攀枝花仁和區(qū)啊喇村滑坡特征分析與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

吳青松，嚴(yán)松濤，白遵誠(chéng)，楊 斌

(中國(guó)人民武裝警察部隊(duì) 黃金第三總隊(duì),四川 成都 610036)

近年來(lái),滑坡地質(zhì)災(zāi)害在四川西南山區(qū)頻發(fā)[1],給人民生產(chǎn)生活帶來(lái)極大影響,威脅人民生命財(cái)產(chǎn)安全?；碌刭|(zhì)災(zāi)害問(wèn)題一直以來(lái)是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究重點(diǎn),他們?cè)诨滦纬蓹C(jī)理[2-3]、穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[4-6]方面做了大量工作,取得了豐碩的成果。

滑坡位于四川省攀枝花市仁和區(qū)啊喇鄉(xiāng)啊喇村,距城區(qū)約24 km,與S214省道、083鄉(xiāng)道相通,有鄉(xiāng)村水泥公路貫穿整個(gè)滑坡,交通便利。區(qū)內(nèi)為中山區(qū)構(gòu)造剝蝕地貌,溝谷斜坡地形(圖1)。場(chǎng)地最高點(diǎn)為1 791 m,最低點(diǎn)為1 580 m,相對(duì)高差為211 m。地形總體坡度為5°～20°,局部地段有3～6 m陡坎與平臺(tái)。坡表面多為農(nóng)房及耕地。

圖1 啊喇村滑坡全貌圖Fig.1 Panorama of landslide in Ala village

1 滑坡特征分析

1.1 滑坡形態(tài)與邊界特征

圖2 啊喇村滑坡無(wú)人機(jī)正射影像圖Fig.2 UAV orthophoto image of ALA village landslide

該滑坡屬松散土層牽引式特大型老滑坡?；w為第四系坡洪積粉質(zhì)粘土,平均厚度約4 m,方量約24.4×104m3,滑床為冰水堆積層含礫粉質(zhì)粘土。

1.2 滑坡變形特征

該滑坡體可分為“強(qiáng)變形區(qū)”與“弱變形區(qū)”(圖3、圖4)。前緣以斜坡處坡腳為界，左側(cè)以自然沖溝的右側(cè)斜坡坡頂為界(沖溝斜坡多處可見(jiàn)基巖出露)，右側(cè)邊界以自然沖溝為界(邊界外多處基巖出露)?！皬?qiáng)變形區(qū)”后緣寬度約320 m,前緣寬度約293 m,強(qiáng)變形區(qū)前緣高程約1 708 m,后緣高程約1 791 m,相對(duì)高差為83 m,滑體面積約1.46×105m2,厚為5.3～16.7 m,強(qiáng)、弱變形區(qū)的區(qū)分邊界是以滑坡體地表裂縫分布、弱變形區(qū)內(nèi)修建的溝渠完好程度、地表形變特征并結(jié)合鉆探揭露情況分析確定的。

圖3 啊喇鄉(xiāng)啊喇村滑坡平面Fig.3 Landslide plane of ALA village,ALA township1.殘坡積層；2.剖面及編號(hào)；3.δO2石英閃長(zhǎng)巖；4.坑塘與水系；5.鉆孔及編號(hào)；6.地表裂縫；7.滑坡強(qiáng)烈變形區(qū)；8.滑坡邊界。

滑坡“強(qiáng)變形區(qū)”內(nèi)滑動(dòng)跡象主要體現(xiàn)為滑坡后緣出現(xiàn)地面開(kāi)裂并形成錯(cuò)壁,滑坡中部形成多條橫向貫穿裂縫,多處房屋墻體開(kāi)裂；滑坡“弱變形區(qū)”未見(jiàn)明顯裂縫,相應(yīng)的鉆孔也未見(jiàn)變形痕跡,同時(shí)滑坡區(qū)內(nèi)老的修建溝渠未見(jiàn)變形,而“弱變形區(qū)”多處變形跡象為早年間形成。

圖4 啊喇鄉(xiāng)啊喇村滑坡主滑剖面Fig.4 Main slide section of landslide in ALA village,ALA township1.石英閃長(zhǎng)巖；2.殘坡積層；3.泥巖及粉砂巖互層。

(1) 滑坡變形特點(diǎn)。“強(qiáng)變形區(qū)”內(nèi)滑坡變形具有以下2個(gè)特點(diǎn)：①在平面上表現(xiàn)為滑體面積較大、滑動(dòng)面埋深較淺的特點(diǎn),滑坡體面積14.6×104m2,滑動(dòng)面埋深一般為5.3～16.7 m;②危害性較大,滑坡失穩(wěn)后將危及到“強(qiáng)變形區(qū)”內(nèi)滑體上居民聚居區(qū)住戶的生命、財(cái)產(chǎn)安全。

(2) 滑坡變形跡象?！皬?qiáng)變形區(qū)”內(nèi)滑動(dòng)跡象主要體現(xiàn)為滑坡后緣出現(xiàn)地面開(kāi)裂并形成30～50 cm錯(cuò)壁,滑坡中部形成多條橫向貫穿裂縫,裂縫長(zhǎng)5.2～15 m,寬5～15 cm,下沉約5～10 cm,多處房屋墻體開(kāi)裂(照片1、照片2)。

照片1 民房墻體開(kāi)裂Photo 1 Wall cracking of civil house

照片2 地面拉裂縫Photo 2 Ground tension crack

2 滑坡物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)特征

2.1 滑坡區(qū)物質(zhì)組成

該滑坡滑帶為第三系冰水堆積層含礫粉質(zhì)粘土與早元古代中性巖石英閃長(zhǎng)巖接觸帶?；矠橄路缭糯行詭r石英閃長(zhǎng)巖(δO2)基巖,該基巖呈強(qiáng)風(fēng)化特征,為灰白色,主要礦物成為長(zhǎng)石、石英、黑云母等,中粗粒結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,巖芯受擾動(dòng)后成礫砂狀、塊狀,裂隙發(fā)育。

2.2 滑坡區(qū)巖土體基本特征

對(duì)滑坡區(qū)不同部位巖土體進(jìn)行分開(kāi)描述如下：①滑坡堆積物，分布于整個(gè)滑坡區(qū),主要由粉質(zhì)粘土組成,在滑坡前緣較薄、中后部較厚,表層土體較松散,受滑動(dòng)影響,土體結(jié)構(gòu)受到破壞,在不利條件下易產(chǎn)生滑動(dòng)、變形。②滑帶土，滑面位于坡洪積粉質(zhì)粘土與石英閃長(zhǎng)巖之間,鉆探揭露滑帶處巖芯呈可塑狀,未見(jiàn)明顯光滑面,粉質(zhì)粘土具有透水性,大氣降水入滲補(bǔ)給后含水量高增高,抗剪強(qiáng)度降低,在暴雨、地震等不利條件下易產(chǎn)生滑移變形。③滑床，主要為石英閃長(zhǎng)巖,該地層為相對(duì)隔水層,透水性弱且不利于地下水的排泄,具有隨著深度的增加含水量逐漸降低的趨勢(shì)。④滑坡區(qū)均分布有第三系冰水堆積層,該層以粉質(zhì)粘土為主,其間含閃長(zhǎng)巖、泥巖、砂巖碎屑,微膠結(jié)。在大氣降水、坡面地表水入滲以后,物理性質(zhì)降低,由硬塑狀變?yōu)榭伤堋浰軤?并在地形因素下,該層易發(fā)生蠕滑變形跡象。

根據(jù)滑坡區(qū)不同巖土層工程特征,對(duì)各巖土層進(jìn)行分析測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1。

3 滑坡成因與穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡成因

該滑坡區(qū)屬中山區(qū)構(gòu)造剝蝕地貌,斜坡地形,地勢(shì)南高西低,地形坡度為滑坡變形提供了勢(shì)能條件和位移空間,從主滑剖面圖可以看出,古滑坡剪出口段地形坡度較陡,提供了良好的臨空條件。在地層巖性方面,滑坡內(nèi)分布的粉質(zhì)粘土,經(jīng)過(guò)大氣降水及地表水入滲補(bǔ)給,在與冰水堆積層接觸帶易形成富水軟弱帶,并且滑坡區(qū)內(nèi)分布多處水田且常年滿水,使土體抗剪強(qiáng)度降低,對(duì)滑坡的穩(wěn)定不利。當(dāng)大氣降水時(shí),在地表水滲透侵蝕作用下,增大了土體重度,降低了土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),坡體開(kāi)始出現(xiàn)變形,隨著變形發(fā)展而形成地表裂縫。在暴雨條件下,形成的暫時(shí)性地表徑流隨斜坡排泄,大氣降水易沿坡表裂縫大量滲入,使得滑體重度進(jìn)一步增大,土體抗剪強(qiáng)度急劇降低,在“強(qiáng)變形區(qū)”內(nèi)滑動(dòng)失穩(wěn)極易發(fā)生,第三系冰水堆積層形成軟弱帶,易發(fā)生蠕滑跡象。因此,根據(jù)以上地形地貌、地層巖性、地下水、降雨等各種內(nèi)在因素和外在因素的分析,該滑坡屬于松散土層牽引式老滑坡。

表1 粉質(zhì)粘土(滑體土)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistical table of physical and mechanical indexesin laboratory test of silty clay (sliding soil)

3.2 滑坡穩(wěn)定性分析

(1) 滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算。啊喇村滑坡一方面由于其前緣坡體受無(wú)名溝河水常年沖刷、侵蝕,造成前緣坡體下錯(cuò)垮塌,被河水沖走；另一方面滑坡體土體受重力影響,尤其是持續(xù)降雨后,雨水下滲入土體,抗剪強(qiáng)度降低使滑坡體每年都要發(fā)生下錯(cuò)滑動(dòng)。本文在穩(wěn)定狀態(tài)下采用飽和穩(wěn)定系數(shù)1.20,在極限平衡—欠穩(wěn)定狀態(tài)下采用飽和狀態(tài)穩(wěn)定系數(shù)1.05，對(duì)滑帶土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行反演計(jì)算。對(duì)于參數(shù)選取,滑坡體土體重度中，粉質(zhì)粘土天然重度取19.0 kN/m3,飽和重度取21.0 kN/m3；冰水堆積層含礫粉質(zhì)粘土天然重度取20.00 kN/m3,飽和重度取21.50 kN/m3?；瑤量辜魪?qiáng)度根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試成果、地區(qū)經(jīng)驗(yàn)、反演相結(jié)合的方法，同時(shí)結(jié)合當(dāng)?shù)赝愅馏w的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合確定(表2)。

表2 滑帶土抗剪強(qiáng)度綜合取值表Table 2 Comprehensive value table of shear strength of sliding zone soil

根據(jù)表2,綜合取值按照最不利原則進(jìn)行確定,根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》結(jié)合滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果(表3)分析,滑坡在工況Ⅰ下處于穩(wěn)定狀態(tài)；工況Ⅱ下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；工況Ⅲ狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。綜上所述,滑坡區(qū)地形坡度較緩,滑坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。在雨季時(shí)，大氣降水的影響下,局部存在垮塌現(xiàn)象。

表3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表Table 3 Calculation results of landslide stability

(2) 滑坡強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定性分析。根據(jù)野外調(diào)查,滑坡體后部“強(qiáng)變形區(qū)”分布有鼓丘和眾多裂縫,另外多數(shù)建筑物有破壞痕跡,這說(shuō)明滑坡“強(qiáng)變形區(qū)”目前處于蠕變狀態(tài)。同時(shí)“強(qiáng)變形區(qū)”時(shí)常有地表水存在,地表水下滲造成滑坡體飽水,并使其抗剪強(qiáng)度降低,導(dǎo)致滑坡穩(wěn)定性降低。定性分析且判斷,該滑坡“強(qiáng)變形區(qū)”在未降雨?duì)顟B(tài)下處于蠕變狀態(tài),在強(qiáng)降雨?duì)顟B(tài)下會(huì)加速變形或失穩(wěn)。

同時(shí)根據(jù)(1)節(jié)參數(shù),對(duì)滑坡體強(qiáng)變形區(qū)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算(以1-1′剖面建立模型),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4,結(jié)果表明：滑坡強(qiáng)變形區(qū)在工況Ⅰ下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；工況Ⅱ下處于不穩(wěn)定狀態(tài)；工況Ⅲ狀態(tài)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。計(jì)算結(jié)果與定性評(píng)價(jià)相吻合。

表4 滑坡強(qiáng)變形區(qū)穩(wěn)定性計(jì)算成果表Table 4 Stability calculation results of landslide strong deformation area

4 滑坡防治工程建議

滑坡在暴雨、地震等極端情況下有向坡腳滑動(dòng)的可能,建議進(jìn)行治理：①雨季時(shí)派專人對(duì)進(jìn)行地面位移、地面裂縫及建筑變形裂縫的監(jiān)測(cè)和巡視,建立群測(cè)群防的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)體系；②在滑坡后緣修建截排水溝進(jìn)行排水；③在滑坡中部保護(hù)對(duì)象后(房屋后)設(shè)置一道抗滑擋墻對(duì)滑坡進(jìn)行支擋；④滑坡治理施工基坑開(kāi)挖坡比建議,即坡洪積層粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土1∶1.0,強(qiáng)風(fēng)化石英閃長(zhǎng)巖1∶0.75。若基坑開(kāi)挖不能滿足坡比要求,應(yīng)采取經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)措施,防止坑壁坍塌,保證施工安全。

5 結(jié)論與建議

(1) 四川西南山區(qū)由于各種內(nèi)外地質(zhì)營(yíng)力作用,古滑坡、老滑坡等比較發(fā)育,在各種因素綜合作用下,常出現(xiàn)局部復(fù)活現(xiàn)象。啊喇村滑坡是該類滑坡的典型代表之一。

(2) 古滑坡的復(fù)活受地形地貌、地層結(jié)構(gòu)和地下水、人類工程活動(dòng)影響等因素控制,特別是不合理的人類工程活動(dòng)對(duì)其影響較大。

(3) 古滑坡局部復(fù)活應(yīng)結(jié)合復(fù)活部分的穩(wěn)定性及對(duì)其整體穩(wěn)定性的影響，采取針對(duì)性的治理措施，從而進(jìn)行局部或整體治理。

(4) 本文述及的地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)給予相關(guān)管理部門警示,對(duì)于古滑坡、老滑坡在具備誘發(fā)條件時(shí),仍然具有局部或整體復(fù)活的可能性。在地質(zhì)災(zāi)害防治過(guò)程中應(yīng)重視古滑坡、老滑坡的現(xiàn)狀調(diào)查與評(píng)價(jià)。