某特大型滑坡穩(wěn)定性及敏感因素分析

徐煜杰

（浙江中材工程勘測設(shè)計有限公司，浙江 杭州 310022）

0 引言

我國幅員遼闊，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，這導(dǎo)致滑坡災(zāi)害在我國具有分布廣、數(shù)量多、規(guī)模大、災(zāi)害重等特點［1］?；碌氖Х€(wěn)會給人民群眾的生命財產(chǎn)造成巨大損失［2-3］。目前，眾多學(xué)者在滑坡災(zāi)害方面進行了較為深入的研究，如河湖庫區(qū)的滑坡災(zāi)害、公路工程建設(shè)導(dǎo)致的滑坡災(zāi)害、礦產(chǎn)資源開采造成的滑坡災(zāi)害等［4-5］。

本研究以地處丘陵區(qū)前緣斜坡帶上的某特大型滑坡作為研究對象，進行了穩(wěn)定性及敏感因素分析。該滑坡臨近109 國道、青藏鐵路線、鋼材市場及居民生活區(qū)，近年來滑坡受降雨、綠化灌溉及坡腳人類工程活動等影響，穩(wěn)定性差，后緣形成新的滑坡體，危害較大，因此，研究該滑坡災(zāi)害具有重要意義。通過對該滑坡在地質(zhì)情況、滑坡滑動特征、滑動機理、滑坡穩(wěn)定性和敏感性分析等方面的研究，可為該滑坡和類似滑坡的生態(tài)治理提供有效依據(jù)。

1 滑坡工程概況

1.1 地形地貌和工程地質(zhì)條件

滑坡地處丘陵區(qū)與河谷區(qū)過渡地帶，最高點位于西山頂，高程2 636.56 m，最低點位于湟水河谷，高程2 288.54 m，最大高差達348.02 m，可分為侵蝕剝蝕低山丘陵和河谷平原區(qū)兩大地貌類型?；聟^(qū)域出露的地層主要有新近系泥巖（N1）和上更新統(tǒng)風(fēng)積黃土（Q3eol）。地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水和基巖裂隙水。

1.2 滑坡基本情況及定性

該滑坡地處青海省西寧市張家灣村海湖鋼材市場以南，滑坡后壁呈陡崖，前緣剪出口至解放渠為界，滑坡后緣高程為2 620 m，前緣坡腳高程為2 295 m，坡高為325 m，平均坡度為30°。平面形態(tài)呈不規(guī)則“舌形”，橫剖面形態(tài)呈凹型，并有三級階梯狀平臺，為滑坡多次滑動形成。根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，該滑坡的成因較為復(fù)雜，依據(jù)滑坡的形態(tài)特征：滑面、剪出口和滑坡覆蓋體等，可將該滑坡劃分為四級分級的滑動。其中西側(cè)滑坡滑動方向為32°，滑坡滑體的厚度平均約為28 m，滑坡的總體積約為1.229×107m3，滑坡的規(guī)?？啥樘卮笮突拢碌念愋涂啥榫弮A層狀巖質(zhì)與土質(zhì)復(fù)合型滑坡。

2 滑坡變形破壞特征及機理分析

根據(jù)現(xiàn)場勘察，該滑坡呈現(xiàn)出滑坡后緣拉裂變形、滑坡前緣地面位移下挫、滑坡?lián)鯄某龊推履_建筑物開裂等變形破壞特征。其中，拉裂變形主要集中在滑坡中后部，剪切裂縫位于滑坡邊界，一般在探井有揭露。另外，由于滑坡前緣地面位移下挫導(dǎo)致地基沉降引起的擋墻鼓脹開裂多出現(xiàn)在地形高陡的邊坡前緣，建筑物變形主要分布在滑坡中下部鋼材市場，見圖1和圖2。

圖1 坡體滑動

圖2 滑坡后緣剪切裂縫

采用全站儀大地測量法實測9 個監(jiān)測點進行滑坡體位移監(jiān)測，初步監(jiān)測結(jié)果表明，張家灣滑坡中后部JC2JC3JC4 位移量為0.612～2.569 m，中前部JC1JC5JC6JC7 位移量為0.006～0.142，表明張家灣滑坡目前主要是中后部西側(cè)發(fā)生變形，變形位移量較大，處于滑動階段。

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)勘察，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，可以判定該滑坡的一期老滑坡屬于牽引式滑坡。成因主要是湟水河受新構(gòu)造地質(zhì)運動的影響，兩岸的臺地垂直抬升且河中心下切，造成該區(qū)域南高北低、陡緩相間傾斜地貌的形成。一期老滑坡失去平衡滑動后，露出了滑坡后壁上的新近系泥巖和馬蘭黃土。由于滑坡后壁的拉裂出露，為雨水的沖刷和滲透增加了有利條件，進而加劇了新近系泥巖和馬蘭黃土破壞。在雨水及干濕交替的作用下，馬蘭黃土快速發(fā)生濕陷和開裂，新近系泥巖也逐步開裂軟化，破壞了滑坡的整體穩(wěn)定性。

滑坡后壁新近系泥巖和馬蘭黃土的破壞是一期老滑坡后壁出現(xiàn)二期滑坡的主要原因，另外，老滑坡整體呈高陡的形態(tài)及滑坡體內(nèi)向外緩傾的巖層面也是一期老滑坡后壁出現(xiàn)二期滑坡的因素。加之新近系泥巖和馬蘭黃土層的接觸面是天然的隔水層，雨水通過馬蘭黃土的裂隙滲入后在此滯留，浸潤馬蘭黃土和新近系泥巖后形成軟弱帶。在斜坡不穩(wěn)定土體、臨空面和軟弱帶共同作用下，一期老滑坡西側(cè)后壁發(fā)生了二期滑坡。二期滑坡穩(wěn)定后，在滑坡后緣形成了平臺洼地，平臺間形成了陡坎，兩側(cè)形成了陡峭的側(cè)壁，這都有可能導(dǎo)致新滑坡的形成。興華彩鋼廠背后的二期滑坡東側(cè)前緣堆積體曾被人為侵入式開挖，形成了臨空面。

綜上所述，該滑坡主要發(fā)在湟水河南岸丘陵區(qū)與河流沖積平原區(qū)交界處的斜坡上，是一期老滑坡后壁及側(cè)壁次生多次多級滑坡、崩塌的不良地質(zhì)綜合體。

3 穩(wěn)定性計算

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范《巖土工程勘察規(guī)范》不平衡推力傳遞法計算，計算公式如式（1）。

式中：Ti為第i塊滑體下滑力，Ti=Wi·sinαi；Ri為第i塊滑體抗滑力，Ri=Wi·cosαitanφj+Ci Li，其中Wi、Li、αi、Ci、φi分別為第i塊滑體的重量、滑面長度、滑面傾角、黏聚力、內(nèi)摩擦角，φj為第i塊滑體的剩余下滑力傳遞至第i+1塊時的傳遞系數(shù)（j=i）。

根據(jù)式（1）、式（2）、式（3）計算，利用巖土設(shè)計軟件，輸入勘察提供的設(shè)計參數(shù)，該滑坡各期滑坡典型剖面在不同工況下的穩(wěn)定性計算結(jié)果見表1。

表1 張家灣滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果及穩(wěn)定狀態(tài)表

由計算結(jié)果可知，該滑坡東側(cè)區(qū)處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)整體穩(wěn)定，但西側(cè)區(qū)滑坡中部的二期滑坡和西側(cè)區(qū)滑坡的后部三期滑坡在天然工況下（僅受自重影響）為基本穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)滑坡的后部四期滑坡在天然工況下為欠穩(wěn)定狀態(tài)。而在暴雨和地震工況下，西側(cè)區(qū)滑坡中部的二期滑坡和西側(cè)區(qū)滑坡的后部三期滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)滑坡的后部四期滑坡則處于不穩(wěn)定狀態(tài)。并且在計算過程中發(fā)現(xiàn)內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性影響較為顯著。

4 滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析

影響滑坡穩(wěn)定性的主要外部環(huán)境因素有大氣降雨、地震、滑坡體上的人類活動等，其中大氣降雨和地震是最主要的因素。影響滑坡穩(wěn)定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)因素有地質(zhì)構(gòu)造、滑體土、滑帶土的物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成及工程物理力學(xué)指標(biāo)，定量分析各種因素對滑坡的穩(wěn)定性治理有跡可循。

本次計算主要針對穩(wěn)定性較差的二、三、四期滑坡主軸滑面物理力學(xué)指標(biāo)（內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角）的變化，對滑坡穩(wěn)定系數(shù)的影響幅度進行敏感性分析，結(jié)果如圖3至圖5所示。

由圖3 至圖5 可知，二期滑坡滑帶參數(shù)內(nèi)聚力每增加1 kPa 穩(wěn)定系數(shù)增加0.005，內(nèi)摩擦角每增加1°穩(wěn)定系數(shù)增加0.05。三期滑坡滑帶參數(shù)內(nèi)聚力每增加1 kPa 穩(wěn)定系數(shù)增加0.02，內(nèi)摩擦角每增加1°穩(wěn)定系數(shù)增加0.04。四期滑坡滑帶參數(shù)內(nèi)聚力每增加1 kPa 穩(wěn)定系數(shù)增加0.01，內(nèi)摩擦角每增加1°穩(wěn)定系數(shù)增加0.05。

圖3 二期滑坡穩(wěn)定性敏感性分析

圖5 四期滑坡穩(wěn)定性敏感性分析

綜合敏感分析曲線，可得出如下結(jié)論：①內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性的敏感性較內(nèi)聚力大；②四期滑坡內(nèi)摩擦角的敏感性最大，每增加1°穩(wěn)定系數(shù)增加0.05；③對于滑坡整體穩(wěn)定而言，天然狀態(tài)下最穩(wěn)定，受暴雨影響其次，若遇地震，滑坡的穩(wěn)定性最差。

5 結(jié)論

①通過現(xiàn)場調(diào)查滑坡的工程地質(zhì)條件、滑坡形態(tài)和現(xiàn)場監(jiān)測分析，查明了該滑坡地區(qū)的地質(zhì)條件和滑坡機理，分析了引起滑坡的成因，綜合判定該滑坡為特大型滑坡。

②穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，該滑坡東側(cè)區(qū)處于整體穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)整體穩(wěn)定，但西側(cè)區(qū)滑坡中部的二期滑坡和西側(cè)區(qū)滑坡的后部三期滑坡在天然工況下（僅受自重影響）為基本穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)滑坡的后部四期滑坡在天然工況下為欠穩(wěn)定狀態(tài)。而在暴雨和地震工況下，西側(cè)區(qū)滑坡中部的二期滑坡和西側(cè)區(qū)滑坡的后部三期滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，西側(cè)區(qū)滑坡的后部四期滑坡則處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

③根據(jù)滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析結(jié)果可得出如下結(jié)論：內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性的敏感性較內(nèi)聚力大；四期滑坡內(nèi)摩擦角的敏感性最大，每增加1°穩(wěn)定系數(shù)增加0.05；對于滑坡整體穩(wěn)定性而言，天然狀態(tài)下最穩(wěn)定，受暴雨影響次之，若遇地震，滑坡的穩(wěn)定性最差。

圖4 三期滑坡穩(wěn)定性敏感性分析

④根據(jù)滑坡巖土結(jié)構(gòu)特征、滑坡主控因素、誘發(fā)因素和穩(wěn)定性分析，有必要對該滑坡進行工程治理，可采用截排水工程、削方減載、格構(gòu)坡面防護及抗滑樁分級支擋等方案進行綜合治理。特別是針對內(nèi)摩擦角對滑坡穩(wěn)定性影響比較大的情況，要嚴(yán)格控制滑坡外的水進入滑體，提高滑坡的穩(wěn)定性。