湖南省永興縣五星組滑坡成因機制及穩(wěn)定性評價

周倩,陸劍宇,辛武,尚超,顏曉蓮

(湖南省核工業(yè)地質局三○六大隊，衡陽 421008)

永興縣便江鎮(zhèn)水南村五星組滑坡位于水南村五星組，滑坡體積為9.4×104m3，滑坡自2013年6月出現(xiàn)變形開始，一直處于蠕動變形階段，嚴重威脅滑坡下方水南村安置點76戶310人的生命財產安全，潛在經濟損失約4 865萬元。本文通過對滑坡的基本特征、成因機制及穩(wěn)定性進行了分析研究，并提出相應的治理措施。

1 地質環(huán)境條件

滑坡區(qū)屬湘東南低山區(qū)，總體地勢為北西高南東低，高程一般120～170 m，地形坡度一般為10°～25°，屬緩坡地貌。滑坡區(qū)主要出露地層為第四系殘坡積層(Q4el+dl)含碎石粉質粘土及三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)強風化泥灰?guī)r、粉質粘土(滑帶土)、中風化泥灰?guī)r等。區(qū)內新構造運動不甚強烈，主要表現(xiàn)為區(qū)域差異性、間歇不均勻升降運動。據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306-2015)和《建筑抗震設計規(guī)范》(GB 50011-2010)，滑坡區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，地震動反應譜特征周期為0.35 s，相應地震烈度為Ⅵ度區(qū)，為弱震區(qū)。

滑坡區(qū)及其附近地下水類型為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩大類。根據(jù)對在滑坡場地鉆孔內所取的雨水匯集水樣進行了室內分析，地下水pH值7.29～7.32。場地內地下水對混凝土及混凝土中鋼結構具微腐蝕性，對鋼結構具微腐蝕性。

勘查區(qū)內人類工程活動對滑坡體影響較大，主要為坡體前緣人工切坡修建房屋，形成了局部的臨空面，樓高6～8層，滑坡后緣為五星學校的工程施工場地，地表標高151～152 m，滑坡體上及兩側種植了橘子樹。人類工程活動過程中形成不少陡坎，對山坡地貌有所改變。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形態(tài)特征

滑坡區(qū)地勢整體北高南低，覆蓋層厚度小，山坡坡頂邊坡可見基巖出露(圖1)?；潞缶壩逍菍W校施工現(xiàn)場地面高程151～152 m，前緣高程122 m，相對高差29～30 m，一般坡度約為30°～35°，滑坡平面形態(tài)上呈半橢圓狀，后部呈弧形?；驴v向上坡度大體相等，前緣-中部陡，后緣緩?；麦w寬約170 m，縱長約55.5 m，滑坡體體積約9.4×104m3，滑坡主滑方向115°，滑坡類型為小型淺層牽引式土質滑坡。

2.2 滑坡物質結構特征

2.2.1 滑體土

(1) 素填土(Q4ml) ①：土黃-黃褐色，為新近人工堆積形成，松散、濕，由含碎石粉質粘土和強風化泥灰?guī)r碎塊組成，碎塊粒徑1～6 cm，厚度2.5～5.0 m，主要分布于滑坡前緣擋土墻后。

(2) 含碎石粉質粘土(Q4)el+dl②：黃褐-棕紅色，硬塑，稍濕狀態(tài)，巖芯切面稍有光澤，含少量礫石，粒徑0.5～1 cm，含量約10%，成分主要為泥灰?guī)r，無搖振反應，干強度及韌性中等，厚度0.5～4.4 m。該層主要分布于坡體上。

1.第四系殘坡積層；2.三疊系；3.學校規(guī)劃范圍線；4.滑坡邊界線；5.剪出口邊界線；6.裂縫及編號；7.剖面線及編號；8.已建擋土墻；9.擬建擋土墻；10.擬建樁板墻工程；11.擬建地平整區(qū)；12.設計鉆孔及其編號、孔深；13.設計探槽及其編號、方量；14.設計探井及其編號、深度圖1 滑坡區(qū)工程地質平面圖

(3) 強風化泥灰?guī)r(T1d)③：褐黃色，泥質成分，風化裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀夾土狀，碎塊狀巖芯粒徑一般為1～5 cm，干時可用手折斷或捏碎，遇水易軟化，為軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級，厚度0.9～6.9 m，分布不均勻。

2.2.2 滑帶土

滑帶土(T1d)④(圖2、圖3)：灰褐色，為粉質粘土和強風化泥灰?guī)r碎石組成，可塑，很濕，無搖振反應，干強度及韌性中等，層厚0.40～0.50 m。巖土力學性質詳見表1。

圖2 ZK5巖芯中滑帶土

圖3 ZK6巖芯中滑帶土

2.2.3 滑床

滑床主要由三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)強風化、中風化泥灰?guī)r組成，巖層產狀94°∠44°，與主滑方向115°為順向關系。

(1) 強風化泥灰?guī)r(T1d) ③：褐黃色，泥質成分，風化裂隙發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀夾土狀，碎塊狀巖芯粒徑一般為1～5 cm，干時可用手折斷或捏碎,遇水易軟化，為軟巖，巖體基本質量等級為Ⅴ級。

(2) 中風化泥灰?guī)r(T1d)⑤(圖4)：黃褐-青灰色，中厚層狀結構，巖石風化裂隙較發(fā)育,巖芯多呈柱狀，局部夾碎塊狀，節(jié)長5～20 cm，最長約30 cm， 錘擊聲不清脆無回彈，較易擊碎，為軟巖，巖石質量指標RQD值約85，巖體較完整，巖體基本質量等級為Ⅳ級，厚度6.10～12.10 m。

圖4 ZK2中風化泥灰?guī)r

2.3 滑坡體變形特征

該滑坡自2013年6月形成以來出現(xiàn)了一些變形特征，隨著前緣居民的切坡等人類工程活動加劇了滑坡的變形。

(1) 滑坡前緣

滑坡前緣的變形主要滑坡不斷推動前緣的土體垮塌，威脅坡前居民的安全(圖5)。目前，該處隱患處于蠕動變形期，坡前擋土墻基本還處于穩(wěn)定狀態(tài)，預計在暴雨沖刷、震動破壞等因素作用下，滑坡下滑速度可能加劇，滑坡范圍加大，滑坡土體有可能沖垮已有擋墻(圖6)或躍過擋墻沖進居民區(qū)，對滑坡坡腳建筑物及居民構成威脅。

圖5 滑坡前緣居民密集區(qū)

圖6 滑坡前緣擋墻

(2) 滑坡后緣及兩側

滑坡后緣及兩側的變形主要以裂縫為主?；掳l(fā)生初期在滑體上出現(xiàn)了6條裂縫，裂縫長7～45 m，寬0.1～1.0 m，可見深度為0.2～1.4 m。目前開裂最為嚴重的為f3裂縫(見圖7、圖8，表2)。

圖7 滑坡中部右側出現(xiàn)的拉張裂縫f2

圖8 滑坡中部右側出現(xiàn)的拉張裂縫f3

裂縫編號發(fā)育位置長/m寬/m可見深度/m走向/°f1中部110.4～10.3～1.4235f2中部右側190.3～0.80.5～1.095f3中部右側450.2～0.80.3～1.095f4中部右側70.3～0.60.3～0.8130f5后緣350.2～0.60.2～0.9100f6左側160.1～0.50.2～0.8210

3 滑坡成因機制分析

根據(jù)勘查結果并分析，地形地貌、巖土性質、水文地質條件是影響該滑坡穩(wěn)定性的主要因素。其次造成滑坡滑動的主要外界影響因素是大氣降水。人類活動在滑坡頂部后方建房，形成地面附加荷載，前緣坡腳局部進行了開挖切方，在暴雨條件下，地表水快速下滲，致使土體飽和，自重加大，潛在滑動面處的積水，造成土體抗剪強度降低，導致滑坡失穩(wěn)。

(1) 地形地貌因素

五星組滑坡坡度較陡，坡度達30°～35°，相對高差30 m左右，滑坡前緣由于修建房屋形成臨空面，前緣陡坎2～4 m高，邊坡土體為含碎石粉質粘土和破碎的強風化泥灰?guī)r，結構松散，易失穩(wěn)。

(2) 地質條件

組成滑體的物質成份為強風化泥灰?guī)r中的軟弱夾層，結構松散，透水性強，抗剪強度低，易于雨水入滲，降低軟弱夾層抗剪強度，下伏中風化泥灰?guī)r透水性差，位于土巖界面上的強風化泥灰?guī)r易軟化變形，形成貫通性滑帶，引發(fā)整體滑坡蠕動。

(3) 降雨

本區(qū)屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，雨量充沛。在降雨入滲后，土體含水量增加，坡體重量增加，強度減小，在重力作用小，易引發(fā)失穩(wěn)。

(4) 人類活動

在滑坡體頂部的建房振動加荷、在坡腳修建房屋、削坡過陡、坡腳開挖等人類工程活動，是形成本滑坡的重要因素。

4 滑坡的穩(wěn)定性分析評價

4.1 計算剖面

本次滑坡以1-1′、 2-2′、 3-3′、 4-4′為穩(wěn)定性分析計算剖面，各剖面的布置情況詳見平面圖(圖1)。

4.2 計算工況

滑坡穩(wěn)定性計算及滑坡推力計算，其目的是為滑坡在不同工況條件下的穩(wěn)定性評價及滑坡防治提供設計依據(jù)。計算荷載考慮滑體自重、地表荷載、暴雨、動荷載、地震等因素。按《滑坡防治工程設計與施工技術規(guī)范》(DZ/T0219-2006)，滑坡治理根據(jù)其危害對象程度及潛在經濟損失，滑坡穩(wěn)定性計算工況、荷載組合及抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見表3。

表3 穩(wěn)定性計算工況、荷載組合

4.3 計算結果及評價

滑坡各剖面穩(wěn)定系數(shù)見表4。

通過采用折線滑動法分別計算滑坡各剖面的穩(wěn)定系數(shù)及剩余下滑力，可以得出如下結論：滑坡在自重工況下，處于穩(wěn)定-基本穩(wěn)定狀態(tài)，與宏觀分析結果一致；在暴雨工況下，滑坡處于基本穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)。

在自然條件下，由于滑坡滑體中土體結構松散，透水性較好，在降雨條件下，隨著雨水入滲，自重加大，基巖頂面處的強風化泥灰?guī)r遇水易軟化變形，抗剪強度降低，在暴雨時期，易形成貫通性滑帶，從而誘發(fā)上部滑體向下滑移，導致滑坡的整體失穩(wěn)。經近期多次觀察，滑坡地貌變化大，滑坡有向后緣、西側繼續(xù)發(fā)展明顯跡象，變形速度呈加劇的趨勢。結合滑坡穩(wěn)定性計算結果，該滑坡在暴雨工況下，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，危險性大，應盡快進行治理。

表4滑坡穩(wěn)定性計算結果表

剖面編號工況滑坡安全穩(wěn)定性系數(shù)滑坡穩(wěn)定系數(shù)評價結果1-1'1(自重)1.201.347穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.051.079基本穩(wěn)定2-2'1(自重)1.201.028欠穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.050.840不穩(wěn)定2-2'(a-a)1(自重)1.201.336穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.051.023欠穩(wěn)定3-3'1(自重)1.201.145基本穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.050.938不穩(wěn)定3-3'(a-a)1(自重)1.201.879穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.051.098基本穩(wěn)定4-4'1(自重)1.201.184基本穩(wěn)定2(自重+暴雨)1.050.954不穩(wěn)定

5 滑坡防治建議

根據(jù)災害體的特征及變形破壞模式，在掌握斜坡可能的形成滑坡的機制和主要誘發(fā)因素基礎上，結合場地工程地質、水文地質及施工條件對其進行工程治理。通過對場地的調查，居民房屋多靠近滑坡體，前緣施工空間小且坡度較陡，應采用截排水工程+場地平整工程 +樁板墻工程 +擋土墻工程+裂縫填埋工程+監(jiān)測工程相結合進行防護。

6 結論

該滑坡位于水南村五星組，在暴雨、人類活動等強誘發(fā)因素作用下，滑坡處于基本穩(wěn)定-不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴重威脅前緣居民生命和財產安全。滑坡主要采用截排水工程+場地平整工程 +樁板墻工程 +擋土墻工程+裂縫填埋工程+監(jiān)測工程相結合的綜合治理措施，切實可行，最終達到消除滑坡隱患的效果。