四川西昌某滑坡地质特征及其稳定性分析

王建中

(四川省建筑科学研究院，四川 成都 610081)

本文研究的滑坡位于四川西昌昭觉县境内。所在区域属剥蚀山地，与南侧的邛海断陷盆地、大兴断陷盆地构成了山地与盆地的组合地貌形态。微地貌属山脊，地势总体北东高，南西低，相对高差达323 m，自然坡度18°，坡向245°～255°。山脊与东侧沟谷底相对高差90～130 m，自然坡度31°～35°，谷底与坡缘坡度可达32°，东侧沟谷中段靠勘察区一侧横坡有陡崖，相对高差19 m;山脊与西侧沟谷底相对高差25～53 m，自然坡度18°～24°，谷底与坡缘坡度43°。山脊东西向坡缘与坡缘之间宽150～200 m，相对高差1～3 m。

滑坡体由两个块段组成，即Ⅰ号块段和Ⅱ号块段，两个块段有共同的侧向边界。Ⅰ号块段位于Ⅱ号块段后，Ⅱ号块段在滑坡中部滑断，根据实地量测，二者相距约25～40 m。

1 滑坡体地质特征

1.1 滑坡体规模及滑坡周界

滑体平面上近北东－南西向展布，纵向长约900 m，横向宽约300 m，面积约0.27 km2。

滑坡周界后缘主要为不连续的微弧型张性地裂缝带或梯状的坍塌陡坎组成，两侧则为强风化基岩分布界线。

1.2 滑坡体物质组成

该滑坡主要由第四系滑坡堆积物(Q4del)的角砾粘土、角砾、碎石和侏罗系下统飞天山组(J3f)强风化、中风化互层状泥岩、粉砂岩所组成。

1.3 滑坡体裂缝

滑坡裂缝有拉张裂缝、鼓张裂缝、剪切裂缝三种。

(1)拉张裂缝:主要分布于滑体后缘、滑体中部，裂缝的延伸长度40～80 m，裂缝宽度一般5～20 cm，大者可达120 cm，裂缝呈直线型或弧型，南倾或南东倾，部分地段南西倾。裂缝两侧的土层有明显的错动，错落距有10～40 cm，局部地段错落距可达1.5 m以上。

(2)鼓张裂缝:主要分布于滑体前缘，在滑坡裂缝中鼓张裂缝最为发育，裂缝的延伸长度20～75 m，裂缝宽度一般50～80 cm，大者可达250 cm，裂缝主要呈直线型展布，有少量呈弧型展布，南倾或南西倾。裂缝两侧的土层有40～250 cm错落距，局部地段错落距可达3.2 m以上。

(3)剪切裂缝:仅见一条较大的剪切裂缝，分布在Ⅰ号滑坡体中部，长130 m，顺滑体的主滑方向展布，近似直线分布，裂缝宽15～40 cm，裂缝西侧土层较裂缝东侧土层平错动4 m以上(位于滑坡中部ZK6号钻孔与ZK7号钻孔之间，早期张裂缝被错断，错距有4 m以上)。

1.4 滑动面特征

通过钻探和实地工程地质调查，滑坡的滑动面为强风化泥岩与上覆松散堆积体的接触面。其特征表现为:

(1)滑坡两侧深切割沟谷中，局部地段基岩形成陡崖。陡崖顶界面为强风化泥岩顶面，沿该界面以上有上部松散堆积物剪出后形成的平缓倾斜地形，沿该界面以下，由基岩形成陡崖。

(2)Ⅰ号滑坡块段前缘，探槽揭露，强风化泥岩呈碎块状，或块石状。碎块或块石表面有滑动痕迹(有磨光现象)，局部大块石面有滑动梯坎，接触带土体有扰动挤压现象，泥岩呈泥状，粉砂岩呈碎裂状。

(3)钻孔揭露，强风化泥岩层面以上，20～50 cm碎石土因挤压作用，岩石多呈泥状、碎裂状，钻探时滑带土上部碎石层严重漏浆，滑带土下部强风化泥岩轻微漏浆，滑带土起隔水作用。

(4)滑动面埋深(Ⅰ号块段):中部和后部滑动面埋深15～19 m，前部滑动面埋深28～36 m。滑动面倾角:中部和后部6°～22°，前部小于4.5°。

1.5 滑坡体类型

该滑坡滑坡体面积0.27 km2，滑面深度15～36 m，滑体体积大于5.9×106m3，其类型为推移－牵引式深层超大型滑坡。

2 滑坡形成条件分析

2.1 地层岩性

滑坡体下伏基岩为侏罗系上统飞天山组(J3f)紫红色泥岩与粉砂岩互层，泥岩与上覆松散堆积体直接接触。泥岩呈强风化，相对隔水，上覆松散堆积体孔隙多，透水性强，遇水易形成相对的饱水带，二者的接触带为软弱结构面。地层产状295∠15，顺坡倾向，其倾向与坡向夹角40°～50°，岩层倾角小于坡度(坡度18°)，这种组合特征是形成滑坡的重要条件。

2.2 地质构造

滑坡体位于轿顶山－米市向斜核部及其附近，岩石破碎，节理裂隙发育。

2.3 地下水作用

雨季时，大气降水沿松散堆积物孔隙及滑坡裂缝渗透，在松散堆积体与强风化泥岩接触带(软弱结构面)汇聚，在接触带形成饱水带，降低了软弱结构面的力学性能。地下水对滑坡的形成起着积极的作用。

2.4 地形条件

滑坡体纵向地形坡度约18°，前后缘高差约170 m(Ⅰ号滑体)，两侧为深切割沟谷，坡缘与谷底高差西侧25～53 m，东侧90～130 m，谷横坡坡度 18°～35°，最大坡度 43°，Ⅰ号滑体前缘，地形坡度36°，高差72 m。地形高落差、大坡度组合条件，为滑坡的形成、滑积物的剪出创造了良好的临空条件。

2.5 植被条件

滑坡体范围大部分地段被松林覆盖，但沿输电线路走廊有80 m宽的林木被砍伐，植被稀少。腐烂的树根、树桩形成许多空洞，地表裸露，大气降雨可直接冲刷裸露地表，或沿空洞补给地下水，保水固土条件差。

2.6 滑动历史

根据调查和当地居民介绍，该滑坡始滑于1964年，这次滑坡滑动形成了现在滑坡的基本轮廓。1965年政府进行了飞播造林，以后滑坡滑动不明显。近两年来滑坡滑动有明显加快迹象。

综上所述，滑坡的形成是多因素综合作用的结果。其中软弱结构面及其与地形条件的不利组合，滑坡前缘及其两侧高临空面是滑坡形成的主要条件，构造及地下水活动，植被的破坏对滑坡的形成起到了积极作用。

3 滑坡的稳定性分析语评价

3.1 折线型滑面计算方法

根据滑面形态和《建筑边坡工程技术规范》(GB 50330－2002)的要求，针对不同的滑动情况采用传递系数法进行滑坡稳定性验算和剩余下滑力计算。根据不同的滑面形态，采用折线型滑动计算方法。

图1 折线型滑动计算简图

其计算简图如图1。基本假设为条块间的互相作用力的方向平行于上一条块的底滑面，各条块的剩余下滑力计算公式:

上式中第一项表示本条的下滑力。第二项表示本条的抗滑力，第三项表示上一条块传下来的不平衡下滑力。ψi－1称为传递系数，K为安全系数。

根据滑带土的室内试验值，结合工程经验，滑带土的强度指标:c=7.1 kPa，φ=14，γ=19.4 kPa;对潜在滑动面，其潜在滑动面强度指标:c=7.1 kPa，φ=14，γ=19.4 kPa。其计算结果见表1。

表1 滑坡剩余下滑力计算成果表

3.2 有限元折减法

极限平衡法和塑性极限分析法是土坡稳定分析中的传统方法，基于强度折减的有限元法用于边坡稳定分析是非常先进的方法。有限元强度折减法(以下简称“有限元法”)的基本原理是将坡体强度参数粘聚力c和内摩擦角φ值同时除以一个折减系数F，得到一组新的c1、φ1。

依据计算的需要，选取模型范围。选取A－A剖面导入Midas/GTS建立二维数值模型，共划分1539个单元。模型的力学边界条件采用左右(x方向)、底面(x、z方向)约束。岩体材料的本构模型采用摩尔－库仑模型。并按照上面确立的选取边界范围大小的原则选取边界范围。采用四边形单元划分网格，在上部加密网格尺寸，有利于提高有限元计算结果的精确度，见图2和图3。

图2 剖面地质模型

图3 剖面地质模型网格的划分

模型计算主要需要的物理力学参数见表2。

表2 滑坡稳定性计算参数取值表

下面就A－A’剖面所在边坡在工况一(天然状态)、工况二(天然+地震)、工况三(饱水状态)和工况四(饱水+地震)下计算的结果进行分析，计算结果见表3。

表3 滑坡稳定性系数(K)计算结果

经滑坡稳定性数值模拟计算，工况一(天然状态)K为1.3625，工况二(天然+地震)K为1.1125，工况三(饱水状态)K为0.9875，工况四(饱水+地震)K为0.7125。工况一和工况二处于稳定状态，工况三和工况四于蠕滑和滑动状态，计算结果与实际情况相符。

4 结论

(1)综合分析了该滑坡的地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质特征，认为该滑坡分为两块，滑坡体面积0.27 km2，滑面深度15～36 m，滑体体积大于5.9×106m3，其类型为推移－牵引式深层超大型滑坡。且滑动面为强风化泥岩与上覆松散堆积体的接触面，坡体在雨水和外荷载的共同作用下，首先滑体后缘产生变形破坏，推动着后部滑体向前滑移，牵引中部滑体，导致整个滑坡体的滑动破坏，其变形破坏模式为推移—牵引式滑动破坏。

(2)在滑体的后缘、中部和前缘有大量的滑坡裂缝，上部建筑物已水平位移0.1 m，说明滑体已产生了蠕滑。天然状态(工况1)和天然+地震状态(工况2)处于稳定状态，饱水状态(工况3)和饱水+地震状态(工况4)处于蠕滑和滑动状态。

(3)综合工程地质极限平衡法分析表明，该滑坡在天然状态下，K=1.36，滑坡处于稳定状态;在天然加地震状态下，K=1.11，滑坡处于欠稳定状态或极限平衡状态;饱水状态下，K=0.99，滑坡处于不稳定状态;在饱水加地震状态下，K=0.71，滑坡处于不稳定状态。在四种工况下，滑坡主要沿该角砾层底可能存在潜在滑动破坏。

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