镇安县水泥厂后滑坡稳定性评价与防治措施研究

李宏阳

(西北有色勘测工程公司，陕西西安 710054)

0 引言

滑坡是我国最严重的地质灾害之一，为了尽可能避免或降低滑坡地质灾害的危害，需要认识滑坡地质类型及其变形破坏规律，同时对滑坡变形和稳定性的发展趋势作出可靠的预测预报［1］。滑坡稳定性分析是研究滑坡风险、监防工程的基础，目前滑坡稳定性分析主要有极限平衡法和数值计算方法两种方法［2-4］。由于极限平衡方法具有明确的物理涵义，为工程界普遍应用于滑坡的稳定分析中，并作为边坡设计的主要依据［5］。

镇安县地处陕西省商洛市西南部秦岭南麓中段，地貌单元属中低山区，地势整体呈北高南低，由北向南倾斜，坡体北部坡度较陡，局部近直立，坡度40°～70°。地层以泥盆系绢云母千枚岩、炭质千枚岩夹灰岩为主，上覆第四系残坡积及人工堆积之松散堆积物，由上而下主要分为①素填土②含碎石粉质粘土(Qel－dl)、③粉质粘土(Qel－dl)、④断层角砾岩、⑤炭质千枚岩、⑥绢云母千枚岩和⑦灰岩7层。镇安县属北亚热带山地湿润气候，降水丰沛。大气降水下渗与滑坡关系密切:一方面增加土体重量，一方面软化软弱结构面，降低其强度，促使坡体变形。

1 滑坡形态特征与成因分析

1．1 滑坡形态特征

镇安县水泥厂后滑坡处于蠕动变形阶段，尚未形成较大距离的滑动，除坡体表面拉张裂缝发育，公路、挡墙变形及前缘民房破坏外，其他地貌形态不明显。滑坡平面形态呈长条状(见图1)，长约176 m，上窄下宽，宽50 m～102 m，厚约10 m，体积约143 000 m3，主滑方向20°，属中型松散层滑坡。滑体中下部地形呈阶梯状，5 m～20 m不等，坎高1m～3m，坡度5°～30°，滑体后缘至坡顶处坡度约40°～70°。坡脚地面标高约445．00 m，坡顶处地面标高约630．00 m，相对高差约185 m。滑坡后缘地面标高512．6 m，相对坡脚高差为67．6 m。

滑体土主要由第四系残坡积物组成(Qel－dl)，成分以含碎石粉质粘土为主，碎石含量(20%～70%)不等，土体结构松散，渗透系数达2．1 ×10－3cm/s～6．6 ×10－3cm/s，渗透性强，饱水易滑，常形成表层滑塌。滑床由粉质粘土及全风化千枚岩、断层角砾岩不同风化程度的片麻岩组成。

目前，滑坡体处于蠕动变形阶段，尚未形成较明显的滑面。

图1 滑坡周界形态及剖面位置示意图

1．2 滑坡成因分析

镇安县水泥厂后滑坡滑体范围内地层，上部以含碎石粉质粘土为主，表部分布有少量以碎石、含碎石粉质粘土及卵砾石为主的人工填土。下伏泥盆系岩层受构造及风化作用影响，岩体多呈土状、碎石土状，且炭质千枚岩、绢云母千枚岩及灰黑色粉质粘土为相对隔水层。雨季或连阴雨时下渗的大气降水，一方面软化上部含碎石粉质粘土，降低其抗剪强度，一方面加重上覆土体重量，上覆饱和土体易沿千枚岩及灰黑色粉质粘土层顶部产生蠕动变形。因此该区特有的地质环境及地层结构是造成滑坡形成的内在因素。

人类活动主要表现为修建公路和坡脚处修建民房，一方面局部开挖坡脚、在坡体上填方(局部加载)，破坏坡体的应力状态，促使坡体蠕动变形;另一方面新修公路及沿公路北侧修建挡墙改变自然坡体的排水系统，造成地表排水不畅，下渗形成地下水，从而软化土体并加重土体重量，促使坡体变形。因此人类工程为滑体的蠕动变形提供了外在条件。

综上所述，一方面人类活动开挖坡脚，坡体前缘蠕动变形，牵引后部土体的蠕动变形，另一方面特有的地层结构地形及汇、排水条件，促使后缘坡体上部的饱和土体沿基岩面蠕动，推动下部土体的蠕动变形，因此该滑坡属推移牵引式松散层蠕动滑坡。

2 滑坡变形破坏特征与发展趋势

2．1 滑坡变形破坏特征

滑坡坡体上出现数十条裂缝，裂缝沿坡面呈弧形分布，长数米至数十米不等，缝宽1 cm～30 cm不等，局部下错呈0．20 m～1．2 m的陡坎;坡体表面发育两个小滑坡(H1，H2)滑坡(见图1)，其中H1滑坡位于滑坡后缘东侧周界附近，圈椅状形态明显，平面形态呈长条状，后壁坎高2 m～3 m，前部坎高1 m，长约16 m，宽约12m，滑体物质为含碎石粉质粘土，厚1m～2m，滑体中部有泉水渗出，沿滑体两侧可见3 mm～5 mm的拉张裂缝。H2滑坡分布于滑体前缘2—2'附近，长约6 m，宽约22 m，厚约2 m～3 m，地表形态呈簸箕状，圈椅状形态明显，后缘形成高1 m～2 m的陡坎，滑体土成分为含碎石粉质粘土，滑床为灰黑色粉质粘土。

2．2 滑坡变形破坏发展趋势

滑坡周界整体不太明显，尚处于蠕动变形阶段。坡体表面拉张裂缝发育，滑体后缘有泉水渗出，滑体中局部有地下水分布。在天然状态下，滑体整体处于极限平衡状态，遇连阴雨等会加速蠕动变形，滑体在饱和状态下稳定性差，有整体失稳的可能。

3 滑坡稳定性分析与评价

滑动面抗剪强度指标即粘聚力C和内摩擦角φ根据测试成果、反分析并结合岩土野外特征综合确定。镇安水泥厂后滑坡尚处于蠕动变形阶段，尚未形成鲜明的滑动，故在计算滑坡稳定性和滑坡推力时，采用了滑面土的快剪强度指标:

天然状态:②层粘聚力 C=17．8 kPa，内摩擦角 φ =19．6°，③层粘聚力C=22 kPa，内摩擦角φ=13°;

饱和状态:②层粘聚力 C=11．1 kPa，内摩擦角 φ =12．6°，③层粘聚力C=7．3 kPa，内摩擦角φ=12°。

滑体土重计算参数:

天然状态:取②层含碎石粉质粘土的采用现场实测数据18．1 kN/m3;

饱和状态:取②层含碎石粉质粘土重塑土饱和容重统计指标20．7 kN/m3。

根据《滑坡防治工程勘查规范》的规定，稳定系数Fs＜1为不稳定，1≤Fs≤1．05 为欠稳定，1．05≤Fs＜1．15 为基本稳定，Fs≥1．15 为稳定。

据稳定性计算结果(见表1)，天然状态下1—1剖面处于不稳定状态，1—1'，1—2处于欠稳定状态，2—2'，2—2处于稳定状态，其余剖面处于基本稳定状态。饱和状态下除2—2处于欠稳定状态外，其余剖面均处于不稳定状态。因此滑坡在天然状态下整体处于稳定状态或欠稳定状态，局部处于不稳定状态;饱水条件下坡体整体处于不稳定状态，滑坡整体失稳的可能性大(见图2)。

图2 2—2′剖面及其分剖面稳定系数计算简图

表1 斜坡稳定性验算结果

4 滑坡防治措施

镇安县滑坡体天然状态下整体处于稳定状态，局部处于欠稳定状态;饱和状态下，坡体整体处于不稳定或欠稳定状态，稳定性差。从滑坡的发展情况来看，处于蠕动变形阶段，尚未形成统一的滑面，以局部变形为主，其进一步发展，一旦整体失稳，将有约14万m3的土体下移，破坏后果极为严重，应尽快进行整治。

根据该滑坡区工程地质和水文地质条件、滑坡成因及滑坡稳定性，建议对滑坡采取地面截排水和抗滑桩支挡相结合的综合治理措施。

1)排水措施:据滑坡的成因机理分析，滑体中下部是一个汇水区，修筑公路、挡墙，破坏自然坡体原有的排水系统，造成局部区域排水不畅，是造成坡体蠕动变形的一个主要外在因素，建议中下部设置截水沟，将地表水引出坡体以外。同时建议逐个回填坡体上的裂缝，以制止大气降水沿裂缝下渗进入坡体。2)支挡设施:建议在滑体的下部、中部各设一排抗滑桩，桩长进入绢云千枚岩或炭质千枚岩不小于5 m，桩径及桩的数量应根据滑坡推力计算而定。抗滑桩上方做浆砌片石护坡，护坡坡底前做排水沟，护坡按梅花状布置排水孔，及时排出坡体地下水。

5 结语

1)镇安县水泥厂后滑坡为一尚处于蠕动变形阶段的松散层滑坡，滑面主要受基岩面及灰黑色粉质粘土层控制，属中型滑坡。通过计算可知，坡体在天然状态下整体处于稳定状态，局部处于欠稳定状态，在饱水状态下均处于不稳定或欠稳定状态。2)根据该滑坡区工程地质和水文地质条件、滑坡成因及滑坡稳定性，建议对滑坡采取地面截排水和抗滑桩支挡相结合的综合治理措施。

［1］李 静．滑坡稳定性研究现状综述及思考［J］．西部探矿工程，2006(8):278-280．

［2］郑颖人，赵尚毅．边(滑)坡工程设计中安全系数的讨论［J］．岩石力学与工程学报，2006，25(9):1937-1940．

［3］赵尚毅，郑颖人，时卫民，等．用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数［J］．岩土工程学报，2002，24(3):343-346．

［4］桂 蕾，殷坤龙，翟 月．基于FLAC3D模拟和强度折减法的滑坡稳定性计算［J］．安全与环境工程，2011，18(6):9-14．

［5］张发明，陈祖煜，弥宏亮．滑坡体稳定性评价的三维极限平衡方法及应用［J］．地质灾害与环境保护，2002，13(2):55-58．