青海西山2號滑坡穩(wěn)定性及變形分析

李文斌，楊紹康，巴瑞壽

(1. 青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810007； 2. 青海省環(huán)境地質(zhì)重點實驗室，青海 西寧 810007； 3. 青海九O六工程勘察設(shè)計院，青海 西寧 810007)

0 前 言

青海省西山2號滑坡位于青海省黃南藏族自治州州府隆務(wù)鎮(zhèn)，滑坡平面上呈舌形，坡面形態(tài)呈凹形，總面積0.46 km2，體積約3 000×104m3，為一特大型巖質(zhì)古滑坡[1-2]?；滦纬珊笥职l(fā)生兩次滑動，經(jīng)幾百年的改造，滑坡周界形態(tài)十分明顯[3-4]。2014年7月，隆務(wù)鎮(zhèn)地區(qū)強降雨頻發(fā)，滑坡前緣南側(cè)陡坎局部垮塌，據(jù)調(diào)查，滑坡整體尚處于緩慢變形階段，未發(fā)生大規(guī)模滑塌。由于滑坡前緣分布四合吉村和隆務(wù)寺等古建筑，滑坡一旦發(fā)生失穩(wěn)，造成的生命和財產(chǎn)損失不可估量。因此，本文基于滑坡區(qū)的地質(zhì)環(huán)境及滑坡特征，分析西山2號滑坡的成因機制，并評價滑坡的穩(wěn)定性狀態(tài)和變形特征，為滑坡的防治提供一定的理論和實際依據(jù)。

1 滑坡工程地質(zhì)特征

西山2號滑坡位于隆務(wù)寺后側(cè)，剖面上呈凹形，滑體長915 m，寬約507 m，平均埋深約65 m，體積約3 000×104m3?；潞蟊诿黠@，坡度較陡，呈圈椅狀。左右側(cè)以大型沖溝為邊界，前緣人類活動頻繁，破壞嚴重?；麦w現(xiàn)形成三級臺坎，為三期滑動形成，呈NE-SW向分布。一期滑坡范圍為西山2號老滑坡全部，為最早一期滑動，屬于特大型超深層基巖古滑坡。二期滑坡范圍包括西山2號老滑坡中部及前緣部分，體積約1 050×104m3，為特大型深層堆積體古滑坡。三期滑坡范圍包括西山2號滑坡前緣部分，滑坡體覆蓋于二期滑坡滑體上，體積約200×104m3，屬于大型堆積體新滑坡，見圖1。

滑坡體組成主要為土黃、褐黃、褐紅色黃土狀土、含礫粉土、卵石及泥巖碎塊。土質(zhì)不均勻，結(jié)構(gòu)較密實、混雜，厚度變化大。其中含礫粉土、卵石及黃土狀土構(gòu)成滑體上部，泥巖碎塊位于下部?；瑤е饕娪诘诙?、第三期滑坡中。其成分以粉質(zhì)粘土為主。褐紅色，硬塑—堅硬，見擠壓層理，呈魚鱗片狀，偶見白色、黑色斑點，含水量較低。滑床巖性為新近系上新統(tǒng)強風(fēng)化泥巖，褐紅色，稍濕，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，節(jié)理較發(fā)育，巖芯呈碎塊，沉積層面不明顯，成分以粘土礦物為主。

西山2號滑坡中后部無明顯變形?；虑熬壘植刻?，呈倒石堆狀分布，方量60 m3，為小型崩塌。建筑墻體開裂，裂縫寬約5～8 cm左右，長度30～50 cm。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，由于滑坡前緣不合理的人工開挖，雨季沖溝內(nèi)流水的沖刷及地表水的下滲，使得滑坡前緣陡坎穩(wěn)定性變差，發(fā)生緩慢變形。

圖1 滑坡體主滑剖面

2 滑坡穩(wěn)定性及變形數(shù)值模擬

2.1 計算工況

由于降雨是西山滑坡變形破壞的主要誘發(fā)因素，因此利用數(shù)值模擬軟件Geo-studio分析不同降雨強度對滑坡穩(wěn)定性的影響。根據(jù)滑坡區(qū)內(nèi)的氣象資料及我國氣象部門降雨強度等級劃分標準，擬定了4種不同的降雨工況，降雨強度分別為中雨、大雨、暴雨、大暴雨，其24 h的單位邊界流量為0.625，1.25，3.125，6.25 mm/h，且為保證各降雨工況之間具有對比性，將各降雨工況的總降雨量控制為150 mm，整個降雨過程為均勻降雨。具體工況見表1。

表1 降雨工況

2.2 計算模型及參數(shù)

選取滑坡主剖面建立數(shù)值模型，見圖2。

模型下邊界為豎向約束邊界，左右邊界為水平約束邊界，地表部分為降雨邊界。確定計算區(qū)域后，按有限元法計算要求對邊坡進行單元網(wǎng)格劃分，對模型建立網(wǎng)格進行精細化區(qū)分，故將坡表區(qū)域模型網(wǎng)格加密，提高計算精確性。

圖2 滑坡主剖面建立的數(shù)值模型

通過對現(xiàn)場滑體所取試樣進行的室內(nèi)試驗及反演得出其巖土體物理力學(xué)參數(shù)和水力學(xué)參數(shù)如表2所示。

表2 滑坡物理力學(xué)參數(shù)

注：γ為天然重度；γsat為飽和重度；c為粘聚力；φ為內(nèi)摩擦角；μ為泊松比；E為彈性模量；Ksat為飽和滲透系數(shù)。

2.3 數(shù)值模擬結(jié)果與分析

在此基礎(chǔ)上，依據(jù)極限平衡原則，運用GeoStudio系列軟件的SLOPE/W、SEEP/W和SIGAMA/W模塊對滑坡穩(wěn)定性和變形進行分析。穩(wěn)定性計算結(jié)果如表3所示。

表3 最小穩(wěn)定性系數(shù)

據(jù)表3，天然狀態(tài)下，西山滑坡體穩(wěn)定性系數(shù)均大于1.15，整體處于穩(wěn)定狀態(tài)；在中雨、大雨及暴雨工況下，滑坡處于穩(wěn)定—基本穩(wěn)定狀態(tài)；在大暴雨情況下，一期、二期滑坡穩(wěn)定性均大于1.05，整體發(fā)生滑動的可能性小，三期滑坡由于前緣臨空，在強降雨作用下，穩(wěn)定性系數(shù)為1.039，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生滑動的可能。三期滑坡在大暴雨工況下產(chǎn)生的位移等值線圖見圖3。

圖3 大暴雨工況下三期滑坡位移等值線

3 結(jié) 語

青海省西山2號滑坡由三期滑坡組成，滑坡整體處于緩慢變形狀態(tài)。主要影響因素為地形、地層巖性、降雨、人類工程活動等。一期滑坡形成主要是受隆務(wù)河侵蝕，前緣形成臨空面所致的蠕滑拉裂型滑坡。二期滑坡坡體結(jié)構(gòu)松散，沖溝發(fā)育，在降雨等因素作用下的順層土體沿弱面蠕滑變形形成滑坡。三期滑坡為前緣人類不合理的開挖，導(dǎo)致的土體圓弧形滑動。三期滑坡在大暴雨工況下處于“欠穩(wěn)定”狀態(tài)。由于滑坡坡腳人工開挖程度非常嚴重，三期滑坡存在滑動的可能性，建議對三期滑坡采用排水系統(tǒng)和支擋措施相結(jié)合的綜合治理方案。