皖南山區(qū)某地滑坡致災機理與防治措施

朱訓和，相健波，徐生平

（1.安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局311地質(zhì)隊，安徽 安慶 246000；2.安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，安徽 合肥 230001）

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，資源儲備進程的不斷推進，人類工程活動對自然斜坡的日益改造，導致坡體的天然應力場平衡遭到破壞，直接或間接的觸發(fā)滑坡災害屢見不鮮，嚴重威脅著當?shù)厝藗兊纳敭a(chǎn)安全。

安徽省績溪縣突降特大暴雨，14時～17時連續(xù)三個小時的降雨量達到96.5mm，15時至16時最大小時雨強達37毫米，刷新了當?shù)氐貐^(qū)的環(huán)境氣象歷史記錄，特大暴雨襲擊導致境內(nèi)多處山體滑塌、道路沖毀、通信受損；地質(zhì)滑坡致使材料運輸?shù)缆肥艿蕉氯瑖乐貢a(chǎn)生人員傷亡。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

區(qū)內(nèi)地形切割強烈，斜坡發(fā)育，屬構(gòu)造侵蝕地貌。山體大致呈南東向展布，滑坡體位于所處位置的中下部，微地貌周邊高、中間低，自然山坡坡度30°～45°，局部大于60°，周邊狹窄深切的沖溝呈“V”字型發(fā)育。

1.2 氣象水文

滑坡研究區(qū)域?qū)俦眮啛釒駶櫦撅L氣候區(qū)，雨量充沛，四季分明，溫和濕潤，多年平均降水量1630.3mm，降水集中在5月份～8月份，主汛期具有明顯降雨集中、短時強降雨頻次多和連續(xù)降雨時間長的特點。據(jù)當?shù)氐V山研究區(qū)域雨量監(jiān)測站資料，降雨量分別達到188mm、210mm、251mm和296mm，遠超引發(fā)地質(zhì)災害的致災臨界雨量閾值，極端強降雨導致多處突發(fā)地質(zhì)災害。

1.3 地層與構(gòu)造

第四系殘坡積（Q4edl）：灰褐色、黃褐色，含碎石粉質(zhì)粘土，碎石含量15%～30%，呈棱角狀，分選性差；根據(jù)工程揭露滑坡體中上部厚度約5m，滑坡兩翼及坡腳薄，厚度小于1m。殘坡積層結(jié)構(gòu)松散，含水且透水；不良礦體結(jié)構(gòu)是突發(fā)性地質(zhì)災害發(fā)生的根本內(nèi)因。

1.4 水文地質(zhì)特征

根據(jù)地層巖性、含水介質(zhì)及地下水動力條件，將區(qū)內(nèi)地下水類型劃分為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。地下水主要接受大氣降水的入滲補給，動態(tài)變化大，逕流方向總體為自坡頂順斜坡向坡腳運動匯入石門亭河。

地下水位嚴格受降雨控制，其變化與降雨量同步，降雨因子對斜坡的穩(wěn)定性起了非常重要的作用[1]。

1.5 人類工程活動

區(qū)內(nèi)人類工程活動比較強烈，主要表現(xiàn)為坡地開墾和削坡建路兩個方面。

研究區(qū)位于天目山北麓余脈，典型的山區(qū)小氣候有利于山核桃生長發(fā)育。山坡原為灌木林地，植被發(fā)育；為增加農(nóng)民收入，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，地方政府鼓勵農(nóng)民開墾種植山核桃，人為改造了地質(zhì)環(huán)境。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡類型

根據(jù)現(xiàn)場詳細調(diào)查，結(jié)合地質(zhì)工程測繪、勘查與高密度電法剖面解譯等基礎資料，判定該滑坡為淺層土質(zhì)牽引式小型滑坡[2]，成因類型屬強降雨引發(fā)型[3]。

2.2 滑坡形態(tài)、規(guī)模及周界特征

滑坡位于績溪荊州鄉(xiāng)下胡家村下村黨組，微地貌屬斜坡地形，巖土質(zhì)邊坡；滑坡位于山坡中下部，滑坡體所在坡體為順向結(jié)構(gòu)，坡面朝陽，中心地理坐標：E118°52′27″，N30°11′57″；長約120m、寬約20m～45m，厚約0.5m～5m，平均厚度大約2.8m，總體積約15000m3，主滑方向120°。滑坡堆積體呈粘稠狀，堆積于下方的材料運輸?shù)缆飞?，部分沖至石門亭河內(nèi)?；潞缶壐叱?28.09m，前緣剪出口高程646.18m，相對高差81.91m，坡度30°～60°，平面形態(tài)近舌狀，剖面形態(tài)呈折線型。

2.3 滑體特征

滑坡體物質(zhì)以第四系全新統(tǒng)殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土為主，灰黃色，濕，可塑，地質(zhì)表面頂部見植物根莖。風化后的泥質(zhì)灰?guī)r呈棱角狀不均勻分布，含量小于30%。整體結(jié)構(gòu)松散，易于雨水入滲。

2.4 滑帶特征

滑帶為第四系殘坡積土與下伏基巖接觸界面，滑動面為一傾斜平面，傾角為40°～45°，滑帶土以粉質(zhì)粘土為主，濕～稍濕，可塑，手捏有較強的滑感，滑面上具有明顯的擦痕；高強度降雨不利于地下水沿接觸界面及時排出。

2.5 滑床特征

滑床巖性為中風化微晶灰?guī)r，灰白色，厚層狀結(jié)構(gòu)，裂隙微弱發(fā)育，滲透性差，視為本區(qū)相對隔水層，地下水入滲運移至該界面時遇阻富集，致使接觸面巖土軟化形成飽水軟弱帶，具有上部富水下部隔水的水文地質(zhì)特征；新鮮基巖完整，穩(wěn)定性良好。

3 致災機理

3.1 地質(zhì)環(huán)境條件

地質(zhì)災害發(fā)生是在自然屬性和經(jīng)濟屬性的耦合作用下形成的，地質(zhì)環(huán)境條件是內(nèi)在因素。斜坡殘坡積層發(fā)育，厚度約0.5m～5m，其結(jié)構(gòu)松散，孔隙率大，透水性強，吸水后地下水位隨即上升，松散層發(fā)生軟化變形，坡體荷載增大，為滑坡的發(fā)生提供了充足物源。

3.2 強降雨外因

高強度降雨是導致地質(zhì)邊坡滑坡發(fā)生最主要的激發(fā)因素之一，突發(fā)性地質(zhì)災害與降雨強度呈高度正相關?；滤幮逼略计旅娉事┒窢?，有利于地質(zhì)表面水匯集；久旱干燥后遭遇9日～10日兩天集中強降雨天氣，雨水便迅速沿孔隙、裂隙和裂縫直接滲入結(jié)構(gòu)疏松的坡體內(nèi)，地下水的滲流作用致使浸潤線以上殘坡積層重度快速增加，抗剪強度急劇下降，在抗滑段和牽引段的應力集中區(qū)因重力下移，產(chǎn)生的多組差異結(jié)構(gòu)面導致局部拉裂而發(fā)生垮塌和崩滑。

3.3 人為因素

工程施工修建過程中，對坡腳進行了機械開挖，形成高度2m～10m、坡度60°～70°的高陡邊坡，工程切坡改變了斜坡原始結(jié)構(gòu)與力學平衡，減小了前緣抗滑段的阻滑力，破壞了坡體的天然穩(wěn)定性。工程坡腳修建高約0.6m～1.0m、寬約0.40m的干砌塊石擋墻，雖采取了簡易防護措施卻難以阻擋地質(zhì)災害發(fā)生。

3.4 演化機理

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，結(jié)合綜合資料分析，該處滑坡在強降雨的激發(fā)下坡腳臨空面首先發(fā)生剪切破壞，繼而牽引滑坡中后部發(fā)生快速變形滑動，其演化機理表現(xiàn)為滑移—拉裂—剪斷破壞模式。

4 防治措施

4.1 設計原則

根據(jù)地質(zhì)滑坡防治工程相關規(guī)范，結(jié)合滑坡結(jié)構(gòu)、變形特征和場地條件，遵循因地制宜和生態(tài)環(huán)境的設計原則，做到一次根治不留后患，消除社會影響。

4.2 方案設計

滑坡治理工程目前國內(nèi)比較成熟措施為排水工程、削方減載、工程基礎注漿加固、抗滑工程、錨索（桿）工程、格構(gòu)錨固工程、擋墻工程和生物防護工程等。

該滑坡防治工程為II級，使用年限為50a，設計允許安全系數(shù)取值1.35。通過對滑坡發(fā)生機理的綜合研究，采用定量方式優(yōu)化治理方案，確定最終工程治理措施為：刷方減載＋樁板墻＋鋼筋混凝土擋墻＋主動防護網(wǎng)＋截排水工程＋生物治理工程＋監(jiān)測工程的組合治理方案（圖1）。

（1）排水工程。治坡先治水，為確保坡面排水通暢，在位于坡面、樁板墻墻腳及坡腳處采用C2O混凝土現(xiàn)澆鋪筑截、排水溝各200m，在工程邊坡腳處修筑跌水池與坡面排水溝相連。

（2）削方減載。對坡面上不穩(wěn)定巖土體采用機械+人工的方式進行清理；為減小滑坡牽引段的推力，在滑坡后緣削坡卸載形成兩個平臺，按照1:1.0放坡，平臺寬度3m，臺階高度5m～8m，邊坡角45°。

圖1 地質(zhì)工程段滑坡治理工程平面布置圖

（3）地質(zhì)工程基礎混凝土擋墻。為防止坡面崩落塊石，在距坡腳4m～5m處設置一道懸臂式混凝土擋墻，擋墻長度35m，高度3m，內(nèi)設落石槽。

4.3 治理效果

治理工程于2020年初竣工，日常觀測數(shù)據(jù)表明主體工程未發(fā)生位移跡象，滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)，工程治理達到了預期目的，治理效果顯著。

5 結(jié)論

本文以滑坡為研究對象，從地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡體變形破壞特征和影響因素等方面分析研判了該滑坡的孕災條件、成災因素和致災機理；作者認為，區(qū)內(nèi)的微地貌類型、巖土體結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)條件是形成滑坡的內(nèi)在機理，極端氣候條件和人類工程活動是滑坡發(fā)生的激發(fā)機理。