貴州省印江縣趙家壩淺層滑坡成因機(jī)制分析

劉秀云 劉 斌 秦 龍

（武漢華璟天土木工程有限公司 武漢湖北 430000）

0 引言

趙家壩滑坡位于貴州省印江縣，2016年7月，受強(qiáng)降雨的影響，該斜坡發(fā)生局部滑坡，幾乎液化的滑體迅速從房屋間空間延伸至50m外的路面。經(jīng)過清理，部分土體仍堆積在原坡面上，成為潛在滑坡的一部分。潛在滑坡體的體積約為1800方，根據(jù)穩(wěn)定性分析，該潛在滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在20年一遇的暴雨工況下，可能會(huì)發(fā)生再次滑動(dòng)，直接威脅著滑坡前緣趙家壩組5戶居民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。分析該滑坡形成機(jī)制來有效預(yù)防類似潛在滑坡的發(fā)生。

1 滑坡區(qū)概況

1.1 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)附近未發(fā)現(xiàn)明顯褶皺和斷裂地質(zhì)構(gòu)造，受區(qū)域構(gòu)造影響，巖層節(jié)理裂隙發(fā)育，可見兩組優(yōu)勢(shì)裂隙 L1：340°∠87°，長度約為 1～2m，節(jié)理縫寬 0.1～0.5cm，密度為 5 條/m；L2：48°∠58°，長度約為 1～2m，節(jié)理縫寬0.1～0.5cm，密度為4條/m。

研究區(qū)地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35s，地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，抗震設(shè)防烈度為Ⅵ度，區(qū)域地殼穩(wěn)定性較好，受地震影響較小。

1.2 地形地貌

研究區(qū)為中低山侵蝕剝蝕地貌，發(fā)育于斜坡中上部，坡腳海拔約591m，坡頂海拔約651m，高差約60m，斜坡整體坡度約30°～45°，第四系覆蓋層厚度約為2～4m，多為農(nóng)田覆蓋。

1.3 氣象水文

印江縣屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，雨量充沛，年降雨量約為1100mm，降雨主要發(fā)生在5-8月，占全年降水量的82.35%

1.4 地層巖性

研究區(qū)出露地層由新至老為第四系（Q4el+d）l殘坡積層、志留系中統(tǒng)石牛欄組（S2sh）灰?guī)r。

第四系（Q4el+d）l：黃褐色粉質(zhì)粘土，呈可塑狀，稍濕，主要由粘性土組成，含少量植物根系和碎石，其中碎石含量約10%～20%，粒徑0.1～1.5cm，碎石巖性主要為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r。

志留系中統(tǒng)石牛欄組（S2sh）：淺灰色灰?guī)r，為淺海陸棚相沉積。巖層產(chǎn)狀264°∠40°，根據(jù)鉆孔資料顯示，該處巖溶不發(fā)育。出露基巖面風(fēng)化較強(qiáng)烈，溶蝕作用較為明顯。

1.5 地下水位

該處地下水位位于坡面以下2～3m，在暴雨工況下，地下水位的高度會(huì)相應(yīng)的升高。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坡體底部有1處泉眼，現(xiàn)已被人工砌筑為水池，儲(chǔ)水量約1×1×0.6m3，常年有水，水質(zhì)清澈透明，無色無味，為居民飲用水。

2 滑坡體工程地質(zhì)概況

研究區(qū)滑坡平面形態(tài)為“舌型”，主滑方向264°，滑坡后緣呈“圈椅狀”?；鏋榛?覆界面，較為明顯。

該滑坡可分為已滑動(dòng)和潛在滑動(dòng)兩部分，詳細(xì)如下：

（1）已滑動(dòng)部分。該部分位于滑坡中后部，該部分后緣陡坎清晰，滑壁基巖出露。

（2）潛在滑動(dòng)部分。該部分主要為已滑動(dòng)的粉質(zhì)黏土堆積，厚度較大。

3 影響因素

趙家壩滑坡地質(zhì)災(zāi)害的成因及影響因素分析如下：

（1）人類活動(dòng)因素?；露逊e體原為林地，較為完整，現(xiàn)被人類開墾活動(dòng)強(qiáng)烈改造，形成多級(jí)梯田，植被減少，坡體被強(qiáng)烈擾動(dòng)、切割。人類修路過程中，隨著道路側(cè)向應(yīng)力的消除（卸載），道路側(cè)應(yīng)力因此產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)整，其結(jié)果是在一定空間范圍內(nèi)形成應(yīng)力場(chǎng)的重新分布。

（2）降雨的影響。降雨通常是觸發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的直接誘因。降雨下滲在基-覆界面附近聚集，不僅使粉質(zhì)黏土飽含水，自重增加，而且形成一定的水力梯度，使得坡體內(nèi)部緩慢產(chǎn)生塑性變形。隨著時(shí)間的積累，粉質(zhì)黏土的粘聚力（C）與內(nèi)摩擦角（φ）急劇降低甚至為零，最后借助重量勢(shì)能、水力梯度的共同作用下，粉質(zhì)黏土沿液化面高速向臨空面方向產(chǎn)生塑性流動(dòng)。

（3）時(shí)間因素：對(duì)于土質(zhì)邊坡，流變性也是對(duì)其造成影響的重要因素。土質(zhì)邊坡的穩(wěn)定性并不是短期地進(jìn)行考量，隨著時(shí)間的變化，巖土體在長期受力的情況下會(huì)出現(xiàn)一定的改變，這些改變會(huì)導(dǎo)致聯(lián)動(dòng)效應(yīng)的出現(xiàn)，從而讓各個(gè)因素都隨其變化而出現(xiàn)一定的改變。

4 滑坡的穩(wěn)定性分析

滑坡穩(wěn)定性分析是研究滑坡的基礎(chǔ)，主要是為了評(píng)價(jià)滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 穩(wěn)定性計(jì)算剖面選取

從以往資料和分析剖面可看出，該斜坡滑動(dòng)面總體近視呈圓弧形型，因此，穩(wěn)定性計(jì)算的數(shù)學(xué)模型選用《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219—2006）附錄A中A.1堆積層（包括土質(zhì)）滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)和推力計(jì)算中第1種計(jì)算模型滑動(dòng)面為圓弧形進(jìn)行計(jì)算。選取剖面1-1′進(jìn)行分析。

圖1 滑坡地質(zhì)剖面

圖2 滑坡穩(wěn)定性分析分條

4.2 參數(shù)選取

趙家壩滑坡滑體主要為第四系粉質(zhì)黏土，滑體主要沿著基-覆面滑動(dòng)變形，結(jié)合工點(diǎn)巖土體試驗(yàn)，確定其滑動(dòng)面天然抗剪強(qiáng)度粘聚力C=30kPa，內(nèi)摩擦角φ=14°，工況二抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)為0.95，工況三抗剪強(qiáng)度折減系數(shù)為0.90。

滑體天然重度：20.0kN/m3，工況二容重為20.5kN/m3，工況三容重為21kN/m3。

滑動(dòng)面抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：

工況一：粘聚力C值為30kPa，φ值為14°。

工況二：粘聚力C=28.5kPa，內(nèi)摩擦角φ=13.3°。

工況三：粘聚力C=27kPa，內(nèi)摩擦角φ=12.6°。

4.3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果（見表1）

經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算分析：趙家壩滑坡在“自重+天然狀態(tài)”狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在“自重+10年一遇暴雨”狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在“自重+20年一遇暴雨”狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

5 滑動(dòng)機(jī)制分析

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，結(jié)合該滑坡形成演化過程的分析，將此滑坡的成因機(jī)制歸納為蠕滑-拉裂型。該滑坡地質(zhì)力學(xué)模式為：

（1）斜坡前緣臨空面加大，形成陡坎，坡體內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行重新分布。斜坡主應(yīng)力跡線持續(xù)向坡腳方向偏移并在坡腳處剪應(yīng)力持續(xù)集中。因此，斜坡坡腳首先開始變形，坡體前緣出現(xiàn)蠕滑，自坡體后緣向坡體深部形成拉張裂縫并持續(xù)向內(nèi)部擴(kuò)展。該階段斜坡變形主要表現(xiàn)為坡腳的覆蓋層變形、土粒間孔隙壓縮，土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，同時(shí)產(chǎn)生超孔隙水壓力，土體的有效主應(yīng)力比也會(huì)持續(xù)增大，斜坡穩(wěn)定性逐漸降低。

（2）斜坡前緣土體不斷出現(xiàn)滑動(dòng)，后緣拉裂縫進(jìn)一步發(fā)育，坡體應(yīng)力狀態(tài)逐漸接近極限平衡狀態(tài)，斜坡發(fā)生顯著變形。斜坡內(nèi)部變形主要表現(xiàn)為兩種形式，一為坡體內(nèi)部的塑性鼓脹，二為坡體外部發(fā)生的局部垮塌并于坡體外部形成塑性剪切面。伴隨剪應(yīng)變量的持續(xù)增大，滑坡潛在蠕滑滑動(dòng)面從斜坡外部向內(nèi)部逐漸形成。伴隨強(qiáng)降水導(dǎo)致坡體自重增大，坡體應(yīng)力打破平衡，坡體從坡腳剪出。隨后滑體在后緣拉裂縫的控制向下錯(cuò)動(dòng)，潛在滑面整體貫通，坡體滑動(dòng)。坡體滑動(dòng)后滑體堆積于坡腳，在較長時(shí)間內(nèi)坡體處于超穩(wěn)定狀態(tài)，但受到擾動(dòng)后，坡體穩(wěn)定性會(huì)逐漸降低至再次復(fù)活。

6 結(jié)論與建議

（1）貴州省印江縣趙家壩滑坡屬于淺層滑坡，坡面較陡，斜坡前緣受到擾動(dòng)為滑坡形成提供了天然條件。

（2）強(qiáng)降雨入滲坡體，且無有效的泄水途徑是滑坡發(fā)生的觸發(fā)因素。降水不僅增加了土體的自重，還加速了基巖的軟化，最終導(dǎo)致了滑坡的發(fā)生。

（3）該滑坡形成機(jī)制為蠕滑-拉裂型，坡腳處首先發(fā)生蠕滑變形，坡頂處發(fā)生拉裂變形，坡體整體失穩(wěn)。

（4）人類工程活動(dòng)對(duì)坡面的開墾及對(duì)坡腳的擾動(dòng)，加速了坡體的失穩(wěn)。