三峽庫區(qū)巴東縣舊縣坪土滑(2)穩(wěn)定性分析與評價

魏雨溪

(湖北省自然資源廳 地質災害應急中心，湖北 武漢 430071)

舊縣坪土滑(2)位于巴東縣東瀼口鎮(zhèn)舊縣坪村，為一大型中厚層土質滑坡。該滑坡變形危及居民74戶312人，農田及經(jīng)濟林28.33 hm2，房屋11 228 m2，原209國道雷焦線300 m，鄉(xiāng)村道路800 m以及電力、通訊光纜等，間接經(jīng)濟損失達5 212.9萬元，滑坡危害程度等級為Ⅱ級[1]。自20世紀60年代以來，當?shù)鼐用裨谠摶聟^(qū)范圍內修路、建房、開墾荒田等，使原有坡體結構發(fā)生改變，坡體荷載加重，在強降雨及人為作用下，誘發(fā)坡體上產(chǎn)生多處變形破壞跡象。因此，選擇該滑坡進行穩(wěn)定性分析與評價，旨在通過分析滑坡影響因素，進一步了解日益增加的人類工程活動對滑坡穩(wěn)定性的影響，可對滑坡災害預警監(jiān)測和防治提供依據(jù)。

1 滑坡概況

1.1 滑坡空間形態(tài)

舊縣坪土滑(2)在平面上為舌形，呈近EW向展布，縱向呈陡緩相間折線形，橫向呈兩側高中間低的微凹狀?；虑熬壐叱?48～274 m，后緣高程390～413 m?；轮骰较驗?53°,東西縱長380～465 m，南北橫寬183～292 m，面積為12.23×104m2；滑體厚6.8～22.2 m，均厚12.3 m，體積約150.43×104m3，為一大型中厚層土質滑坡?；赂叱?72 m以上坡角為25°～30°，局部因筑房修路切坡形成3～8 m高的陡坎；高程312～334 m、354～372 m范圍內發(fā)育兩級滑坡平臺，面積分別為1.2×104m2、1.68×104m2；高程280 m以下平均坡角為20°左右(圖1)。

圖1 舊縣坪土滑(2)典型剖面圖

1.2 滑坡體基本特征

1.2.1滑體特征

舊縣坪土滑(2)滑體物質主要由粉質粘土夾碎石、碎石土、塊石土組成，呈松散—稍密狀?；挛镔|在不同地段所表現(xiàn)的微地貌特征明顯不同?；赂叱?36 m以上坡段的滑體物質以塊石土為主，坡角為20°～25°，坡形較陡，其中高程354～372 m段以碎石土為主?；赂叱?12～336 m坡段的滑體物質為粉質粘土夾碎石、碎石土，形成一面積為1.68×104m2的緩坡平臺，坡角為5°～8°?；赂叱?12 m以下坡段的滑體物質以碎塊石夾塊石為主，地形坡度較陡，坡形略顯凸型，平均坡角為20°左右，且南側較北側稍陡，局部坡角達25°。

1.2.2滑床特征

舊縣坪土滑(2)滑床巖性較為單一，均為三疊系中統(tǒng)巴東組第二巖性段(T2b2)紫紅色粉砂質泥巖，具粉砂泥質結構，中—厚層狀構造，巖層產(chǎn)狀變化較大(120°～220°∠25～30°)，與坡向構成順向—緩傾反向坡體結構。巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，主要有走向SW、NE、SN三組節(jié)理裂隙，傾角50°～80°，平均3條/m，延展性好，平均寬1～2 cm，節(jié)理多為張性，部分被粘土充填。強風化巖體質軟，遇水極易軟化，鉆孔揭露強風化層厚1.30～5.0 m。

1.2.3滑動面(帶)特征

舊縣坪土滑(2)為堆積體新近產(chǎn)生蠕滑變形的滑坡，潛在滑面主要追蹤坡體近巖土接觸帶軟弱夾層而發(fā)育。潛在滑帶巖性為軟弱的含碎石、礫石粉質粘土，土體呈紫紅色、黃褐色，粘性較高，密實細膩，呈可塑狀。碎石、礫石成分為紫紅色粉砂質泥巖、白云質灰?guī)r，含量約占10%～15%，粒徑一般為0.5～3 cm,多呈次棱角狀—次圓狀，遇水極易軟化。潛在滑帶土體厚度多為0.1～0.2 m，縱向上呈中上部略厚、下部稍薄特點，橫向上呈兩側薄中間厚的特點。

2 地質環(huán)境條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)主要為巴東組第二段粉砂質泥巖構成的斜坡，受地質構造影響，滑坡范圍內巖層產(chǎn)狀各異，滑坡高程330 m以上坡段為順向坡結構，向下逐漸過渡成逆向緩傾坡結構。地勢總體北東高南西低，最高點為北東側山脊，高程為594 m；最低點為南西側長江，為當?shù)刈畹颓治g基準面，勘查時水面高程為160 m?；聟^(qū)自北東向南西方向展開，兩側受巖性和宏觀地形影響，在地貌上形成南北兩側微高中部平緩、南西側向三叉溝傾斜、北西側微翹的地貌形態(tài)?；聟^(qū)坡面上多被開墾為階梯狀農田，田坎高1～2 m，田間以柑橘種植為主。

2.2 地層巖性

滑坡區(qū)出露地層由新到老為第四系松散堆積層，三疊系中統(tǒng)巴東組第三段、第二段，具體巖性如下：

(1)第四系松散堆積層(Q)。主要為殘坡積層、崩坡積層及滑坡堆積層。

① 殘坡積層(Qel+dl)，巖性為棕紅色碎石土，土石比約6∶4，可—硬塑狀，土體結構松散—稍密，碎石成分主要為紫紅色粉砂質泥巖，碎石粒徑多為0.5～3 cm，主要分布于滑坡北側外圍286～332 m高程范圍、前緣滑坡中部沖溝以北地段及南側緣外圍(石梁子南東側)斜坡上。

② 崩坡積層(Qcol+dl)，巖性為碎塊石土，土石比為3∶7～4∶6，土體結構松散，土為粉質粘土，碎塊石成分為泥灰?guī)r，源于巴東組第三巖性段，碎塊石分布雜亂無章，碎石粒徑一般為1～5 cm，塊石粒徑一般為0.5～1.0 m，小者0.2～0.4 m，大者達1.5～4 m，局部碎塊石之間有架空現(xiàn)象，廣泛分布于滑坡北側320 m以上高程外圍、東側外圍及滑坡中部沖溝南側斜坡及沖溝地帶。

③ 滑坡堆積層(Qdel)，巖性主要為碎石土、碎塊石土、粉質粘土夾碎石，地表分布不均勻(據(jù)鉆探揭露厚6.8～22.2 m)，粉質粘土夾碎石多分布于滑坡縱向中線以北320～350 m高程范圍內，土石比8∶2～7∶3，結構較松散—稍密，碎石粒徑一般為2～5 cm，碎石成分主要為泥灰?guī)r、白云質灰?guī)r，局部夾粉砂質泥巖，多來源于后緣以上斜坡巴東組第三巖性段早期崩積及部分巴東組第二巖性段原地殘坡積，崩積物多超覆于殘坡積物之上，局部混雜，厚度2～3.5 m；碎石土、碎塊石土廣泛分布于滑坡體陡緩相間、滑坡側緣及后緣地段，土石比6∶4～1∶9,結構多較松散，碎石粒徑一般為2～5 cm，塊石塊徑一般為0.5～2.0 m，大者4～7 m，除滑坡上部近南側緣332～390 m高程范圍內物質來源于巴東組第二巖性段原地殘坡積外，其余坡段物質來源均為巴東組第三巖性段早期崩積，成分為泥灰?guī)r、白云質灰?guī)r，多呈次棱角—棱角狀。

(2)三疊系中統(tǒng)巴東組第三段(T2b3)。巖性以淺灰—青灰色薄—中層狀泥質灰?guī)r為主，上部夾灰綠色薄—中層狀鈣質泥巖，向下部過渡為灰色中厚層狀含泥質微晶灰?guī)r。

(3)三疊系中統(tǒng)巴東組第二段(T2b2)。主要分布于滑坡北側后緣中部及北西側近前緣一帶，巖性為強—中風化紫紅色薄—中厚層狀粉砂質泥巖及淺灰色泥巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。

2.3 水文地質條件

長江為當?shù)刈畹颓治g基準面，滑坡區(qū)內無大的地表水體分布，主要發(fā)育3條淺切沖溝，分別分布于滑坡偏北側、中下部中段及南側緣。偏北側沖溝延伸長約210 m，中部沖溝順坡向延伸長達550 m，南側緣沖溝長約390 m，溝尾高程為350 m，溝口段于244 m高程處與中部沖溝交匯。三條沖溝均為季節(jié)性沖溝，勘查時除中部沖溝下段接受S1、S2泉點補給平時有水外(勘查時過水量0.5 L/s)，其它溝段均為干溝，降雨后水量陡增。三條沖溝為滑坡體地表水流的主要外排通道，最終都匯入長江。

根據(jù)地下水賦存條件、水理性質和水力特征，將滑坡區(qū)地下水分為松散堆積層孔隙水、基巖裂隙水兩種類型。松散堆積層孔隙水賦存于第四系松散堆積層內，含水介質為第四系松散堆積層土體，主要物質為碎(塊)石土、粉質粘土夾碎石、粉質粘土、粘土，透水性差異性較大，一般透水性相對較好，以碎石土層與下部粘土層接觸帶作為隔水層，水位埋深不大，主要受大氣降水補給，及含水介質和地形條件所限，在小范圍內形成上層滯水，共見4處泉點(S3、S4、S5、S6，其中S4位于滑坡后緣北側外圍)。泉點于沖溝邊、陡坎下受地形切割溢出，多呈散浸狀形式，如S5泉點分布于滑坡中上部中段，出露高程為357 m，勘查期間雨后流量為0.02 L/s，且雨后2天即斷流;S3泉點流量為0.05 L/s，以散浸狀于陡坎下溢出。滑坡區(qū)廣為分布的碎石土、塊石土物質結構松散，透水性較強，賦存豐富的孔隙水，沿孔隙紊亂徑流后運移至巖土接觸帶，含碎石、礫石粉質粘土相對隔水，最終受陡坎地形切割出露，如前緣出水點S1(高程為254 m)。據(jù)調查，S1泉點四季不斷流，勘查期間水量為0.1 L/s，受降雨影響動態(tài)變化較大，晴20～30天即以滲流形式出露，且水質變渾濁，水流攜帶有泥質顆粒，降雨后流量即增大2～3倍。于勘查區(qū)外圍出露的S2泉點(高程為246 m)水源為基巖裂隙水，主要賦存于巴東組第二段強風化粉砂質泥巖及泥灰?guī)r裂隙中，間接受巴東組第三段灰?guī)r溶隙水補給，沿不定向裂隙徑流，受下部泥巖阻隔于陡坎段出露，徑流途徑較長，動態(tài)變化較穩(wěn)定，受降雨影響較小，雨后水質清澈不變，勘查期間泉點流量為0.25 L/s。

2.4 工程地質條件

研究區(qū)在區(qū)域構造上位于揚子地臺川東坳陷褶皺束的東端。區(qū)域性褶皺主要為一系列近于平行展布的弧形褶皺，背斜多屬緊閉背斜，局部有倒轉現(xiàn)象；向斜為復式向斜，多沿主軸兩側呈平行斜列式展布，褶皺軸向自西向東由NE轉為NEE，最后以近EW向嵌入秭歸向斜中。

滑坡區(qū)位于官渡口復向斜的北翼近核部，該向斜東西長約9 km、南北寬6 km，樞紐略向E傾伏，傾角約10°。該向斜屬開闊褶皺，兩翼地層傾角一般為20°～45°，近于對稱，軸面直立?；聟^(qū)巖層產(chǎn)狀為120°～260°∠25°～35°，至滑坡前緣北西端呈翹起狀。

挽近期以來，區(qū)內運動主要表現(xiàn)為強度和幅度均不大且具繼承性特點的升降運動，區(qū)內地質活動較頻繁，但以弱震為主，震源深度亦較淺(一般<20 km)，根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306—2015)[2]，該區(qū)地震動加速度反應譜特征周期為0.35 s，地震動峰值加速度為0.05g，即地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)。

2.5 人類工程活動

滑坡區(qū)內人類工程活動較活躍，對原始地形地貌改造較大，主要表現(xiàn)為開荒墾田、切坡筑路與建房。人類工程活動對地質環(huán)境產(chǎn)生了較大的破壞，改變了原有的地形地貌，增加了坡體自重，破壞了坡體植被，降低了斜坡抗沖蝕能力，增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量，對斜坡的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性均產(chǎn)生了一定的不利影響[3]。隨著人類工程活動的逐漸加強，將對原有地質環(huán)境產(chǎn)生更大的影響與破壞，由此而誘發(fā)的環(huán)境地質問題將逐漸增多。

3 滑坡影響因素分析

3.1 內在因素

(1)地形地貌。舊縣坪土滑(2)縱向上總體呈陡緩相間的折線形，中部呈較為寬緩的地貌，具備良好的水流匯集入滲條件，上部及前緣的陡坎陡坡地形，也提供了較好的滑移臨空面，為滑坡變形破壞打下了基礎條件。

(2)地層與構造條件?；掳l(fā)育在碎屑巖構成的順向—逆向緩傾斜坡體上，下伏地層巖性為巴東組第二段紫紅色粉砂質泥巖，巖石的抗風化能力差，遇水極易軟化，上覆碎塊石土、粉質粘土夾碎石力學強度低，自穩(wěn)能力差，這種特殊的坡體物質結構為滑坡提供了物質來源，并控制了滑坡的變形方式。變形方式主要為在臨空條件下水流入滲后沿土巖接觸帶產(chǎn)生蠕滑破壞。

(3)物質結構。坡體物質結構較為松散，且各區(qū)段物質結構不盡相同，其物理力學性狀與含水透水性有較大差異，利于水流的入滲與局部富集，如近前緣中段。坡體物質在水流入滲后易軟化，力學強度降低，易產(chǎn)生變形破壞。特定的巖性組合為滑坡變形奠定了物質基礎條件。

3.2 外在因素

(1)大氣降雨。大氣降雨對于滑坡的穩(wěn)定性也是一個十分不利的因素。降雨后，特別是連續(xù)的暴雨后，由于降雨入滲，地下水位迅速升高，致使滑坡體內孔隙水壓力隨之升高，滑坡土體由于飽水而重度增加，坡體荷載增加，同時降水入滲還使巖土體泡水后力學強度降低，不利于滑坡的穩(wěn)定[4]。

(2)地下水。大氣降雨沿地表裂縫及土體孔隙入滲后，使局部地下水富集地帶的地下水位抬升，水頭壓力增大，地下水徑流沖蝕作用加強，加之巖土接觸帶軟弱夾層在地下水的長期浸潤作用下物理力學強度較低，對坡體局部變形加劇提供了動力條件。

(3)人類工程活動。主要表現(xiàn)為不合理的開挖及筑房加載等，開挖改變了原有坡體結構，筑房增加了坡體荷載，同時加劇了大氣降雨的入滲速度和入滲量，對斜坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生了較大影響。

4 穩(wěn)定性分析與評價

4.1 滑帶參數(shù)的選取

根據(jù)滑帶土物理力學性質、區(qū)內地質環(huán)境條件、坡體變形破壞特征及其空間變化情況，結合坑滲水試驗、大體積重度試驗、土體抗剪強度試驗結果，取天然狀態(tài)下的滑帶內聚力(c)值為17 kPa,滑帶內摩擦角(φ)為19°；飽和狀態(tài)下的c值為15 kPa,φ為16°。

4.2 計算剖面

選取滑坡主剖面為計算剖面(圖2)。

圖2 整體(上部、中上部、中下部及前緣)計算剖面圖

4.3 計算工況

根據(jù)《三峽庫區(qū)地質災害防治工程地質勘查技術要求》[5]，本滑坡為不涉水滑坡。結合滑坡目前穩(wěn)定狀態(tài)及所處的地質環(huán)境部位，選取的計算工況組合條件為工況1(自重+地表荷載)和工況2(自重+地表荷載+20年一遇暴雨)[6]。

4.4 計算結果

選用折線滑動法(傳遞系數(shù)法)[7-8]對滑坡穩(wěn)定性進行計算，計算結果如表1所示。

圖3 主剖面中上部計算條分圖

圖4 主剖面中下部計算條分圖

圖5 主剖面前緣計算條分圖

表1 滑坡穩(wěn)定性計算結果一覽表

4.5 計算結果評價

舊縣坪土滑(2)主剖面整體在自重+地表荷載(工況1)情況下，穩(wěn)定系數(shù)>1.15，處于穩(wěn)定狀態(tài);在自重+地表荷載+20年一遇暴雨(工況2)情況下，1.051.05，安全裕度不足?；虑熬壴诠r1條件下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在工況2條件下，1.00

5 結論與建議

滑坡現(xiàn)狀下整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下雖處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但安全裕度不夠。若遇持續(xù)暴雨或坡面水流持續(xù)入滲，滑坡中上部及下部中段(高程為292～312 m)將進一步變形，有局部產(chǎn)生變形失穩(wěn)的可能，若持續(xù)發(fā)育，對滑坡整體穩(wěn)定不利。因此，建議對舊縣坪土滑(2)實施抗滑樁+排水等措施，及時進行滑坡工程治理。