四川安县高川乡政府滑坡特征及稳定性分析

孙 娟，郝文辉，贡常青，任改娟

（河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队，河北 秦皇岛 066000）

0 引言

高川乡位于四川省绵阳市安县西北70km处。高川乡政府滑坡危险区范围包括滑坡分布区、滑动可能覆盖的区域、坡后土质斜坡变形区及影响范围等，面积约为5.52×104m2。“5.12”8级地震时在发生变形的同时，还发生了崩滑，部分崩滑体自滑坡体崩落，越过简易挡土墙砸坏乡政府会议室等建筑，给国家财产造成了严重损失。目前该滑坡仍对其前缘可能的滑动覆盖区建筑及道路有较大威胁，主要受威胁的建筑有高川乡政府办公楼1栋、平房54间，威胁人数363人，威胁资产约6328万元。按《滑坡防治工程勘查规范》危害程度等级为二级。

1 滑坡区地质环境条件

滑坡位于安县西北，区内地貌格局受安昌河一级支流茶坪河、苏包河水系及干河子（雎水河）水系切割控制，并受区域地质构造影响明显，形成了总体走向为北东－南西龙门山脉。区内山势高耸，坡面多为折线坡，上陡下缓，坡麓地带常有崩坡积物堆积，有利于崩塌、滑坡等山地地质灾害发育。

滑坡区地处龙门山系和邛崃山系之间，为中山河谷侵蚀地貌，地势西北高东南低。滑坡处于中山地段，后缘高程在1110m，相对高差约142m；坡面呈平直状，地形坡度一般为42°的陡坡，滑坡体上植被发育，以松树为主。受地震影响，滑坡体拉张裂缝发育，中前部已发生崩滑变形［1］。

滑坡区及其附近区域地层发育比较齐全。除第三系未出露外，其余从震旦系至白垩系以及第四系均有出露。滑坡区岩性主要以泥盆系中统白石铺群中厚层白云质灰岩和第四系松散堆积物为主。

滑坡所在区域处于四川龙门山褶断带与四川盆地的结合部，分属两个一级构造单元：以大光包斜冲断层为界，西北部属龙门山地槽、东南部属川西坳陷区；按构造型式分为北东向挤压带、太平场旋转构造及绵阳帚状构造。

滑坡区地震活动性较弱。主要受北川断裂的影响，该断裂为弱活动性断裂。根据《中国地震基本烈度区划图》，龙门山地区地震基本烈度为Ⅶ度，山前盆地区地震基本烈度为Ⅵ度。

滑坡区水文地质条件较复杂。地下水主要类型有松散堆积层孔隙水、碳酸盐岩岩溶水两种类型。前者主要分布在河流两侧的阶地和沟谷地段。含水层为第四系冲洪积形成的砂砾卵石层，岩性松散，地下水主要靠侧向径流补给。其排泄方式为侧向径流向下游排泄。后者受侧向径流补给和河水的补给，其动态变化大，一般向当地的侵蚀基准面排泄（河流）。

2 滑坡地质灾害体特征分析

2.1 滑坡边界、规模、形态特征

在“5.12”大地震影响下，滑坡发生了崩滑变形，其边界比较清楚，后缘有陡坎，后缘附近存在拉张裂缝，滑坡体中前部已经变形出现滑崩，前缘挡土墙出现轻微臌起变形。调查测绘取得的滑坡基本要素数据见表1。

从滑坡物质结构来说，分为滑体土、滑带土和滑床土。通过野外勘查认为，滑体土为坡体的残积坡硬塑－可塑的粉质粘土，滑床土为坚硬的白云质灰岩，滑动带为土岩结合面。

表1 滑坡基本要素数据表Table1 Basicelementsofdatetableslandslide

2.2 滑体特征

滑坡区上覆土层以第四系堆积物为主。下伏基岩为泥盆系中统白石铺群（D2gn）灰色白云质灰岩。

滑体土岩性简单，主要分布在山体滑坡边界范围内。经探井和探槽揭露，岩性为黄褐色的残坡积粉质粘土夹碎石，表层植被发育。滑体土可塑－硬塑，所含碎石多呈棱角状，部分地段碎石含量超过50％过渡为碎石土。滑体土总体较薄，厚度0.7～2.5m，平均厚度1.82m。

2.3 滑床特征

滑床岩性主要为泥盆系中统白石铺群白云质灰岩，浅灰色，块状结构、中厚层构造，表层节理裂隙发育，岩层产状10°∠55°，与滑坡方向 150°基本成反向倾斜。岩石饱和单轴抗压强度34.0～62.7MPa，平均48.5MPa，属于较硬岩。

2.4 滑动带特征

滑动带控滑结构面是介于滑体与滑床之间的土岩结合面。滑带土岩性为粉质粘土夹碎石，碎石含量较高，内聚力较低。经6个探井揭露，下伏基岩表面为不规则锯齿状，基岩产状与坡向相反，滑体土与滑床土为不整合接触，未见扰动的滑带土。

2.5 滑坡变形破坏特征

20世纪至2008年5.12大地震前，高川乡政府滑坡体植被发育，松树成长茂盛，基本未受人类活动影响，处在天然生态环境下，自然排水条件良好。经访问当地政府和村民，高川乡政府滑坡未发现有明显变形迹象。2008年“5.12”大地震后，滑坡变形明显，主要特征为出现滑崩、陡坎、裂缝和前缘挡土墙出现轻微鼓起变形。

2008年“5.12”大地震后，安县又经历了“9.24”特大暴雨袭击。据气象调查资料，2008年9月24日降雨量达197mm，属20年一遇暴雨频率。据乡国土所反映，在这次暴雨中不稳定堆积体、滑坡裂缝发育地段和崩滑面地段发生了少量崩滑。但没有对山脚下的建筑物造成损失。在勘查工作期间，又出现了多次降雨，最大降雨量约10mm。据现场监测，只发生了零星崩滑，对山脚下的建筑物没有影响。

5.12地震时，滑坡下部首先崩滑，形成崩滑面。其中一些堆积体滑下，越过挡土墙砸坏乡政府会议室。中上部以蠕动滑移变形为主，多形成拉张裂缝和陡坎。下部变形大于中上部变形，形成牵引式滑坡。根据坡体变形程度划分为两个区：即滑坡体强烈变形区和滑坡体微弱变形区。

3 滑坡稳定性评价

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》，滑坡等级Ⅱ级，暴雨工况以20年一遇（5％频率）暴雨考虑；工作区处于7度区，地震加速度为0.15g。滑坡稳定性及各滑块的剩余下滑力验算，采用以下工况［2］：

工况1：天然状态

工况2：天然+暴雨

工况3：天然+地震

3.1 计算方法与参数选取

根据滑坡变形特征，选择滑坡变形区内1－1'剖面、2－2'剖面和3－3'剖面进行滑坡稳定性计算与评价。选择的各计算剖面均具有典型性和代表性。

在工程地质测绘中重点对推测剪出口进行了调查和分析。认为除了前缘剪出口之外，在滑坡中上部的崩滑临空面或缓坡突然变陡位置剪出的可能性较大。所以在上述部位都设计了推测剪出口，每条剖面3个剪出口，3条剖面9个剪出口，用以计算每个剪出口的稳定性。

以主剖面2－2'剖面为例，2－2'剖面的滑动模式有以下三种：

模式一：变形体整体沿岩土界面滑动从高程约968m处（C剪出口）剪出破坏，为整体滑动破坏。

模式二：变形体中前部从高程约1010m处滑体土层最薄处（B剪出口）剪出破坏，为局部滑动破坏。

模式三：变形体中前部从高程约1042m处滑体土层坡度变化较大处（A剪出口）剪出破坏，为局部滑动破坏［3］。

变形体稳定性计算简图见图（图1、2、3）。

图1 滑坡1－1'剖面稳定性计算简图Fig.1 Landslideis1 －1'profileslidingmode

图2 滑坡2－2'剖面稳定性计算简图Fig.2 Landslideis2 －2'profileslidingmode

3.2 滑体参数的确定

在“5.12”大地震和“9.24”暴雨条件下，高川乡政府滑坡只是发生了崩塌，未发生整体滑动，可以认为滑坡是稳定－基本稳定的。

因此，滑带参数不宜采用反演法取得。

滑体的重度主要以现场大重度试验为依据，结合试验室试验值，取天然重度18.8kN/m3，饱和重度取19.8kN/m3；在勘查过程中，在滑体土取了10组土样，并进行了统计分析，滑体土粘聚力与内摩擦角平均值和最小值指标统计结果表2。

图3 滑坡3－3'剖面稳定性计算简图Fig.3 Landslideis3 －3'profileslidingmode

表2 滑体土粘聚力与内摩擦角指标统计表Table2 Landslidesoilcohesionand internalfrictionangleindicatorstables

内聚力C值与内摩擦角φ值结合试验室试验值及当地残坡积粉质粘土滑带土经验值，天然状态下取C值为 16kPa，φ 值为 29°，饱和状态下取 C值为13kPa，φ值为24°。地震加速度根据最新修订值取值0.15g。滑带土参数取值详见表3。

表3 滑带土参数取值表Table3 Slidingsoilparametervaluetable

3.3 滑坡稳定性计算与结果

根据现场试验、土工试验和当地工程经验类比确定的滑带土参数，结合传递系数法计算公式［4－5］，在3种工况条件下，对3条纵剖面的9个推测剪出口分别进行了稳定性计算和剩余下滑力计算，计算成果见表4。

表4 滑坡变形体稳定性计算成果表Table4 Calculationofbodylandslidestability

根据《滑坡防治工程勘查规范》第9.4.6条的规定，斜坡稳定状态应根据其稳定系数按表5确定。

表5 斜坡稳定状态分级表Table5 Slopesteadystateclassificationtable

从计算结果看，在9个推测剪出口中，2－2'剖面B剪出口在工况2（暴雨状态）和工况3（地震）条件下基本稳定。其它剪出口和其它工况均为稳定状态，没有剩余下滑力。

3.4 滑坡稳定性影响因素

（1）降雨的影响

安县高川乡年均降雨量为1400mm，降雨在年内分布不均，主要集中在5～9月，该时段为滑坡的主要防范期。

滑体主要为砾质粘性土夹碎石，碎石含量较高，可达35％ ～60％，石块径一般在0.20～0.50m，中后部石块径较大，最大可达5m，坡体物质植被发育地段自然排水条件较好，降雨不易入渗地下；在坡体明显变形植被严重破坏地段，透水性较好，降雨多在重力作用下入渗至坡体内，增加了坡体自重，软化了土体，影响坡体的稳定性。

目前在滑坡后缘边界附近存在有多条拉张裂缝分布，降雨可直接沿裂缝进入滑体或至滑坡土岩接触带（滑面），使土体自重增加，对坡体整体稳定性产生影响。因此降雨因素较为敏感。

（2）地下水对滑坡的影响

滑坡区地处山谷地段，斜坡坡度较大，植被发育，利于地表径流的排泄，滑体土内无地下水位。雨水通过入渗转化为地下水入渗至滑体的可能性较小。在坡体内形成统一地下水位的可能性更小。因此，地下水对滑体的稳定性影响很小。

（3）断裂对滑坡的影响

安县高川乡位于龙门山华夏系构造体系之中南段的九顶山华夏系构造带内。又属于甘孜—松潘地槽褶皱带与扬子地台之间隙褶皱亚系，构造复杂。从勘查区范围内构造断裂为北东向断裂，主要沿高川河方向延伸，对滑坡的影响较小。

（4）地震对滑坡的影响

2008年5月12日，地处龙门山断裂带上的汶川县映秀镇发生了里氏8.0级的地震。地震使安县高川乡建筑物破坏严重，大部分建筑物墙体上形成“X”型裂缝成为危房，局部房屋倒塌；山体浅表层被松动，出现山体滑塌、崩落破坏。

地震是滑坡发生变形的主要诱因，地震前滑坡处于稳定状态阶段，而在“5.12”大地震中，震动使滑体下滑分力增强，导致土体变形，在坡体上形成较多的拉张裂缝，也使滑体局部趋于松散化。

4 结论

（1）受“5.12”特大地震影响，导致滑坡体前缘和中部局部地段明显变形。中部和后缘出现浅表层的少量拉张裂缝，部分地段发生崩滑。滑坡危及高川乡政府和二郎村部分村民363人，估算其经济损失约6328万元，危害对象等级二级。

（2）降雨和地震强度是影响未来滑坡稳定的最为关键的因素。现滑坡体在自然状态下处于稳定状态；在暴雨和地震工况下，可能产生失稳滑移。

（3）滑坡稳定性评价对可能的9个潜在剪出口进行稳定性及推力计算与评价。经计算，除2－2'剖面B剪出口在暴雨工况条件下和地震工况条件下稳定性系数在1.11～1.13，处于基本稳定状态；在其它剖面各个剪出口稳定系数均大于1.15，处于稳定状态。

［1］河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队.四川省安县高川乡政府滑坡应急勘查报告［R］.2009.QINHuangdaoTeamofMineralandHydrogeologyand EngineeringGeology，HebeiBureauofGeo-exploration.Emergency exploration reportofZhengfu landslide in Gaochuantownship，Ancounty，Sichuanprovince［R］.2009.

［2］黄润秋.汶川8.0级地震触发崩滑灾害机制及地质力学模式［J］.岩石力学与工程学报，2009，28（6）：164－174.HUANGRunqiu.Mechanismandgeomechanicalmodesof landslidehazardstriggeredbyWenchun8.0earthquake［J］.ChineseJournalofRookMechanicsandEngineering，2009，28（6）：164 －174.

［3］蹇佳洲，陈金国.三峡库区滑坡稳定性计算中的常用方法［J］.西部探矿工程，2005（2）：201 －203.JIANJiazhou，CHENJinguo.Commonmethodsofstability analysisonlandslideintheThreeGorgeReservoirArea［J］.West-ChinaExplorationEngineering，2005（2）：201－203.

［4］刘长春，殷坤龙，李远耀.巴东县文家滑坡稳定性计算及其敏感性分析［J］.水文地质工程地质，2010，37（1）：119－123.LIUChangchun，YIN Kunlong，LIXuanyao. Stability calculationandsensitivityanalysisofWenjialandslide，Badong county［J］.Hydrogeology and Engineering Geology，2010，37（1）：119 －123.

［5］尹志光，俸锦福，刘腊美，等.向家山滑坡机理及稳定性分析［J］.地下空间与工程学报.2007（1）：102 －105.YINZhiguang，FENGJinfu，LIULamei，etal.Thestudy onthemechanismandstabilityofXiangjiashanLandslide［J］. Chinese Journal of Underground Space and Engineering，2007（1）：102 －105.