牡丹江市天仙宫滑坡稳定性分析与治理措施

刘海涛LIU Hai-tao

（中铁二十局集团第六工程有限公司，西安 710016）

（The No.6 Engineering Co.，Ltd.of China Railway 20th Bureau Group，Xi'an 710016，China）

0 引言

天仙宫滑坡地处黑龙江省牡丹江市兴隆镇东山的西坡，著名道教圣地天仙宫位于该滑坡体上，201 国道从滑坡前缘切脚通过，严重威胁天仙宫和201 国道的安全，急需进行治理。通过勘察查明了该滑坡的形成机理，分析了其稳定状态，提出了合理的治理措施。

1 滑坡形态特征、边界条件与物质组成

1.1 滑坡形态特征 天仙宫滑坡地处丘陵，地面标高230～265m，坡度由前缘的12°左右增至后缘稳定山体的近30°。天仙宫建筑群位于整个滑坡体后缘。

天仙宫滑坡最早滑动始于1975 年左右，1994 年9 月和2000 年7 月发生两次明显的滑动。目前，天仙宫滑坡主滑方向为SW70°，东西方向长约285m，南北方向宽约150m。面积约40000m2，体积约4.0×105m3。根据滑坡以前滑动情况、现有地形地貌、现有滑坡体特征及人类工程活动情况，确定已在原有滑坡的中下部发育为一新滑坡，所以该滑坡由两个次级滑坡组成：上部原有滑坡及中下部新发育滑坡。牡丹江市南环路（201 国道）滑坡体前缘通过，滑坡体西南为一池塘，长约50m，宽约15m。滑坡体前缘靠后有一片柏树林，柏树东倒西歪，是典型的醉汉林，地表裂缝已不明显。滑坡后缘已卸载5～6m，拉张裂缝不复存在，但圈椅状地形仍较为明显，并且有泉水出露。

图1 天仙宫滑坡平面图

图2 天仙宫滑坡1-1′剖面图

1.2 滑坡边界条件 天仙宫滑坡曾经发生过两次较大规模滑动，滑坡周围错动明显，周界清晰。滑坡后缘滑坡壁高8～10m，滑坡滑动后，后缘部分滑体被清运走，拉张裂缝不复存在，局部有泉水出露；但由于修建天仙宫在滑坡中部堆积大量杂填土，在滑坡中部形成了新的滑坡后壁，裂隙明显。滑坡壁以外，东侧和南侧均为松树林，树木茂密地形较陡，坡面坡度约20°。滑坡南侧为一条自然冲沟，沟深3～5m，宽8～10m，流水汇入位于滑坡体西南侧水塘。滑坡体西部前缘有一片松树林，树木受滑坡滑动作用明显，形成醉汉林，地表裂缝已不明显。牡丹江市南环路（201 国道）从滑坡体西侧前缘通过，紧邻公路西侧为老201 国道旧路，旧路西侧为农田。滑坡体北侧为稳定山体，地表松树茂密，坡脚公路开挖部位有砂岩出露。

1.3 滑坡物质组成

1.3.1 滑体 滑体：杂填土和粉质粘土混夹粉细砂，其中杂填土成分较为复杂，基本由建筑垃圾和灰色粉质粘土组成；粉质粘土混夹粉细砂，粉细砂约为10%～30%，黄～黄褐色，稍密，湿，可塑，开挖探井中井壁四周有流沙现象，土质较为松软。新发育滑坡滑体中前部厚度约11.27m，两侧厚度6.32m-10.08m，前缘滑体厚度约5.49m，滑体比较厚。原有滑坡滑体前部厚度在7m～9m 之间，滑体比较厚。

1.3.2 滑带 新发育滑坡中，在ZK1、ZK2、ZK3、ZK4、ZK5、ZK7、ZK9、TJ2 中均见滑带，滑带：淤泥质粘土，为湖相沉积物，灰黑～黑，呈可塑～软塑状，混夹粉砂，含量10%以下，含大量腐殖质，有较浓腥味。最大厚度为10m（ZK4），滑带土的粘土矿物成分反映了滑带土的弱透水性及较强的吸水性，滑带吸水软化对滑坡体稳定不利。

滑面形态从纵剖面上可以出：滑面呈折线型，据钻孔和探井揭露，滑带厚度0.2m-0.5m，滑面倾角0°-45°。

原有滑坡滑带主要为粉质粘土夹粉细砂，位于与下覆地层的接触带上，局部滑带为强风化粉砂质泥岩。滑面呈折线型，滑面倾角0°-42°。

1.3.3 滑床 滑床：由白垩系猴石沟组砂岩构成，由上到下依次如下：粉砂质泥岩，灰黑～灰黄色，强风化，泥质胶结，局部成岩较差，强度较差。粉细砂岩：黄色，强风化，钙质胶结，块状结构，粒状构造。中砂岩：黄色，强风化，钙质胶结，块状结构，粒状构造。

2 滑坡近期变形特征和影响因素

2.1 滑坡近期变形特征 2008 年对天仙宫滑坡进行详细勘查期间发现：天仙宫滑坡后缘泉水发育，局部位置地下水位距地表仅0.5m，泉水不断渗入滑坡体，对整个天仙宫滑坡的稳定性极为不利。天仙宫围墙发育有多处明显裂缝（新发育滑坡后缘），据天仙宫工作人员介绍，裂缝仍在缓慢发展，天仙宫西南侧场地仍有缓慢下沉迹象，使天仙宫围墙局部开裂倒塌。诸多现象表明，天仙宫滑坡仍处于不稳定状态。目前，天仙宫滑坡仍存在缓慢变形迹象。

2.2 滑坡影响因素分析评价

2.2.1 地下水和地表水 天仙宫滑坡地下水丰富，滑坡后缘有泉水出露，由于修建天仙宫开挖山体破坏了泉水的原始的径流方向，造成地下水大量进入滑坡体内，对滑坡稳定产生不利影响。天仙宫滑坡地势较低，滑坡前缘现在仍有一小型水塘，地表水丰富，滑坡后方地表汇水面积较大，后缘地表水的汇集入渗也不利于滑坡的稳定。

2.2.2 前缘卸载 2001 年修建牡丹江市南环路（201国道），南环路在滑坡前缘通过，由于开挖路基造成滑坡前缘大量卸载，降低了滑坡的稳定性。

2.2.3 后缘加载 1994 年天仙宫发生大规模滑坡后，天仙宫工作人员动用大型机械对后缘卸载5～6m，这有利于滑坡体的稳定，增加了原有滑坡的稳定性。但近年来，为扩大天仙宫大院的面积，在滑坡中部靠后的位置堆填了大量建筑垃圾，加大了滑坡推力，降低了滑坡的稳定性，并在原有滑坡基础上发育为一新的滑坡。

综上，地下水和地表水的渗入、前缘卸载和后缘加载是影响天仙宫滑坡的主要因素。

3 滑坡形成机制和破坏模式

3.1 滑坡形成机制分析 天仙宫新发育滑坡滑体主要为松软的粉质粘土夹粉细砂，下伏软塑状的淤泥质粘土。滑床为较完整的猴石沟组中砂岩和泥质粉砂岩。淤泥质粘土及粉砂质泥岩为相对的隔水层，降水入渗后在软弱泥岩夹层附近聚集，造成土体软化润滑，进而形成滑带。由于坡顶的人工填土加载，增加了滑坡的下滑力，滑体在重力作用下沿滑带发生滑动产生山体滑坡。引发整个滑坡的滑动。

3.2 滑坡破坏模式 天仙宫新发育滑坡在运动形式上属于推移式滑坡，在强降雨等诱发因素影响下一旦失稳会以较高速度向下滑动，向下滑动的下拽力会牵引原有滑坡的滑动，使位于原有滑坡上的天仙宫大殿和围墙会开裂倾斜倒塌，对这一道教胜地造成毁灭性破坏，新发育滑坡体前缘将推覆牡丹江市南环线（201 国道），造成这一交通要道的中断。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算模型 天仙宫滑坡坡体主要有粉质粘土夹粉细砂组成，滑床是白垩系猴石沟组中砂岩和泥质粉砂岩，新发育滑坡软弱淤泥质粘土层为滑带，原有滑坡的滑带为粉质粘土夹粉细砂，天仙宫滑坡稳定性计算的剖面按1-1＇、2-2＇、3-3＇3 条纵剖面进行，图3 是1-1＇剖面简化计算模型。

图3 天仙宫滑坡1-1＇ 计算简图

4.2 计算参数的确定 滑带土抗剪强度参数的选取合理与否，对滑坡稳定性计算起到关键性的作用，滑带土的抗剪强度指标主要是根据室内试验结果、参数反演以及经验数值来确定，由于野外取样时对试样的干扰大，室内试验制样时对试样的干扰也比较大，做出的抗剪强度指标变异性太大，由于上述原因，室内试验的滑带土的物理力学指标可靠性差。所以对于新发育的滑坡，滑带的抗剪强度指标主要是根据参数反演结合经验数值同时参考室内试验综合分析得出，反演的工况为目前所处工况，假定当前滑坡稳定性系数Fs=1.0；对于原有滑坡，地形无法恢复，无法进行反演分析计算其参数，只能结合室内试验、经验与新发育滑坡反演参数的结果，得出抗剪强度参数。滑带的抗剪强度参数综合取值见表1。

表1 天仙宫滑坡滑带土抗剪强度参数取值

4.3 计算工况 运用极限平衡—传递系数法法对天仙宫滑坡1-1＇、2-2＇、3-3＇剖面进行稳定性进行计算，稳定性计算采用传递系数法，滑坡坡面地形线及滑动面均被简化为折线。

综合考虑滑坡的工程地质条件，变形破坏特点及可能造成的危害，计算工况如下：

设计工况：工况Ⅰ—自重；工况Ⅱ—自重+地下水；

校核工况：工况Ⅲ—自重+暴雨+地下水；

地下水在滑体裂隙中产生渗透压力，所以考虑动水压力作用，设计工况中，剖面的稳定性计算都按有地下水动力作用计算；地下水位以上的滑体取天然重度，地下水位以下取饱和重度；

暴雨对滑坡稳定性的影响还表现在增大滑体土的重度，降低滑带土抗剪强度等方面；在久雨暴雨情况下，滑体土重度取饱和重度。

4.4 稳定性计算结果 采用传递系数法计算，计算结果见表2 和表3。

表2 天仙宫滑坡（新发育）稳定性系数计算结果

表3 天仙宫滑坡（原有）稳定性系数计算结果

从稳定性计算结果可以看出，新发育的滑坡在自重情况下滑坡处于稳定状态；在现状地下水位情况下，主剖面1-1 剖面计算稳定系数为1.03，2-2 剖面和3-3 剖面计算稳定系数分别为1.039 和1.042，滑坡处于欠稳定状态，在暴雨加地下水位状态下，滑坡处于欠稳定-不稳定状态，滑坡失稳可能性较大；原有滑坡每条剖面的稳定性系数均大于1.25，自身是稳定的，对新产生的滑坡没有推力作用，它的稳定性受新发育滑坡的影响，当新发育滑坡滑动时，由于牵引作用很可能会使其滑动。

4.5 滑坡推力计算 利用极限平衡法求得滑坡各个剖面各种工况下的推力如表4。

表4 天仙宫滑坡（新发育）滑坡推力计算结果

经计算，原有滑坡独立存在时各个剖面的滑坡推力均为负数，表明原有滑坡没有推力作用于新发育的滑坡，是新发育的滑坡牵引原有滑坡运动。

综合判断，天仙宫滑坡整体上是欠稳定的，在连续暴雨的情况下，滑坡发生滑动的机率较大，因此，采取工程防治措施是十分必要的。

5 滑坡综合治理措施

根据已查明的天仙宫滑坡的特征，同时考虑到防治工程的施工环境、经济合理性与环境适应性，为保护天仙宫大殿和大院的安全，考虑采用抗滑桩阻滑，滑坡后缘修建地下排水盲沟，滑坡外围修建地表截、排水沟的滑坡治理方案，根据实际情况，对修建截水盲沟而破坏的现有挡土墙的位置重新修建一道挡土墙。抗滑桩的位置位于新发育滑坡的后缘，原有滑坡的前缘，这样不但可以降低新发育滑坡的后缘推力，增大其稳定性，而且可以阻止原有滑坡的滑动，保护天仙宫大殿的安全。

具体治理方案如下：沿西侧围墙布置一排抗滑桩，共设置抗滑桩20 根，其中截面尺寸为1.6m×2.4m 的A 型桩8 根，桩长25m，截面尺寸为1.2m×1.5m 的B 型桩12 根，桩长17m。滑坡外围设计地表截排水沟A/B/C 三种型号，其中A 型截、排水沟358.75m，B 型排水沟97.43m，C 型排水沟240.56m。滑坡后缘设置埋深7.5～9m 的截水盲沟76.09m，中间设置2 个检查井，盲沟汇集的地下水通过排水涵管汇入地表排水沟。设计排水涵管长66.25m。在现有挡土墙位置重新修建一道长97.43m 的挡土墙。

6 结语

通过勘察查明了天仙宫滑坡的滑坡形成机理，结果表明，新发育的滑坡在自重情况下滑坡处于稳定状态；在现状地下水位情况下，滑坡处于欠稳定状态，在暴雨加地下水位状态下，滑坡处于欠稳定-不稳定状态，滑坡失稳可能性较大；原有滑坡处于稳定状态。针对滑坡体设置了抗滑桩、地下排水盲沟、地表截排水沟等综合治理方案，经过五个雨季的检验，至今运行良好，说明治理效果是有效的。

[1]黑龙江省牡丹江地质工程勘察院.牡丹江新建外环路（201国道）对天仙宫滑坡影响现状调查报告[R].2001，11.

[2]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0218－2006，滑坡防治工程勘察规范[S].北京:中国标准出版社,2006.

[3]中华人民共和国国土资源部.DZ/T 0219－2006，滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京:中国标准出版社,2006.

[4]中华人民共和国建设部.GB50330－2002，建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[5]GB 50021－2001，岩土工程勘查规范[S].