鄧家河不穩(wěn)定斜坡形成機(jī)理與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

陳紹文 胡洪偉 張 忠

（1.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010；2.四川省地礦局202 地質(zhì)隊(duì)，四川 宜賓 644002）

1 斜坡概況

鄧家河不穩(wěn)定斜坡位于四川省宜賓市珙縣觀斗鄉(xiāng)前進(jìn)村2 社，系烏蒙山脈尾部，距縣城97 km，地處北緯28°30"，東經(jīng)104°57'40之間，其中心點(diǎn)大地坐標(biāo)為=3102129.9、=496367.1。該滑坡為老滑坡體，歷史上曾多次發(fā)生變形，于2010 年雨季首次出現(xiàn)變形后，在2016—2018 年變形滑動(dòng)加劇，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)大量較明顯張拉裂縫，且坡體上的村道及房屋已產(chǎn)生不同程度的拉裂變形。該滑坡危及觀斗鄉(xiāng)前進(jìn)村2社33 戶173 人及村道長(zhǎng)度近1400m，潛在經(jīng)濟(jì)損失約900 萬(wàn)元。由于災(zāi)害性天氣頻發(fā)，易誘發(fā)較大規(guī)模的變形破壞，這將威脅到其影響范圍內(nèi)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，危害性較大。

2 斜坡孕育條件

2.1 氣象條件

斜坡區(qū)地處中亞熱帶濕潤(rùn)性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫暖偏寒，雨量充沛，四季分明，大陸性季風(fēng)氣候顯著。多年平均降水量1193.9mm，最少年降雨1087.2mm，2006 年降水量曾高達(dá)1319.5mm，最多年與最低年差值232.3mm。季節(jié)降水分配不均，多集中在夏秋季，5—8 月占全年的60%， 9—11月占全年的20%，冬春兩季較為干旱。

2.2 地形地貌條件

斜坡區(qū)地處四川盆地南緣，屬盆地外圍低-中山區(qū)，地貌發(fā)育形態(tài)以構(gòu)造地貌為主，山巒重疊、溝谷縱橫、地形復(fù)雜多變，有橫向“V”字形沖溝發(fā)育，但切割不深。斜坡后緣高程510m～543m，前緣高程473m～487m，相對(duì)高差約23m～44m，總體坡度約15°～35°，剖面呈折線形，前緣稍緩且分布有耕地及住戶，中部為斜坡，后部為緩坡平臺(tái)，坡向313°。如圖1 所示。

圖1 鄧家河不穩(wěn)定斜坡全貌

2.3 地層巖性條件

區(qū)內(nèi)出露地層由新至老主要為第四系殘坡積層（Q）、二疊系上統(tǒng)宣威組（P），巖層產(chǎn)狀74°∠9°。第四系殘坡積層為碎塊石充填粉質(zhì)黏土：黃褐色，稍濕，稍密，主要由粉質(zhì)黏土組成，結(jié)構(gòu)松散；二疊系上統(tǒng)宣威組為黃褐色-淺灰色粉砂巖構(gòu)成，主要由長(zhǎng)石，石英等構(gòu)成，薄層狀構(gòu)造，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，鈣質(zhì)膠結(jié)，裂隙稍發(fā)育。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造與地震條件

斜坡區(qū)位于建武向斜核部東側(cè)末端，豬槽井?dāng)鄬游鱾?cè)末端，巖層產(chǎn)狀74°∠9°，地層較平緩，場(chǎng)地較穩(wěn)定。

川南地區(qū)地震活動(dòng)極為頻繁，大于4.8 級(jí)地震59 次，其中7 級(jí)地震1 次，5-5.9 級(jí)地震多達(dá)41 次，宜賓地區(qū)歷史上曾發(fā)生過(guò)5 級(jí)以上地震5 次，在珙縣區(qū)內(nèi)地震一般為2.5-4.7級(jí)，且發(fā)震相對(duì)次數(shù)較少。根據(jù)相關(guān)規(guī)范，珙縣屬抗震設(shè)防烈度6 度區(qū)，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g。

2.5 水文地質(zhì)條件

斜坡區(qū)地下水為松散堆積物孔隙水、基巖裂隙水兩種。松散堆積物孔隙水主要埋藏于第四系松散沉積物中，其補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水；基巖裂隙水主要賦存于基巖風(fēng)化裂隙中，由于區(qū)內(nèi)基巖以砂巖、泥巖為主，巖層分布較厚，巖層儲(chǔ)水量不大，主要接受大氣降雨的補(bǔ)給，隨季節(jié)變化大，具有就近補(bǔ)給就近排泄的特點(diǎn)。由于該區(qū)內(nèi)主要為旱地，無(wú)地表水系，暴雨季節(jié)的地表水以坡面散流的形式成股狀流入下方溝谷，大量地表水滲入地下，沿基巖面或基巖強(qiáng)風(fēng)化帶形成徑流，該是誘發(fā)滑坡的主要因素之一?；轮胁坑幸粭l季節(jié)性沖溝，暴雨季節(jié)水量較大，水流從滑坡后緣裂縫流入滑坡體內(nèi)，也是誘發(fā)滑坡的主要因素之一。

2.6 人類工程活動(dòng)

區(qū)內(nèi)人類活動(dòng)以建房修路農(nóng)耕為主，斜坡體上有房屋修建，多為農(nóng)村自建房，大多有在房前填方，屋后挖方形成陡坎的現(xiàn)象；該區(qū)內(nèi)有多條公路通過(guò)，公路發(fā)布于地勢(shì)平坦處，偶見(jiàn)因切腳形成的陡坎；該區(qū)內(nèi)的農(nóng)田多旱地，部分為水田，主要用于農(nóng)耕活動(dòng)。由于人類工程活動(dòng)強(qiáng)度一般，因此對(duì)滑坡的發(fā)生影響不大。

3 斜坡特征

3.1 斜坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

3.2 斜坡形態(tài)特征

斜坡后緣高程510m～543m，前緣高程473m～487m，相對(duì)高差約23m～44m，總體坡度約15°～35°，剖面呈折線形，前緣稍緩，中部為緩坡，后部為斜坡，坡向261°～328°，主滑方向261°-328°，滑坡整體呈圈椅狀，斜坡后緣以滑坡壁為界，前緣以斜坡坡腳梯田臺(tái)階處處為界，兩側(cè)以剪切裂縫為界，主軸長(zhǎng)151m，橫軸長(zhǎng)450m，平均厚約5m～8m，潛在滑坡體積約33.75×10m、面積約5.5×10m，為中型牽引式滑坡。

3.3 滑坡體變形特征

該滑坡為老滑坡體，在歷史上曾經(jīng)多次發(fā)生變形，曾于2010 年雨季首次出現(xiàn)變形，初次變形主要表象為局部變形，斜坡體上出現(xiàn)局部1mm～5mm 寬的張拉裂縫，然后逐漸趨于穩(wěn)定，在2016 年9 月雨季時(shí)再次發(fā)生變形，在后緣局部形成多處張拉裂縫，并出現(xiàn)局部變形滑動(dòng)，至2018 年8 月雨季時(shí)再次發(fā)生大面積變形，在其后緣形成高4m～5m 的滑坡壁，坡體內(nèi)發(fā)現(xiàn)較明顯張拉裂縫23 條，長(zhǎng)度1m～48m，裂縫寬3mm～70mm，裂縫走向30°～353°，導(dǎo)致坡體上的村道及房屋產(chǎn)生拉裂變形，總體來(lái)看，該滑坡的變形皆發(fā)生在雨季，以2018 年雨季時(shí)的變形最劇烈。但從整體來(lái)看，未發(fā)生整體變形，多為斜坡上修房造屋修路等形成陡坎后造成的局部滑動(dòng)變形，導(dǎo)致坡體上形成大量張拉、剪切裂縫。

4 斜坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

4.1 滑坡形成機(jī)制分析

根據(jù)出露的滑動(dòng)帶（面）和滑坡的變形特征分析，結(jié)合不同破壞模式的特征，推測(cè)該滑坡的潛在滑面為第四系覆蓋層與基巖面的接觸面以及土層內(nèi)圓弧滑動(dòng)面，由于滑體土體松散，透水性相對(duì)好，下部粉砂巖為弱透水層。因此在暴雨或連續(xù)降雨過(guò)程中，由于大量雨水入滲，導(dǎo)致覆蓋土層充分飽水，上覆土體自重加重，滑動(dòng)面、值大大降低，影響穩(wěn)定性，從而容易誘發(fā)滑坡。

根據(jù)滑坡發(fā)展過(guò)程和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，結(jié)合牽引式滑坡的特征，可得出滑動(dòng)變形的主要原因是由于其前緣產(chǎn)生部分臨空面，且在不利因素影響下后部失去支撐而相繼滑動(dòng)。因此該滑坡的破壞模式主要是沿粉質(zhì)黏土內(nèi)發(fā)生滑動(dòng)，滑面一般為圓弧狀。

4.2 計(jì)算剖面選擇

根據(jù)滑坡的地質(zhì)特征、孕育條件，因此選擇了位于主滑方向上的1-1'剖面至4-4'剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。由于滑坡的發(fā)生受降雨和地震的影響，因此須計(jì)算該滑坡在3 種工況下的穩(wěn)定性，分別是天然工況（自重）即在受滑體自重，且不受其他外界因素影響下，須考慮實(shí)測(cè)地下水位；暴雨工況（自重+暴雨）即受因地表無(wú)排水措施而導(dǎo)致的雨水下滲的影響；地震工況（自重+地震）即在受滑體自重的基礎(chǔ)上，加上地震荷載的影響。

4.3 參數(shù)取值

在進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算前，通過(guò)室內(nèi)土工試驗(yàn)及抗剪強(qiáng)度反演，可得到重度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度等參數(shù)（表1～表2）。其中抗剪強(qiáng)度反演時(shí)，采用了飽和狀態(tài)來(lái)擬合連續(xù)暴雨工況的方法，結(jié)合斜坡后緣現(xiàn)已出現(xiàn)明顯的拉張裂縫以及其他變形特征，認(rèn)為強(qiáng)變形區(qū)會(huì)在暴雨工況下呈現(xiàn)欠穩(wěn)定狀態(tài)，因此將穩(wěn)定系數(shù)F取值為1.00～1.05 進(jìn)行反算。

表1 滑體（帶）土與滑床巖石的重度及天然抗壓強(qiáng)度參數(shù)

表2 滑體（帶）土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)

4.4 計(jì)算方法及模型

結(jié)合該滑坡特征，其穩(wěn)定性分析應(yīng)采用整體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的方法。通過(guò)對(duì)整個(gè)滑坡體，根據(jù)典型的主滑斷面，結(jié)合實(shí)地勘察所得的滑坡特征及滑移模式，引入傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算分析滑坡的穩(wěn)定性。該方法判斷滑坡的穩(wěn)定狀態(tài)，是通過(guò)分別求得所選取的4 個(gè)剖面的穩(wěn)定性系數(shù)F以及剩余下滑力的指標(biāo)來(lái)綜合分析，其中，穩(wěn)定性系數(shù)須根據(jù)規(guī)范并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)來(lái)劃分穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；而剩余下滑力的值越趨近于0 其穩(wěn)定性越好。計(jì)算公式如下。

穩(wěn)定性系數(shù)：

其中，

剩余下滑力：

式中：F為穩(wěn)定性系數(shù)；R為第條塊的抗滑力（kN/m）；T為第條塊的抗滑力（kN/m）；Ψ為第塊段剩余下滑力傳遞至第+1 塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（=）；Ψ為第塊段傳遞剩余下滑力的傳遞系數(shù)；P為第條塊剩余下滑力（kN/m）；W為第計(jì)算條塊自重與建筑等地面荷載之和（kN/m）；C為第條塊內(nèi)聚力（kPa）；φ為第條塊內(nèi)摩擦角 （°）；L為第條塊滑動(dòng)面長(zhǎng)度（m）；α為第條塊滑面傾角（°），反傾時(shí)取負(fù)值；β為第條塊地下水流向，一般情況下取浸潤(rùn)線傾角與滑面傾角平均值（°），反傾時(shí)取負(fù)值；為地震加速度（單位：重力加速度g）；R為第條塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的垂直滑面分力（kN/m）；T為第條塊地下水滲透壓力產(chǎn)生的平行滑面分力（kN/m）；γ為水的容重（kN/m）；h為第條塊平均水位高度（m）；γ為孔隙壓力比；L為第條塊長(zhǎng)度（m）；為地震加速度（重力加速度g）；K為設(shè)計(jì)安全系數(shù)。

根據(jù)《滑坡治理工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DZ/T 0219—2006）表3 規(guī)定，結(jié)合土工試驗(yàn)成果及當(dāng)?shù)氐貐^(qū)經(jīng)驗(yàn)選擇設(shè)計(jì)安全系數(shù)：I 工況-天然，安全系數(shù)取1.20，Ⅱ工況-自重+持續(xù)暴雨，安全系數(shù)取1.05，Ⅲ工況-地震，安全系數(shù)取1.10。

4.5 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析

根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864—2016）和斜坡體變形特征及斜坡現(xiàn)狀，可將穩(wěn)定性系數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)劃分見(jiàn)表3。

表3 穩(wěn)定性系數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過(guò)計(jì)算并結(jié)合穩(wěn)定性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，斜坡1-1'剖面至4-4'剖面在天然工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨工況下1-1'、 3-3剖面為穩(wěn)定狀態(tài)，2-2'剖面為欠穩(wěn)定狀態(tài)，4-4'剖面為不穩(wěn)定狀態(tài)；在地震工況下均處于穩(wěn)定狀態(tài)?；路€(wěn)定性評(píng)價(jià)如下：在天然及地震條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，見(jiàn)表4。

表4 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

4.6 防治方案與建議

通過(guò)調(diào)查，滑坡影響范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有防治工程，局部有村民在其房屋后側(cè)修建堡坎，堡坎質(zhì)量較差、結(jié)構(gòu)不合理，僅能起到坡面防護(hù)作用，不能有效起到抗滑作用。針對(duì)該滑坡變形特征和成因機(jī)制及規(guī)模特征，結(jié)合坡體上居民生產(chǎn)生活情況，防治方案應(yīng)做到監(jiān)測(cè)預(yù)警、工程防護(hù)、居民搬遷、群策群防相結(jié)合，其中治理工程方案如下：方案一，1-1'、2-2'剖面所處斜坡在中部變形區(qū)采用擋土墻和在前緣變形部分采用抗滑樁+截排水溝；3-3'、4-4'剖面所處斜坡段在已滑部分前緣采用抗滑樁和在其余局部變形部位采用擋土墻+截排水溝。方案二，1-1'、 2-2'剖面所處斜坡在中部變形區(qū)采用擋土墻+抗滑樁和在前緣變形部分采用擋土墻+截排水溝；3-3'、4-4'剖面所處斜坡段在已滑部分前緣采用擋土墻和在其余局部變形部位采用擋土墻+截排水溝。

5 結(jié)論

滑坡的滑體主要由殘坡積稍濕狀態(tài)粉質(zhì)黏土組成，有裂隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，透水性好，發(fā)生滑坡的主要誘發(fā)因素是強(qiáng)降雨。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，鄧家河不穩(wěn)定斜坡在天然及地震條件下處于穩(wěn)定狀態(tài)，暴雨條件下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)；并提出了排水溝+擋土墻+抗滑樁的治理建議。因此，對(duì)今后還需開(kāi)展的滑坡災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)及治理有重要的指導(dǎo)意義。