江西全南縣社丘滑坡成因分析與穩(wěn)定性評價

米振華，李 玲，石 磊

（1.江西省煤田地質(zhì)勘察研究，江西 南昌 330001；2.東華理工大學 核資源與環(huán)境國家重點實驗室，江西 南昌330013）

社丘滑坡體位于江西省全南縣金龍鎮(zhèn)境內(nèi)。 滑坡體威脅著山坡坡腳附近280 余戶約1 280 個居民及某中學約1 000 名學生的生命財產(chǎn)安全。 對該滑坡體進行特征分析與穩(wěn)定性評價，對該區(qū)災害防治有重要意義[1]。本次工作共完成地形測量（1:500）35 135 m2、工程地質(zhì)測繪（1:500）35 135 m2、實測工程地質(zhì)剖面（1:200）333 m、鉆孔9 個共計120.7 m、調(diào)查點6 個、地質(zhì)照片230 張、原狀樣25 組、巖樣3組[1]，巖土樣品均取自鉆孔內(nèi)，實際材料見圖1。

1 滑坡體特征

滑坡山體整體平面呈“凹”型，邊坡整體坡向約為185°，坡長約280 m，坡度25°～30°，坡高約25 m。 滑動面深2.50～15.00 m，平均厚度6.25 m，滑體體積約45 000 m3，屬小型滑坡體。由于切坡建房，坡腳形成了多段人工切坡。 滑坡體主要由全風化砂巖、炭質(zhì)頁巖組成，其次為第四系殘坡積層，滑體結構疏松。 滑體西端和中部厚，東部薄，平均厚度約為6.25 m，最厚15 m。由于該邊坡全風化層厚度較大且?guī)r土體性質(zhì)均勻， 隱患體呈圓弧形滑動，滑動帶在全風化砂巖和炭質(zhì)頁巖內(nèi)部。 滑床為石炭系下統(tǒng)梓山組。 巖層傾向354°，傾角28°，風化劇烈，結構構造均已破壞，巖質(zhì)極軟，屬極軟巖組。

圖1 測繪、勘查實際材料

2 滑坡成因分析

2.1 地形因素

研究區(qū)屬丘陵剝蝕地貌區(qū)，滑坡區(qū)地形坡度較陡，在25°～30°之間，呈圈椅式環(huán)狀地形，自然坡面延展性較好，地勢相對高差較大，人類工程建設在滑坡前緣形成挖方邊坡，整個地形為滑坡的形成提供了有利條件，在短時間集中降雨情況下極易發(fā)生滑坡[2]。

2.2 地質(zhì)因素

滑坡體所在斜坡表層為第四系殘坡積層、崩滑堆積體，主要為含碎石的粉質(zhì)粘土、全風化砂巖，結構松散，滲透性強，浸水極易飽和、粘聚力弱，下伏地層為梓山組全風化砂巖、炭質(zhì)頁巖，厚度大，巖質(zhì)極軟，易浸水液化，粘聚力弱。 研究區(qū)發(fā)育一斷層，破碎帶主要成分為斷層泥夾斷層角礫巖， 巖體松散，粘聚力弱。 地層與斜坡整體形成逆向至斜向邊坡，節(jié)理裂隙較多，互相切割，破碎成小巖塊，極易發(fā)生崩落。 由于切坡高度較大，上下部風化的不均勻，下部的崩塌將加劇上部滑坡的形成。

2.3 降雨因素

汛期突發(fā)的強降雨、連續(xù)降雨是滑坡形成的直接誘發(fā)因素。 強降雨或連續(xù)降雨，雨水浸入坡體，增加了坡體內(nèi)的孔隙水壓力， 提高了坡體的下滑力；雨水浸入坡體，增加地下水浮力，降低了滑體有效自重力，進而降低了滑體有效自重所產(chǎn)生的抗滑摩擦阻力； 浸入坡體的雨水使巖土體發(fā)生軟化和水解，從而使滑動面巖土的抗剪強度降低，有利于坡體的滑動[3-4]。

2.4 人類工程活動

人類工程活動是滑坡發(fā)生的誘發(fā)因素。 滑坡體前緣，村民建房開挖山體，形成8～15 m高的臨空面，破壞山體內(nèi)部原有的應力平衡，導致坡腳剪應力集中，坡頂出現(xiàn)拉張應力，邊坡整體穩(wěn)定性變差，短時間的集中降雨，上部含碎石粉質(zhì)粘土在浸水飽和的情況下產(chǎn)生應力松弛，極易引發(fā)坡體的滑塌。

3 滑坡體穩(wěn)定性分析

3.1 巖土物理力學參數(shù)確定

本次在鉆孔中共取得25 組原狀巖土樣進行室內(nèi)物理性質(zhì)試驗， 測定滑坡體各土層物理力學參數(shù)，巖土樣品分布于鉆孔中，采樣樣品分布見圖1。為更準確地獲得各巖土體的C、φ值， 采用極限平衡剩余推力法進行抗剪強度參數(shù)反演計算，得出各變量相互協(xié)調(diào)并與實際吻合的計算參數(shù)，作為滑坡體穩(wěn)定性驗算和滑坡體推力計算的適用值。 本次參數(shù)反演分別采用Ⅰ剖面和Ⅳ剖面恢復至原始剖面，分析計算采用Fs=0.95～1.05（天然狀態(tài)下取1.05，飽和狀態(tài)下取0.95）。根據(jù)反演分析計算成果，取兩組數(shù)的平均值結合室內(nèi)試驗數(shù)據(jù)及類比其他工程經(jīng)驗，綜合確定滑帶土抗剪強度參數(shù)（見表1）。重度是根據(jù)試驗結果，結合土石比例，采用厚度加權計算得出綜合容重。 采用泰勒法確定最危險滑動面位置、傾角。

表1 滑帶土抗剪強度參數(shù)綜合取值

3.2 穩(wěn)定性分析方法與模型

綜合分析該滑坡的變形機制和滑坡體的結構特征，確定滑面形態(tài)近似圓弧形。 本次采用圓弧滑動簡單條分法進行穩(wěn)定性分析（見圖2）。 圓弧滑動簡單條分法，又稱瑞典條分法，瑞典條分法是忽略條間力影響的一種簡化方法，它通過滑動土體整體力矩平衡來計算安全系數(shù)。 圓弧滑動簡單條分法假定[5]：①橫斷面方向上，取每1 m寬的土條作為本次計算的基本斷面，并不計入兩側摩阻力；②滑坡體推力的作用方向與滑動面平行；③滑坡體每一分條為整體滑動；④推力的應力為矩形分布。 取代表性剖面線（Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ）進行滑坡穩(wěn)定性計算，剖面線方向與主滑動方向基本平行，計算公式[6]如下：

式中：Ks為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)；Ri為第i計算條塊滑體抗滑力，kN/m；Ti為第i計算條塊滑體下滑力，kN/m；Ci為第i計算條塊滑動面上巖土體的粘結強度標準值，kPa；φi為第i計算條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標準值，°；Li為第i計算條塊滑動面長度，m；Wi為第i計算條塊自重，kN/m；θi為第i計算條塊底面傾角，°。

圖2 穩(wěn)定性分析計算模型

3.3 滑坡體穩(wěn)定性計算結果

本次確定天然工況和暴雨工況等兩種工況下進行滑坡穩(wěn)定性評價計算。 根據(jù)上述原理及方法，分別計算剖面Ⅰ、剖面Ⅱ、剖面Ⅳ、剖面Ⅴ的滑坡穩(wěn)定性系數(shù)，計算結果見表2。

表2 各剖面穩(wěn)定性分析計算結果

3.4 穩(wěn)定性分析與評價

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》 （DZ/T0218-2006）確定的穩(wěn)定狀態(tài)劃分標準，依次劃分為不穩(wěn)定（Ks＜1.00）、欠穩(wěn)定（1.00≤Ks＜1.05）、基本穩(wěn)定（1.05≤Ks＜1.15）、穩(wěn)定（Ks＞1.15）等五種狀態(tài)，評價結果見表3。

計算分析結果與野外現(xiàn)場勘查得出的結論基本一致。其中一區(qū)A、B面（剖面Ⅰ、Ⅱ）在天然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)， 在暴雨狀況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，目前主要表現(xiàn)為局部滑塌；二區(qū)A面（剖面Ⅳ）由于已經(jīng)發(fā)生崩滑， 目前滑坡體已處于穩(wěn)定狀態(tài)，坡面在雨水沖蝕下仍有可能發(fā)生崩滑；二區(qū)B面（剖面Ⅴ）在天然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨狀況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，目前主要表現(xiàn)為局部滑塌。

表3 穩(wěn)定性分析計算成果

4 結語

1）邊坡上粉質(zhì)粘土、全風化層厚度大，風化均勻，邊坡呈現(xiàn)圓弧型滑動。

2）滑坡體位于斜坡中下部，地形因素和地質(zhì)因素是該滑坡形成的主控因素，人類工程活動是誘發(fā)因素。

3）通過對各段邊坡穩(wěn)定性分析與評價，全南縣社丘滑坡體天然狀態(tài)（工況一）下，處于基本穩(wěn)定-穩(wěn)定狀態(tài)； 在暴雨工況下一區(qū)A、B面和二區(qū)B面，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨情況下極易發(fā)生滑動。

4）滑坡一旦發(fā)生滑動將給位于滑坡體前緣的村民及學校的生產(chǎn)生活帶來嚴重影響，為盡快消除滑坡危害，需盡快對該滑坡體進行工程治理。