滑坡破坏机制及稳定性评价

孙树珩

(辽宁水文地质工程地质勘察院，辽宁 大连 116037)

边坡稳定问题在交通工程、水利水电工程、工业民用建筑工程中普遍存在，而且在一定程度上是决定工程成败的关键。目前，对于边坡破坏机制及稳定性评价方法，学者们进行了多方面的研究［1-4］。明显存在潜在滑动面的碎石土滑坡形式，其破坏的力学机制主要以水压力驱动型为主［5-6］，即边坡在天然应力状态下可以保持暂时稳定状态，但在降雨或地下水位升高等因素作用下，水对边坡具有侵蚀溶蚀、软化、物理化学作用及力学作用等诸多不利影响。在地下水作用下，岩土体性质下降，滑动面抗剪强度降低，导致坡体失稳，形成滑坡。

位于大森数控公司的滑坡因其存在明显的碎石土层与下伏岩层接触面，构成滑坡体潜在滑动面，且上部滑体后缘存在拉张裂缝，为降雨提供了流通渠道，因此属于典型的水压力驱动型滑坡。

1 滑坡体工程地质条件

1.1 地形地貌

滑坡体地貌类型为构造剥蚀低丘陵区，丘顶为浑圆状，丘坡起伏不平，地势较为陡峻，地形总体坡度为22°～35°，植被发育，局部地面基岩裸露，主要由震旦系桥头组厚层石英岩夹板岩组成，总体地势呈西高东低，地形起伏较大，地面高程为87.56～157.81 m，地面高差70.25 m。图1为滑坡体前缘松散堆积物照片。

1.2 地质构造

滑坡体周围未见大的褶皱和断裂构造，在滑坡体下部见有板岩，坡体上部为人工堆填的杂填土和碎石混土，土岩接触带与坡面平行延伸，起伏较小，坡顶出露石英岩，石英岩产状260°∠20°，岩体内还发育一些小的岩层错动现象。

1.3 气象及水文条件

滑坡体所在区域属暖温带湿润半湿润海洋性气候，年平均气温10.6℃左右。多年平均降水量662.0 mm，境内10 min内最大降水量为20.5 mm，1 h最大降水量为68 mm，任意24 h内的最大降水量为149.4 mm，1日最大降水量为144.4 mm，一次连续最大降水量为178.6 mm。多年平均蒸发量1 647.2 mm。最大冻土深度0.93 m。区内无地表河流和水体，仅在大森数控公司围墙外有一条近南北向的截洪沟。院内滑坡体上有一小型蓄水池，坡体后缘蓄水池倾斜变形。

1.4 地下水

工程地质勘察期间，在滑坡体范围及深度内，地下水埋深3.6～4.3 m。根据本次地面调查资料，边坡地段地下水类型主要为基岩裂隙水，地下水赋存于板岩风化裂隙中，具有季节性。雨季，坡段中部岩石呈湿润状态，有少量水从基岩裂隙中向外滴渗，渗出量一般＜0.001 m3/s。旱季，一般干枯无水。本次勘察过程中，由于正遇大连市区降雨，降水量达50 mm以上，坡体坡脚地下水沿崩落土体孔隙呈溪流状流出。钻探过程中，钻孔漏水严重，同时坡下部坡体渗出水量加大，表明坡体内部地下水连通性好，滑坡体上部区域汇水面积0.34 km2。图2所示为滑坡平面图。

图2 滑坡平面示意

2 滑坡岩土体特征

2.1 滑坡岩土体类型及结构

滑坡岩土体主要由第四纪杂填土及碎石土、震旦纪强风化～中风化板岩组成。其中，杂填土(Qml4)呈褐色、灰褐色及黑褐色，松散，主要由碎石、块石、黏性土组成。粉质黏土含量30% ～50%;碎石、块石含量可达50%～70%，形态为棱角状至次棱角状，粒径一般为3.0～10.0 cm，部分粒径 ＞30 cm，最大可达200 cm。碎石、块石岩性主要为石英岩。该层由人工堆积回填形成，大部分分布于坡上部的表层。

碎石土(Qdpl4)呈褐色，松散 ～稍密，主要由碎石、黏性土组成。粉质黏土含量30% ～60%;碎石含量可达40%～70%，形态为棱角状至次棱角状，颗粒一般为0.5～2.0 cm，部分＞10 cm。碎石岩性主要为石英岩。该层普遍分布于坡上部的表层。

强风化板岩(Z2c)呈黄褐色、灰黄色，碎裂与散体结构，层理明显，节理裂隙发育，破碎程度高，多表现为碎块状，表层少部分呈碎屑状，场地大部分钻孔、探坑、探孔均有揭露。

中风化板岩(Z2c)呈褐色、灰黄色等，层状结构，层理明显，节理裂隙发育，岩芯较破碎，局部呈块状和短圆柱状，结构面结合差。岩石基本质量等级为Ⅳ级，在场地局部有揭露。该层揭露厚度1.5 m。

2.2 滑坡岩土体物理力学性质

经现场大面积剪切试验、野外现场测试试验，依据《岩土工程勘察规范》(GB50021)，分别对岩土体黏聚力、内摩擦角和重度等指标进行统计分析，对岩土物理力学指标的初始数据进行野外鉴别和对比，剔除异常的初始数据后进行修正，确定其平均值、标准值和特征值，由统计结果最终确定边坡的力学参数标准值。表1为岩土体主要物理力学参数。

表1 坡体主要物理力学参数

3 滑坡破坏机制分析

3.1 滑坡成灾原因

大森数控滑坡在地貌上属于低丘陵坡麓，斜坡岩性为板岩。坡体上覆第四系人工填土和碎石混土，处在松散状态，厚度为2.0～7.5 m，经钻探、坑探、槽探、物探等技术手段确定坡体内发育顺向主控制结构面，结构面上部发育在土与破碎强风化岩体接触面处，下部受地形条件控制大部分在土与强风化岩体接触带中，局部厚度约1.0 m左右，总体呈折线状。在2007年8月13日到17日强降雨情况下，坡面截排水系统只排泄了少部分地表水，大量地表水则下渗补给地下水，由于坡脚处挡土墙泄水孔泄水不畅，且坡顶汇水面积大，大量地下水汇集于坡体内。长时间的雨水浸泡，使岩土体达到饱和状态，既增加了坡体自重，又降低了岩土体的强度(黏聚力和内摩擦角)，导致坡面上覆第四系松散土层与下部强风化板岩之间折线状结合面的分离，加上雨水对土岩结合面的润滑作用，使坡面上覆岩土体在自身的重力作用下向下滑移，导致发生了此次滑坡。

3.2 滑坡启动机制

滑坡启动机制属动水压力驱动型，在雨季大雨或暴雨时，坡体中的地下水水力梯度骤然加大，坡体中地下水排泄受阻。这时，坡体岩土体孔隙与裂缝充水，在静水压力加之动水压力沿滑移面产生的孔隙水压力的联合作用下，滑移变形加剧，同时，坡体岩土体受水的浸泡导致强度降低，进而失去平衡，发生滑坡。

4 滑坡体稳定性分析

4.1 坡体主控结构面与裂缝分析

为分析危险斜坡岩土体中主控制结构面和坡面的力学关系，首先对勘察中勘测的坡体内结构面进行分析。通过前文对坡体内主控制结构面类型、形态的分析，针对坡体中发育的结构面与坡向的关系，分别用赤平投影法进行分析。该坡段见有大型的滑移结构面，坡体顶部为土岩接触面，受原地形限制，下部在土体与强风化板岩接触带中，坡体内主控滑结构面总体呈折线状，倾向 120°，倾角在 20°～45°之间，坡面(挡土墙面)产状为 120°∠80°，主控滑结构面与坡面走向平行，并且结构面倾角小于斜坡坡面倾角，属于同向外倾结构面，是危险结构面，不稳定，整体滑动导致坡体前缘地面弧状隆起，滑体沿隆起变形处向上存在破裂角，形成易滑动的岩土体。这是该段坡的主要不稳定因素，见图3。

图3 坡体结构赤平投影图

4.2 滑坡体稳定性计算

通过对坡体的外形特征、滑面、滑带土特征，以及岩土体物理力学参数分析研究，对坡体稳定系数进行计算，分析坡体的水文地质、岩土工程地质条件和岩土体结构特征及坡体变形破坏趋势可知，坡体可能产生滑动，具备折线滑移条件，所以对其可采用折线滑动法公式计算。计算剖面见图4。

图4 滑坡体剖面示意

各项参数的取值以实测为主，部分为计算获得或经验数值。通过计算，坡段稳定系数为0.615，依据《滑坡防治工程勘察规范》，边坡稳定系数 ＜1，判定坡体为不稳定斜坡，需要进行工程治理。

5 结论

1)位于大森数控公司的滑坡岩土体由第四纪杂填土、碎石土及下伏板岩组成，属于松散堆积层沿其与基岩接触面滑动的类型。

2)滑坡体滑动面抗剪强度低，且结合程度差，不利于坡体本身的稳定。

3)滑坡体属于水压力驱动型滑坡，在降雨作用下，滑坡岩土体强度显著降低，极易发生滑动。

4)从坡体主控结构面与裂缝产状组合形式上，坡体自稳能力差。通过计算，滑坡体稳定系数为0.615，处于不稳定状态，必须进行工程治理。

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