑物主要有當(dāng)?shù)鼐用裥拗糜诠喔鹊囊疁希疁洗蟛糠值囟我劳性紲系?，局部采用片石混泥土修筑，很顯然引水溝修筑比較簡(jiǎn)陋。據(jù)訪問(wèn)，該引水溝建于20世紀(jì)90年代，歷經(jīng)多年現(xiàn)已多處出現(xiàn)拉裂裂縫和擠壓變形(圖2)?！?.12”地震后，滑坡前緣一處原本坡體與房屋有一定間距的房屋被坡體擠壓變形，院壩旁邊的石梯也有明顯的擠壓痕跡，可見(jiàn)滑坡仍處于蠕動(dòng)變形階段。

圖2 引水溝被拉裂

3 滑坡影響因素與變形破壞機(jī)制

3.1 滑坡影響因素

(1)水的因素

水是導(dǎo)致滑坡變形的重要因素之一，滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)比較松散，滑坡體物質(zhì)滲透性好，坡體上雖修筑了引水溝，但大部分是依托原始溝道，且修筑較簡(jiǎn)陋，引水溝常年有水排放[2]。經(jīng)“5.12”地震后，地表裂縫發(fā)育進(jìn)一步加劇，為地表水提供了有利的滲透條件。地表水滲入坡體對(duì)土體進(jìn)行軟化的同時(shí)，增加了土體的容重和孔隙水壓力以及對(duì)滑坡體的浮托力，降低滑坡體內(nèi)滑帶土或?qū)娱g軟弱帶的抗剪強(qiáng)度，造成塊碎石土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)狀態(tài)發(fā)生改變，從而使滑坡的穩(wěn)定性降低，增加滑坡體的孔隙水壓力，降低滑帶土的抗剪強(qiáng)度。另外，岷江河長(zhǎng)期對(duì)岸坡的沖刷和侵蝕引起滑坡失穩(wěn)，逐級(jí)分塊滑移。

(2) 地震因素

滑坡區(qū)地處龍門山強(qiáng)震帶西側(cè)，晚近期地殼強(qiáng)烈上升，地震活動(dòng)頻繁。最近一次“5.12”汶川地震，區(qū)內(nèi)震動(dòng)強(qiáng)烈。據(jù)資料收集、查閱，茂縣地震烈度為Ⅷ地震區(qū)?；聟^(qū)距離“5.12”汶川地震震中約60 km，地震對(duì)滑坡的影響較大，坡體多處產(chǎn)生地表裂縫、局部滑塌、錯(cuò)落導(dǎo)致滑坡前緣房屋被擠壓變形。

(3) 地層因素

滑坡體物質(zhì)主要為第四系崩滑堆積層(Q4col+del)含碎石粉質(zhì)黏土、碎石土。據(jù)鉆探揭示，碎石土厚度大，較松散，軟硬相混，其間也夾有數(shù)層厚度較小、分布無(wú)規(guī)律的含角礫粉質(zhì)黏土，為滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的相對(duì)隔水層，地表水下滲至該層位時(shí)將大大降低該層土體的物理力學(xué)性質(zhì)，從而可能導(dǎo)致坡體的穩(wěn)定性逐步降低。

(4) 地形地貌條件

羊毛坪滑坡體主要為第四系崩滑堆積粉質(zhì)黏土、碎石土，結(jié)構(gòu)松散，斜坡坡度大，一般20°～30°，且下部較陡，坡度25°～35°，中部及上部相對(duì)較緩，一般15°～25°，這種下陡上緩、中前部溝谷發(fā)育、切割強(qiáng)烈的地形條件，不利于坡體穩(wěn)定。

(5) 氣候因素

滑坡區(qū)晝夜溫差大，冬春季夜間斜坡體土中地下水將結(jié)冰留滯在相對(duì)隔水層，白天日照時(shí)間較長(zhǎng)，日照氣溫較高，導(dǎo)致留滯在相對(duì)隔水層處的冰融化，改變其物理力學(xué)性質(zhì)，也易導(dǎo)致斜坡體產(chǎn)生變形。

以上各種因素的綜合作用，導(dǎo)致了羊毛坪滑坡有復(fù)活的可能性[3]。

3.2 變形破壞機(jī)制

羊毛坪滑坡所處坡體主要由第四系崩滑堆積層和下伏基巖(千枚巖夾砂巖)組成，區(qū)內(nèi)巖體受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)作用，巖體破碎，裂隙發(fā)育，這些堆積層和破碎巖體為滑坡的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。同時(shí)，坡體內(nèi)碎石、塊石土軟硬相混，其間局部夾數(shù)層含角礫、碎石粉質(zhì)黏土層，下伏基覆面坡度較大，這又為坡體潛在滑動(dòng)帶(面)的形成創(chuàng)造了一定的條件?；虑昂缶壐卟罴s264 m，滑坡前緣本身為一陡坡地貌或位于岷江河岸，長(zhǎng)期受到河水的沖刷、侵蝕作用，為滑坡的發(fā)生發(fā)展提供了變形空間條件。H1滑坡，據(jù)鉆孔揭露上覆土層為第四系崩滑堆積的粉質(zhì)黏土和碎石土，鉆孔均有漏水現(xiàn)象，說(shuō)明土層結(jié)構(gòu)松散，空隙大，為地下水的滲透提供了便利條件。在滑帶位置沖洗液基本無(wú)漏失，局部孔位有堵水現(xiàn)象，該層含黏土較重，為相對(duì)隔水層。降雨或大量的灌溉用水沿松散堆積層下滲后，長(zhǎng)期在相對(duì)隔水層處積聚，對(duì)其浸泡軟化，使其抗剪強(qiáng)度指標(biāo)降低，減小滑坡的抗滑力?；虑熬壭藿ǚ课輰?duì)滑坡坡腳進(jìn)行了開(kāi)挖，使滑坡前緣形成了高陡臨空面，改變了坡體原有的應(yīng)力應(yīng)變條件，破壞了坡體的自然穩(wěn)定狀態(tài)。受“5.12”汶川地震影響，坡體在地震和重力作用下向下滑移變形，地表裂縫主要產(chǎn)生在滑坡的中后部，前緣變形跡象不甚明顯，中后緣土體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，為地下水提供了滲透條件，地下水的滲透增加了動(dòng)水壓力，同時(shí)降低了土的抗剪強(qiáng)度，地下水沿基覆界面向岷江河水基準(zhǔn)面滲流。從縱向地形條件來(lái)看，H1滑坡呈3級(jí)臺(tái)階狀，說(shuō)明該滑坡并不是一次變形所致，而是在漫長(zhǎng)歷史演變過(guò)程中，經(jīng)多級(jí)多次變形逐步累積形成。橫向上滑坡體呈中間高兩側(cè)低，且前緣為河流階地，寬度60～250 m，鉆探揭示下覆土層為河流沖洪積卵石層，說(shuō)明滑坡曾發(fā)生過(guò)超覆現(xiàn)象，前緣中部明顯突出，判定該滑坡為一典型的推移式滑坡。

4 穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

4.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

羊毛坪滑坡以土層滑坡為主，采用傳遞系數(shù)法對(duì)剖面進(jìn)行計(jì)算，滑體坡面地形線及滑帶均簡(jiǎn)化成折線[4][5]?；w含粉質(zhì)黏土角碎石重度值：天然重度22.20 kN/m3，飽水重度2.8 kN/m3。根據(jù)滑坡現(xiàn)狀調(diào)查及室內(nèi)巖土試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析、反演分析，滑帶土天然抗剪強(qiáng)度內(nèi)聚力C值17～19 kPa，內(nèi)摩擦角φ值19°～21°；飽和抗剪強(qiáng)度內(nèi)聚力C值13～15 kPa，內(nèi)摩擦角φ值17°～19°。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果、反演分析，工程地質(zhì)類比法取得的參數(shù)，考慮取樣、送樣及試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法的局限性，穩(wěn)定性分析和推力計(jì)算中抗剪強(qiáng)度是以室內(nèi)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)值為基礎(chǔ)，結(jié)合滑坡現(xiàn)狀條件以反演分析結(jié)果為主而選取的[6]。綜合確定潛在滑帶土在天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值見(jiàn)表2。

表2 潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度參數(shù)

滑坡各滑坡穩(wěn)定性系數(shù)和推力計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3～表5。

表3(1號(hào)剪出口)滑坡整體穩(wěn)定性及剩余下滑力計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

剖面編號(hào)計(jì)算工況穩(wěn)定系數(shù)穩(wěn)定狀態(tài)安全系數(shù)剩余下滑力/kN·m-11-1'剖面1號(hào)剪出口工況一:自重1.166穩(wěn)定1.150工況二:自重+暴雨1.068基本穩(wěn)定1.081 007.70工況三:自重+地震1.055穩(wěn)定1.0502-2'剖面1號(hào)剪出口工況一:自重1.171穩(wěn)定1.150工況二:自重+暴雨1.072基本穩(wěn)定1.08617.02工況三:自重+地震1.057穩(wěn)定1.050

表4 (2號(hào)剪出口)滑坡局部穩(wěn)定性及剩余下滑力計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

表5 (3號(hào)剪出口)滑坡局部穩(wěn)定性及剩余下滑力計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

4.2 滑坡穩(wěn)定性綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，參照滑坡防治工程勘查規(guī)范表12，穩(wěn)定性劃分為4級(jí)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)詳情見(jiàn)表6。

表6 穩(wěn)定性狀態(tài)分級(jí)

注：K為滑坡穩(wěn)定性系數(shù);Kt為滑坡穩(wěn)定性安全系數(shù)

由表3計(jì)算結(jié)果可知：滑坡在工況Ⅰ(自重)條件下，穩(wěn)定系數(shù)K=1.166～1.171，處于穩(wěn)定狀態(tài)；在工況Ⅱ(自重+暴雨)條件下，穩(wěn)定系數(shù)K=1.068～1.072，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，安全系數(shù)取1.08，剩余下滑力為617.02～1 007.70 kN/m；在工況Ⅲ(自重+地震)條件下，穩(wěn)定系數(shù)K=1.055～1.057，處于穩(wěn)定狀態(tài)。

由表4和表5計(jì)算結(jié)果可知：該滑坡局部在各種工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)。

綜上分析所述，經(jīng)定量計(jì)算復(fù)核，該滑坡局部穩(wěn)定性較好，發(fā)生次級(jí)滑坡剪出的可能性較小?；抡w在工況Ⅰ、工況Ⅲ條件下處于穩(wěn)定性狀態(tài)，在工況Ⅱ條件下雖然處于基本穩(wěn)定狀態(tài)但其安全儲(chǔ)備不高，一旦遭受外部因素的影響，極易產(chǎn)生滑動(dòng)。

5 結(jié)論

(1) 通過(guò)對(duì)羊毛坪滑坡的調(diào)查，查明了該地區(qū)的工程地質(zhì)條件，得知該區(qū)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，場(chǎng)地的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度為復(fù)雜。

(2) 滑坡區(qū)滑坡體斜坡坡度陡，受“5.12”汶川地震的影響，在滑坡上產(chǎn)生了大量的滑塌和裂縫的不良地質(zhì)現(xiàn)象?；虑熬壥艿结航恿鞯臎_刷，每年5～9月進(jìn)入汛期，地下水活動(dòng)強(qiáng)烈，地表水的沖刷作用加強(qiáng)，對(duì)滑坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的威脅。

(3) 通過(guò)對(duì)滑坡現(xiàn)狀的分析及滑坡的穩(wěn)定性計(jì)算分析得出結(jié)論：滑坡在現(xiàn)狀條件及地震作用下處于穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨作用下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。雖然滑坡整體滑動(dòng)的可能性較小，但其安全儲(chǔ)備不高，一旦遭受外部因素的影響，極易產(chǎn)生滑動(dòng)。

(4) 羊毛坪滑坡目前處于蠕動(dòng)變形階段，在外力作用下整體滑動(dòng)會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良社會(huì)影響。因此，具有工程治理的必要性和緊迫性。