董家河老街鑫豐達小區(qū)滑坡基本特征與穩(wěn)定性研究

李健生 張 灑

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 信陽 464000）

0 引言

圖1 董家河老街滑坡全貌

董家河老街鑫豐達小區(qū)滑坡位于信陽市浉河區(qū)董家河老街， 滑坡體特征：該滑坡規(guī)模為（長71.0 m×寬25.0 m×均厚5.0 m），平面形態(tài)為扇形，坡角20°～40°，主滑方向 356°。 巖體發(fā)育 4 組節(jié)理：西部主要節(jié)理產(chǎn)狀：（1）250°∠44°；（2）335°∠80°， 東部主要節(jié)理產(chǎn)狀：（3）110°∠46°；（4）160°∠64°， 其中節(jié)理產(chǎn)狀傾向 160°～250°∠傾角 44°～64°最為發(fā)育，巖體風(fēng)化強烈，巖性為斜長角閃片巖，斜長角閃片巖產(chǎn)狀：170°∠42°，滑坡具切層滑坡性質(zhì)；滑面位置為全-強風(fēng)化層中軟弱面，沿傾向坡外的軟弱面滑動，滑動面與巖層層面大體相切， 該滑坡下方為鑫豐達小區(qū)居民，前緣為人工修筑擋墻，擋墻有通長裂縫，前緣高程94.0 m，后緣高程 113.0 m（見圖 1）。

1 氣象與水文

該區(qū)地處淮河以南，氣候濕潤，降水充沛，位于冷暖氣候過渡帶上，亞熱帶氣候表現(xiàn)較為明顯，具有冷暖適中、氣候溫和、光熱充足、雨量充沛，雨熱同季，四季分明，天氣多變的氣候特征。 境內(nèi)年平均氣溫為15.1℃，年平均地表溫度為16.9℃，多年平均降水量1 120 mm，多年平均蒸發(fā)量700～800 mm，降水量大于蒸發(fā)量。 年內(nèi)降水量變化不大，豐水期年最大為 1 400 mm，最小為 1 200 mm，枯水期最大為1000mm，最小為740 mm。 年內(nèi)降水量分配不均，多集中于5～8月，約占全年降水量的60%以上，在此期間多暴雨且強度大往往易造成洪澇災(zāi)害。

2 滑坡區(qū)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件

2.1 巖土體工程分布及特征

董家河老街滑坡區(qū)上覆地層為第四系全新統(tǒng)耕土，下伏地層為下元古界斜長角閃片巖（Pt1）。 巖土性質(zhì)自上而下分別為：

（2）斜長角閃片巖（Pt1）：灰黃色，青灰色；全風(fēng)化，變晶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，片理產(chǎn)狀：150°～170°∠35°～42°，成分斜長石、角閃石，該層巖石風(fēng)化程度較強烈，巖石裂隙發(fā)育，巖石極破碎，巖芯呈砂土狀，少呈碎塊狀，局部風(fēng)化成土；標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)28.0～36.0 擊，層厚 0.90～6.40 m，層頂高程 97.06～105.74 m，層底高程 94.76～109.28 m。 高差 8.68 m。

（3）斜長角閃片巖（Pt1）：黃褐色，青灰色；強風(fēng)化，變晶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，片理產(chǎn)狀：150°～170°∠35°～42°，成分斜長石、角閃石，該層巖石風(fēng)化程度較強烈，巖石裂隙發(fā)育，巖芯破碎，多呈碎塊狀；巖石質(zhì)量等級為Ⅴ級，巖芯采取率為80%～90%， 圓錐動力觸探試驗擊數(shù)28.0～51.0 擊，層厚 0.60～15.00 m，層頂高程 94.76～109.28 m，層底高程91.19～96.99 m，高差14.52 m。

滑帶土：青灰色，黃褐色；松散-稍密，強度較上部土層降低，孔隙發(fā)育，主要成分中粗砂，含少量泥質(zhì)，巖芯采取率90%以上， 層厚0.2～0.3 m， 層頂高程94.39～106.28 m， 層底高程 94.09～106.58 m。 高差11.89 m。

（4）斜長角閃片巖（Pt1）：青灰色，中風(fēng)化；變晶狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，片理產(chǎn)狀：150°～170°∠35°～42°，成分斜長石、角閃石，該層巖石風(fēng)化程度弱，強度較高，巖石呈裂隙發(fā)育，裂隙石英充填，巖芯較破碎，多呈短柱狀及柱狀，少量呈碎塊狀，屬較硬巖，巖石質(zhì)量等級為Ⅳ級，巖芯采取率為80%～90%左右，RQD 約為70%。該層最大揭露厚度為 14.00 m， 層頂高程 91.19～101.37 m，層底高程 85.04～96.69 m。 高差 10.18 m。

2.2 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水類型主要為基巖裂隙水，基巖上部全-強風(fēng)化帶中節(jié)理裂隙發(fā)育， 為地表水轉(zhuǎn)化為地下水提供了通道和賦存條件[2]，區(qū)內(nèi)地下水主要接受大氣降水補給，徑流途徑短，水力坡度大，地下水位高程96.66～106.17 m， 水位隨季節(jié)變化， 年變化幅度 1.0～2.0 m。

滑坡地段淺層孔隙-裂隙水的運移和對相對軟弱的風(fēng)化帶巖土軟化、滑動帶界面的形成及滑坡體的失穩(wěn)起到了必然的不利作用；由于斜長角閃片巖強風(fēng)化帶中、下部滲透性相對較低，滲透系數(shù)相對較小，常將地下水阻滯于殘坡積-全風(fēng)化和強風(fēng)化上部斜長角閃片巖等裂隙化地層中，尤其在降水入滲后，在殘積土-全強風(fēng)化巖層中易形成小范圍上層滯水，軟化滑帶風(fēng)化巖土，降低其抗剪強度，直至降低坡體抗滑穩(wěn)定性。

3 滑坡基本特征及危害對象

3.1 滑坡空間形態(tài)特征

滑坡位于董家河老街鑫豐達小區(qū)南部，覆蓋層較薄，上部主要為全、強風(fēng)化斜長角閃片巖，滑坡主滑方向 350°，坡角20～40°，東部較陡，東部下部出露中風(fēng)化斜長角閃片巖，西部相對較緩，全-強風(fēng)化斜長角閃片巖較厚，滑坡平面形態(tài)呈不規(guī)則馬蹄狀，剖面形態(tài)呈階梯狀，滑坡軸線長約71.0 m，均寬25.0 m，總面積約1 757.0 m， 厚度一般在 1.0～8.4 m 左右， 平均厚度約5.0 m，總體積約 8.8×103m3，屬淺層小型土巖滑坡[3]；滑坡前緣高程94.0 m，滑坡后緣高程113.0 m，高差19.0 m；滑坡后緣（見圖2），堆積物以全-強風(fēng)化斜長角閃片巖；滑坡區(qū)地形復(fù)雜，巖體風(fēng)化強烈，產(chǎn)狀與坡向斜交，目前山體已產(chǎn)生裂縫，變形跡象明顯，滑坡區(qū)位于信陽市浉河區(qū)暴雨中心， 該滑坡潛在威脅為中等。

圖2 董家河滑坡后緣

3.2 變形特征

滑坡前緣剪出口呈凸起狀，擠壓修建的磚砌擋墻，并發(fā)生斷裂變形，裂縫為通長裂縫，裂寬最大5.0 cm，擋墻上部向北傾斜， 一處無塔供水灌也被擠壓變形，造成輕微損失，該滑坡還具有繼續(xù)變形的狀態(tài)。

3.3 滑帶土結(jié)構(gòu)特征

從滑體的物質(zhì)成分及變形特征分析，滑坡的滑移深度判定滑坡滑帶[4]在1.0～8.4 m 存在軟弱帶，從鉆探取出的巖土芯顯示，該土層為黃褐色-青灰色的全-強風(fēng)化層，用手搓捏，容易解體，強度較上部土層較低，滑帶土厚度0.2～0.3 m，以中粗砂為主，含少量泥質(zhì)，該土層由于長期在地下水的侵蝕作用下，使得該土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生根本的變化，由于受到上部土層的擠壓及自身重力的作用， 滑坡下部滑帶附近土層中孔隙發(fā)育，強度較上部土層降低，含水量增多，含少量泥質(zhì)。

3.4 滑床結(jié)構(gòu)特征

滑床巖性為中風(fēng)化斜長角閃片巖，基巖頂面附近巖石風(fēng)化較強烈，向下過渡為強-中風(fēng)化巖石，巖石裂隙發(fā)育，滑坡巖層產(chǎn)狀：170°∠42°，由滑坡后緣至前緣基巖面坡度由陡變緩，滑坡范圍內(nèi)基巖面形態(tài)在縱向上呈折線型。

3.5 滑坡危害對象

董家河老街鑫豐達小區(qū)滑坡前方為人口密集區(qū)，分布有小區(qū)、車站、街道，滑坡危險區(qū)范圍包括滑體及周邊50 m 的區(qū)域； 滑坡嚴(yán)重威脅董家河老街鑫豐達小區(qū)450 人的生命財產(chǎn)安全和街道、 車站的正常運行，威脅資產(chǎn)約800 萬元。

4 滑坡穩(wěn)定性分析與評價

4.1 滑坡影響因素分析

根據(jù)調(diào)查和收集資料分析，滑坡變形與其所處的地質(zhì)環(huán)境密切相關(guān)：

（1）地形地貌：滑坡為地表高程 94.0～113.0 m，坡度20°～40°，滑坡坡度比較陡峻，在雨水和地震力的作用下容易失穩(wěn)；滑坡前方為一池塘，塘底標(biāo)高106.9～108.1 m，勘查期間水深0.5～1.2 m，塘水對滑坡的滲透性較小，但當(dāng)暴雨時，池塘水易溢出，流向坡體，不利于滑坡的穩(wěn)定。

（2）地質(zhì)構(gòu)造：由于董家河斷裂的切割，該區(qū)域的巖層受到了擠壓，巖層完整性比較差，巖層較破碎，整體抗剪能力差，不利于穩(wěn)定。

（3）地層巖性：滑坡坡體主要為全-強風(fēng)化斜長角閃片巖，由于全-強風(fēng)化斜長角閃片巖結(jié)構(gòu)松散，裂隙發(fā)育，其透水性較大，容易使得地表水滲入到坡體內(nèi)部，降低坡體巖性抗剪強度，同時地表水轉(zhuǎn)化為地下水，增加了坡體的下滑力，不利于坡體穩(wěn)定性。

（4）降雨影響：該滑坡的活動與降雨關(guān)系密切，是導(dǎo)致滑坡活動的主要激發(fā)因素；在長時間或強降雨條件下，不僅使表層土體飽水軟化，而且入滲后沿土體與基巖接觸面構(gòu)成的滑動面徑流排泄，降低了滑體與滑床間的摩阻力，土體自重增加，抗剪強度降低，容易引起滑移變形破壞，一般雨季為裂縫出現(xiàn)階段。

（5）人類工程活動的影響：人為的開挖坡腳，使得坡腳形成臨空面，在前緣給滑坡的形成提供了有利的臨空面，也提供了斜坡物質(zhì)勢能轉(zhuǎn)化的有利條件；同時由于人為的改變滑坡體的地形地貌，容易使土體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，使得抗滑力和下滑力的平衡破壞，并且地形的變化使得地表水的排泄發(fā)生變化，這些人為因素都會造成坡體的滑移變形。

4.2 滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)分析及參數(shù)取值

表1 重度試驗成果統(tǒng)計表

表2 滑坡滑帶土物理力學(xué)試驗統(tǒng)計表

4.2.1 滑體巖土物理力學(xué)性質(zhì)

在董家河老街鑫豐達小區(qū)滑坡進行1 組大容重試驗，試驗結(jié)果見表1。

4.2.2 滑帶土物理力學(xué)性質(zhì)

本次在滑坡鉆孔內(nèi)的基巖頂面采集了滑帶土進行了室內(nèi)試驗，為滑坡穩(wěn)定性計算提供參數(shù)，試驗成果見表2。

4.2.3 滑床巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)鉆孔揭露地層情況，滑床主要為古元古界斜長角閃片巖。 滑床上部為全強風(fēng)化巖層厚2～10.0 m，下部為中風(fēng)化巖層，青灰色，裂隙發(fā)育，中風(fēng)化巖石物理力學(xué)性質(zhì)見表3。

4.3 滑坡巖土體物理力學(xué)參數(shù)取值

4.3.1 滑體重度

根據(jù)滑體土室內(nèi)試驗及現(xiàn)場重度試驗測試成果，綜合確定滑坡穩(wěn)定性和滑坡推力計算中所采用的重度值為：

滑體的天然重度 γ＝21.2 kN/m3； 飽和重度 γw＝22.4 kN/m3。

4.3.2 滑帶土抗剪強度參數(shù)

（1）滑帶土取樣試驗結(jié)果。

滑坡現(xiàn)場原位剪切試驗數(shù)據(jù)，滑坡不同狀態(tài)下的抗剪強度參數(shù)為： 天然殘剪抗剪強度平均值：C＝15.1 kPa，Ф＝18.0°； 飽和殘剪抗剪強度平均值：C＝12.1 kPa，Ф＝15.0°。

（2）計算參數(shù)的選擇

參照類似工程經(jīng)驗結(jié)合臨近場地綜合確定，滑坡穩(wěn)定系數(shù)和下滑推力計算抗剪強度參數(shù)取值，見表4。

4.4 滑坡穩(wěn)定性計算

4-4′剖面為滑坡勘察設(shè)計的主剖面，剖面方向與滑坡滑移方向一致，在剖面上布置勘探鉆孔13 個，均鉆入滑床一定深度，剪出口位于邊坡前部居民房屋后部，滑坡邊界清楚。

該滑坡主要對主剖面4-4′剖面進行穩(wěn)定性和推力計算，在各工況下的計算示意圖見圖3。

圖3 4-4′剖面計算示意圖

結(jié)合滑坡工程特征，采用基于極限平衡理論的折線型滑動面的傳遞系數(shù)法[5]來評價斜坡的穩(wěn)定性及計算潛在滑坡推力。

4.4.1 穩(wěn)定性系數(shù)計算公式

式中：

式中：

ψj-第i 塊的剩余下滑力傳遞至第i+1 塊時的傳遞系數(shù)（j=i）。

ψj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tanφi+1

Wi-第 i 條塊的重量（kN/m）。

Ci-第 i 條塊內(nèi)聚力（kPa）。

Φi-第 i 條塊內(nèi)摩擦角（°）。

Li-第 i 條塊滑面長度（m）。

αi-第 i 條塊滑面傾角（°）。

表3 巖石單軸抗壓強度試驗結(jié)果統(tǒng)計表

表4 滑坡滑帶土體抗剪強度及重度綜合參數(shù)取值

βi-第i 條塊地下水線與滑面的夾角（°）。

A-地震加速度（重力加速度g）。

Kj-穩(wěn)定系數(shù)

4.4.2 剩余下滑推力計算公式選擇

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-R1i

滑坡推力計算的模型見圖4。

圖4 滑坡推力計算模型

其中：

傳遞系數(shù)：ψ=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）·φi

下滑力：Ti=Wisinαi+Acosαi

抗滑力：Ri=（Wi（cosαi-Asinαi））+CiLi

Pi-第 i 條塊推力（kN/m）

Pi-1-第i 條塊的剩余下滑力（kN/m）

Wi-第 i 條塊的重量（kN）

Ci、ψi-第 i 塊的內(nèi)聚力（KPa）及內(nèi)摩擦角（°）

Li-第 i 條塊長度（m）

ai-第 i 塊的滑面傾角（°）

A-地震加速度（重力加速度g）

Ks-設(shè)計安全系數(shù)

按照上述工況及方法進行滑坡穩(wěn)定性計算，根據(jù)滑坡勘查規(guī)范將穩(wěn)定性劃分為四級： 穩(wěn)定系數(shù)Fs＞1.15 為穩(wěn)定，1.15≥Fs＞1.05 為基本穩(wěn)定，1.05≥Fs＞1.0為欠穩(wěn)定，F(xiàn)s＜1.0 為不穩(wěn)定，計算結(jié)果見表 5。

由計算結(jié)果可知， 在天然工況下，4-4′剖面均處于穩(wěn)定狀態(tài)； 在暴雨工況下，4-4′剖面處于不穩(wěn)定狀態(tài)。通過勘探、訪問、計算綜合分析，滑坡整體較穩(wěn)定，存在大范圍失穩(wěn)變形的可能性較小， 暴雨工況下，滑坡出現(xiàn)蠕滑變形，將可能對坡下的鑫豐達小區(qū)人民生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅。

5 滑坡穩(wěn)定性綜合評價及防治方案建議

通過對滑坡進行物理模擬計算，基本與目前滑坡的狀況相符合，滑坡目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨的狀況下，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，并且由于滑坡在外力及地下水和其他人為因素的影響下，都有可能改變目前的狀態(tài)， 使得滑坡變形有繼續(xù)加大的可能，由于滑坡前緣危害對象較大，所以治理滑坡是一項緊迫的任務(wù)。

根據(jù)該滑坡的形態(tài)、 結(jié)構(gòu)特征以及形成機制分析，考慮在各種工況條件下的穩(wěn)定性，以及滑坡失穩(wěn)以后的危害性， 建議該滑坡防治工程采用地表排水+抗滑樁的方案[6]。

5.1 抗滑樁

滑坡前緣人為開挖建設(shè)小區(qū)， 陡坎高約3 m，建議在鑫豐達小區(qū)后部設(shè)置抗滑樁，樁徑0.8 m，樁間距1.5 m，樁長8.0 m，地面上下各4.0 m。

5.2 地表排水

暴雨工況對滑坡的穩(wěn)定性影響較大，考慮結(jié)合坡體上的自然沖溝修建截排水溝，防止地表水大量入滲引起滑坡穩(wěn)定性降低。

6 結(jié)語

董家河老街鑫豐達小區(qū)滑坡屬淺層小型牽引式土巖滑坡；在天然狀態(tài)下滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；在連續(xù)降雨、暴（大）雨及地震影響下，整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，易產(chǎn)生不同規(guī)?；瓶逅?， 滑坡有變形失穩(wěn)隱患，直接危及滑坡體附近的70 人的生命財產(chǎn)安全和老街公路的正常運行， 采用地表排水+抗滑樁的治理方案切實可行。

表5 滑坡穩(wěn)定性計算成果