三峡库区湖北省兴山县高阳镇中学滑坡稳定性分析与评价

2014-01-17杨永，陈敏

资源环境与工程 2014年5期

杨永，陈敏

(1．湖北省地质灾害防治中心，湖北武汉 430034;2．湖北省鄂西地质工程勘查院，湖北宜昌 443100)

0 引言

高阳镇中学滑坡位于湖北省兴山县高阳镇响滩村3组。该滑坡为一中型土质滑坡，体积约24．0×104m3。高阳镇中学位于滑坡体中部，学生和教职员工共计1 000余人;滑坡体下方为兴山县中医院和高阳镇移民新区，共计400余人(见图1)。滑坡自20世纪90年代以来其前缘就有变形活动迹象。虽然目前滑坡整体处于稳定状态，但在降雨及人类工程活动等因素影响下，其稳定性会降低，滑坡一旦失稳产生滑移破坏，将造成人员伤亡和巨大的财产损失，危害等级属II级，经济损失超过8 130万元［1］。因此掌握滑坡稳定性现状及发展趋势，提出防治措施建议，制定合理的防治方案，对于保护滑坡范围内人民生命财产安全至关重要。

图1 滑坡全貌Fig.1 Overall perspective of landslide

1 滑坡基本特征

1．1 滑坡形态特征

滑坡位于原气象站西侧下方的凸形顺向斜坡上。左面临空为甘家沟，右侧为基岩山脊，后缘至原兴山气象站，前缘至兴山县中医院和移民新区。滑坡前缘剪出口附近地形坡度50°～70°，后缘地形坡度20°～25°。主滑方向268°，与坡向基本一致，滑坡平面形态呈圈椅状，纵剖面形态呈上陡下缓折线状，前缘剪出口处为坡度50°～70°左右高成5～10 m的陡坎。滑坡前缘高程180 m，后缘高程 267 m，平均纵长 220 m，横宽约160 m，平均厚度约 8．0 m，面积 3．08 ×104m2，体积约24．0×104m3。属浅层中型牵引式滑坡。

1．2 滑坡体物质组成及结构特征

1．2．1 滑体

滑体物质在空间分布上差异不大。滑体物质主要为黄灰色、黄褐色的碎块石土，碎块石含量约40% ～60%，碎块石主要为砂岩、泥岩，碎石粒径一般5～20 cm，块石直径20～50 cm，充填粉质粘土和角砾，角砾成份为砂岩、泥岩。从钻探和浅井施工发现，土体粗颗粒架空呈现松动迹象，土体渗透性较强，含水量较高时易垮塌。

1．2．2 滑带

潜在滑移(面)带沿滑坡堆积物与岩层接触面发育，基本连续，剖面形态近似折线型。滑带厚度0．3～0．5 m。厚度变化趋势为:后部薄，中前部厚。滑带物质主要为黄褐色、灰褐色含砾粉质粘土、灰黑色可塑或软塑状粘土夹砂，含少量碎石，粉质粘土细腻密实，碎石磨圆度较好，显示较为明显的挤压碾磨性状特征。

1．2．3 滑床

滑床为侏罗系中下统聂家山组(J1－2n)，岩性为黄褐色砂岩夹紫红色泥岩;砂岩表层中—强风化，中厚层状，岩体较完整，节理裂隙较发育，岩层倾向240°～260°，倾角41°～51°;泥岩夹层表部呈强—全风化，风化裂隙极为发育，岩体较破碎，厚约1～3 m，滑坡前缘剪出口、滑坡南侧甘家沟和滑坡北侧山脊均有基岩出露。

1．3 滑坡变形特征

高阳镇中学滑坡自20世纪90年代以来其前缘就有变形活动迹象，尤其是在降雨量较大的年份，并且变形范围由其前缘逐渐向后缘扩大。变形导致滑坡后缘原高阳气象站的围墙拉裂破坏倒塌，并有3户居民被迫搬迁。其变形特征为典型的牵引式滑移，前缘陡坡地段变形破坏后，临空面后移，导致破坏范围逐渐向其后缘扩展。

滑坡的近期变形主要表现为坡体后缘北侧房屋和后缘围墙拉裂，滑坡中部坡体上中学操场地表开裂、前缘挡墙墙开裂破坏和被推倒等。

2 控制和影响滑坡稳定性的主要因素

根据滑坡发育特征和变形特点分析判断，控制滑坡稳定性的主要因素有地形地貌、地层岩性和滑坡结构、水文地质条件等内在因素，影响其稳定性的主要因素有大气降雨与人类工程活动等外部因素。

2．1 地形地貌、地层岩性及水文地质条件

滑坡处构造剥蚀中低山区，滑坡体高差87 m，地形坡度15°～25°，滑坡前缘剪出口附近被改造成5～10 m高的陡坎，剪出口附近地形坡度50°～70°左右，有形成滑坡的地形条件。滑体物质为崩塌堆积碎块石土，为土石混杂堆积，具有显著的非均匀性、非连续性，结构松散，内含大量孔隙，透水性较强。滑带为堆积体与其下部基岩的接触带，地下水富集于土岩接触带，对接触带进行泥化、软化，降低力学强度，形成软弱带。滑床为侏罗系砂岩夹泥岩，岩层倾向240°～260°，倾角41°～51°，与坡向基本一致。所以，以上地形地貌和自身的岩土结构、水文地质特征，是滑坡的形成的内在条件。

2．2 大气降雨

兴山县高阳镇地区属大陆性季风气候区。降雨日数历年平均134 d，降雨时间长，多暴雨。丰富的雨量成为地下水的主要补给源。

长时间的降雨使斜坡土体饱和，坡体自重增加;碎块石土由于碎块石含量高，块径大，局部还有架空现象，地表水易沿碎块空隙下渗，特别是滑坡后缘边界地表植遭破坏，地表水将直接渗入滑带，滑带强度将降低;随着土体饱水增加自重力，滑带抗剪强度降低，最终发展为整体滑动。降雨是滑坡失稳的主要触发因素。

该滑坡滑床为砂岩夹泥岩，为相对隔水层。这种特定的岩性结构，利于地下水在滑体与基岩的接触带(滑带)富集，软化接触带，使接触带土层的粘聚力、摩擦角减小，力学强度降低，滑体土易沿此层滑动，地下水是滑坡产生滑移的内因之一。

2．3 人类工程活动

主要为坡体中部高阳镇中学开挖改造，滑坡前缘剪出口附近人工改造形成5～10 m的陡坎，形成临空面。人类工程活动破坏了原地表植被和天然的排水沟，加强了地表水渗入滑带土，软化滑带土的强度。

3 滑坡稳定性分析与评价

3．1 计算参数的选取

采用室内试验、经验比照和反演参数综合取值。

通过室内试验，该区滑坡前人取值参数:天然状态C值为35 kPa，φ值为14．7;饱和状态C值为18 kPa，φ值为 11．5。

通过对比附近的鲁家湾滑坡和高阳库岸的滑带参数取值。该区滑坡前人取值参数C值为20～30 kPa，φ值为14°～18°。

进行反演验证分析。采用饱和状态来拟合连续暴雨工况(工况Ⅱ)。据调查，该滑坡已经发生了明显的变形，根据实际情况，反演验证时滑坡稳定系数取Fs=1．00 ～1．05，选取此时滑带土对应的C、φ 值，作为饱和状态滑带土的抗剪强度指标。反演验证分析结果:C=15 ～18 kPa，φ =12°～14°。见表1。

表1 滑带土反演验证分析成果表Table 1 Analysis results of inversion verification of slip soil

滑带土抗剪强度参数综合取值见表2。

3．2 稳定性计算与评价

滑坡滑面形态近似折线型，根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218—2006)采用推力传递系数法进行稳定性计算分析［2］。计算模型主要根据滑坡的主滑方向实测1-1'工程地质主剖面的建立(图2)。

表2 滑带土抗剪强度参数综合取值表Table 2 Comprehensive value of shear strength parameters of slip soil

3．2．1 计算工况

降雨是影响滑坡稳定性的主要因素，重点考虑持续降雨工况及滑体饱水情况的稳定系数，因此计算工况考虑以下二种:

工况Ⅰ 自重+地表荷载;

工况Ⅱ 自重+地表荷载+50年一遇暴雨。

3．2．2 计算结果

滑坡稳定性系数计算成果统计见表3。

图2 1-1'主剖面条分图Fig.2 Strip partition of 1-1'main cross－section

表3 滑坡体稳定性系数计算成果统计表Table 3 Statistical table of calculation results of stability coefficient of landslide body

3．2．3 滑坡稳定性计算结果评价

由表3计算结果可知:

(1)天然工况下，处于稳定状态。

(2)自重+地表荷载+暴雨工况下，1-1'剖面稳定系数为 1．062，介于 1．05 ～1．20，处于基本稳定状态;表明长期暴雨对滑坡稳定性的影响较大。

4 滑坡发展趋势及危害性预测

由计算结果可知，天然工况下处于稳定状态。根据地表调查目前高阳镇中学滑坡处于稳定状态，基本一致。目前众多的地表裂缝和变形表明高阳镇中学滑坡目前正处于应力累积阶段，其安全储备不高，滑坡体土体结构松散，渗透性强，加之滑坡体上植被较少，坡面无任何截排水措施，在暴雨或持续强降雨作用下，雨水或地下水渗入滑体，软化土体，使剪强度降低，重度增加，在降雨和人工活动加剧等不利影响因素组合下，存在发生整体失稳或大规模变形的可能。根据滑坡形态与变形特征预测分析，将来滑坡变形破坏具有牵引式滑移特点，即滑坡中下部临近前缘高阳镇中学一带人工改造形成陡坡段在不利因素影响下首先发生失稳变形，形成新的临空面，进而牵引上部坡体产生大规模变形破坏。