六枝特区老马滑坡基本特征与稳定性评价

尹先娥

（贵州省地质环境监测院六盘水分院，贵州六盘水 553001）

0 前言

老马滑坡体2008年7月开始出现变形，到2013年6月，在滑坡体整个坡面上，建筑物出现较严重变形迹象，建筑物墙体、地面开裂，裂缝发育；滑坡前缘由于蠕滑变形形成鼓胀隆起，鼓胀现象明显；地面坡体左前缘，局部出现滑塌，近年来雨季期间，该部位农田均出现滑移变形迹象，导致农田垮塌；坡体上电线杆、树木均顺坡向倾斜、前缘地基鼓涨等。现场调查发现，前缘局部失稳，坡体上建筑物，包括坡体后部老马小学操场围墙裂缝极为发育。如果任其发展，该滑坡将直接威胁到坡体上部老马小学教学楼、食堂以及当地居民164户共计680人、25名教师、352名学生共计1057人的生命财产安全，潜在经济损失达3500万元。受威胁的人数众多、对象突出，经济损失巨大，研究该滑坡变形破坏特征及发展趋势，对其稳定性进行评价，对该区灾害防治具有重要意义[1]。

1 危岩带地质环境背景

1.1 地形地貌

六枝地处乌蒙山脉和苗岭山脉的交趾地带，乌江和红水河分水岭上，属中山地中山溶丘地貌，境内大部分地区海拔1400m左右，最高老王山2127m，最低茅口河谷水面581m。地势西北高，东南低，地形起伏大，切割强，地貌多样。勘查区属峰丛沟谷地貌，斜坡海拔最高1512m，最低1280m，相对高差232m。

灾点位于峰丛沟谷沿线斜坡地带，高程1317～1353m。斜坡整体前陡后缓，前缘坡度达到52°，后缘缓坡处坡度约18°，平均坡度约35°。滑坡整体坡向235°。坡体前缘临空面高差达到15m，坡体两侧为季节性冲沟，形成三面临空的斜坡变形条件。坡体剖面呈多级阶梯状。坡体表面多为农田、耕地及居民集中区等，坡体两侧冲沟内基岩出露，植被较发育。

1.2 地层岩性

调查区内出露地层为：

（1）第四系残坡积（Q4dl+el）：粉质粘土、碎石土，黄、棕黄色，主要由粉质粘土、砂质碎石等组成。坡体中下部表层第四系粉质粘土均匀、细腻、软、可塑状，局部为农田表层淤泥质土，流塑，不具工程意义；中后部碎石土中，碎石含量约40%，碎石粒径2～20mm，次棱角状，砂质，结构较松散；据钻探揭露，第四系残坡积层厚4～11m，分布于整个坡体。

（2）二叠系龙潭组（P3l）：由炭质页岩、煤层、粉砂岩、泥岩等组成，属较软岩组，岩体节理发育，抗风化能力较弱，表层出露为强～中风化，呈块状、层状；钻探揭露的岩心呈碎块状、短柱状。局部炭质页岩、泥岩等软质岩风化物呈灰黑色、深灰色土状，工程力学性质差，抗剪强度极低。煤层分布较不均匀，层厚较薄，约1.2～1.6m，且与炭质页岩呈互层关系；粉砂岩分布于整个坡体，强度相对较高。岩层产状311°∠23°。

1.3 地质构造

据区域地质资料，本区未有大的断裂构造通过，但小规模的节理裂隙发育，出露岩体的节理，对该滑坡的稳定性影响相对较小。

根据1/400万《中国地震烈度动参数区划图》、1/400万《中国地震动反应谱特征周期区划图》[2]、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）[3]，本区地震动峰值加速度小于0.05g，动反应谱特征周期为0.35s，对应地震烈度为小于Ⅵ度。晚、近期构造活动不明显，本区属构造稳定区域。

1.4 水文地质条件

根据调查区出露的地层岩性、含水介质特征及地下水动力条件，区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水。

松散岩类孔隙水：主要赋存于第四系松散层中，具有透水性强，储水能力弱和就地补给、就近排泄的特征，其泉水流量小，动态变化大。

区内地下水主要为大气降水补给，地下水接受大气降雨补给后，处于相对较高海拔的坡体岩性为二叠系上统长兴大隆组灰岩，地表水及受补给的地下水沿构造裂隙、风化裂隙等赋存和运移，由于风化裂隙发育不深，区内地下水一部分入渗补给地下水，一部分沿地形自然斜坡作渗流运动，于就近地势低洼地带排出地表，由东南向西北迳流，最终汇入前缘槽谷低缓地带。

滑坡区残坡积层相对较薄，调查区内分布范围广，区内冲沟发育，地表水排泄较较畅通；第四系下部基岩多为砂岩等相对透水层，地下水潜水位埋深较深，对滑坡体稳定性影响程度较低。

1.5 人类工程活动

滑坡区内，人类工程活动强烈，居民集中区位于坡体上部，后缘为小学教学楼及食堂等，坡体整体及两侧为农耕区。因工程建设及农业耕作等活动，一定程度上改变了坡体原始形态，且农业耕作，改变了水力作用方式，也因此改变了坡体的力学分布，对该滑坡体的稳定性造成了一定程度的影响。勘查区内煤层分布不均，厚度薄，未出现矿产开采活动。

2 滑坡的基本特征及变形破坏机制分析

2.1 滑坡的边界及规模

（1）边界特征

滑坡平面型态呈“长舌”型，滑坡整体纵长约279m，前、后缘宽度差别较小，宽约122m。左、右两侧边界明显。左侧局部形成错落滑塌，微地貌差异明显。结合滑坡区地形地貌特征、地质条件和滑坡的变形特征和滑动方向初步确定滑坡的边界。

滑坡后缘以山丘顶部（后缘学校操场拉裂缝）为界，滑坡两侧以地表冲沟及陡坎为界，前缘以地形陡变处为界线。

（2）滑坡规模

该滑坡主滑方向为235°，滑体纵向最长为279m，前缘宽度最大约139m。滑体平均厚度约9m，滑坡体积约为34.9×104m³，属中型土质滑坡。

2.2 滑坡岩土体特征

（1）滑体

根据现场调查及浅井勘探等成果资料，滑体物质组成主要为第四系残坡积层及少量二叠系龙潭组强风化炭质页岩、泥岩、砂岩等土状风化物。滑体物质中，第四系残坡积层分布均匀，粉质粘土细腻、软；碎石土结构松散，透水性好，抗剪强度相对较低。强风化近似土状风化物分布不均，主要集中于滑坡中下部。经统计，滑体厚度分布范围为4.7～10.5m，平均厚度约9m，主滑方向235°。

（2）滑带（滑面）

据现场调查及浅井揭露情况分析，该滑坡滑动面为第四系残坡积层与二叠系基岩接触面，为最危险滑移面，上部松散堆积层透水性大于下部砂岩的渗透性，导致与基岩接触面处的土体含水量明显增大，抗剪强度极低，滑带土为粉质粘土，软，强度低。

（3）滑床

滑床为由强—中风化泥灰岩、粉砂岩等组成。岩层产状311°∠23°，走向与滑向呈小角度交切关系。

2.3 滑坡变形特征

该滑坡体2008年7月开始出现变形，到2013年6月，在滑坡体整个坡面上，建筑物出现较严重变形迹象，建筑物墙体、地面开裂，裂缝发育；滑坡前缘由于蠕滑变形形成鼓胀隆起，鼓胀现象明显；地面坡体左前缘，局部出现滑塌，近年来雨季期间，该部位农田均出现滑移变形迹象，导致农田垮塌；坡体上电线杆、树木均顺坡向倾斜、前缘地基鼓涨等（图1、图2）。

据村民介绍，滑坡后缘出现有一裂缝，为拉张裂缝，走向约65°呈直线型，宽5～30cm，可见深度10cm，长约35m。由于村民耕植活动，裂缝已被掩埋覆盖，调查时裂缝痕迹不清晰。

图1 老马小学操场基脚拉裂 图2 老马小学操场楼梯开裂变形

2.4 滑坡成因分析

（1）不利的地质条件

该滑坡坡体表层第四系残坡积层分布范围广，相对较厚，土体结构较松散。坡体已发生变形部分，物质结构松弛，岩体构造裂面张开，错位，松弛部分及推测滑移面抗剪强度弱，促使上部岩体沿之下错、滑动。这种岩土结构特征条件下，较易发生滑坡地质灾害。

（2）地形、地貌

滑坡后缘高程1353m，前缘高程1317m，相对高差36m。剖面上形态呈直线状，坡体前缘临空面高约15m，左右两侧为季节性冲沟，前缘剪出口明显。坡体整体坡度约18°～52°，坡体上农田耕地广泛分布，呈多级阶梯状。坡体上有多级台面，总体前缘较陡，后缘平缓，前部临空面明显。坡体一侧冲沟切割至滑床附近，滑体一侧土体失去约束，类似无侧限剪切作用。这些因素为滑坡的形成提供了有利的地形、地貌条件。

（3）水文地质条件

滑体物质以第四系土体为主，该层松散、空隙与裂隙较多，表水易于下渗，体内四周水及下部承压水易于流过，坡体内粘性土较密实部分仍可贮存一定流水，形成上层滞水带。上层滞水带补给滑带。本滑坡中，滑带位于第四系粘土层与二叠系龙潭组泥岩、炭质页岩、粉砂岩及部分泥炭层（煤层）接触处。特别是泥岩、砂岩互层，作为相对隔水层，表水下渗后，在该层位更易形成滑带。

特别是在降雨强度大的时候，因层间水的长期作用，滑带部位的物质力学强度降低，导致滑体与下部滑床产生相对滑移、错动。

（4）人类工程活动

该滑坡体上人类工程活动强烈。特别是坡体上部农田众多，因渗透和灌溉，增大了坡体土层及滑带土的含水量。较密集的耕作活动也在一定程度上改变了坡体原始地形，从而改变了坡体应力的极限平衡状态。

上述条件中，引发滑坡的主导因素为滑坡体的物质组成和地形条件，而强降雨则是滑坡的激发因素。

2.5 滑坡稳定性分析

滑坡特征表现为滑体为粘性土，坡体整体坡面由后至前逐渐变陡，呈多级阶梯状。由浅井成果知，滑动面呈不规则折线状。第四系残坡积层分布广，下伏基岩为强风化炭质页岩、粉砂岩、煤层等互层。滑动面位于第四系与下伏基岩接触处。在持续强降雨的情况下，地表水下渗，滑体饱水导致滑体重量增加，且滑带得到润滑，抗剪强度进一步降低，使滑坡处于欠稳定状态，局部处于不稳定状态[4～5]。

（1）计算方法及公式

滑坡为切层土质滑坡，滑坡体物质主要由第四系残坡积层组成，将滑体看作均质结构，滑面呈折线形，稳定计算采用传递系数法。

据《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T0218-2006附录E．1．2）[6]计算公式如下：

式中：

Fs——稳定系数；

Ri——作用于第i块段的抗滑力（kN/m）；

Ti——作用于第i块段滑面上的滑动分力（kN/m）；

Rn——作用于第n块段的抗滑力（kN/m）；

Tn——作用于第n块滑动面上的滑动分力（kN/m）；

Di——作用于第i块的动水压力（kN/m）；

Wi——第i 条块自重标准值与相应附加荷载之和（kN/m）；

Ci——第i条块滑面粘聚力标准值（kPa）；

φi——第i条块滑面内摩擦角标准值（°）；

ψj——第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块时的传递系数（j=i时）。

其中滑体内渗透压力计算公式如下：

式中：

γW——水的重度，取10kN/m3；

hi——第i条块地下水位（m）；

Li——第i条块滑面长度（m）；

αi——第i条块滑面倾角（°）；

βi——第i条块地下水流向。

（2）计算荷载组合

滑体内不考虑水淹没的影响；坡体内物质结构松散，渗水性强，可不考虑静水压力对滑坡体的影响；坡体内未见稳定地下水，不考虑地下水的影响；调查区地震基本烈度小于Ⅵ度，不考虑地震荷载对滑坡体的影响。

整个滑坡体上建筑物分布不均，在此考虑滑体无集中荷载，基本荷载主要为滑体的自重。

（3）计算工况

考虑该滑坡在暴雨期间，滑坡整体变形破坏迹象明显，滑坡整体处于欠稳定状态。考虑降雨对该滑坡稳定性的影响较大，故本次稳定性验算考虑以下两种计算工况，其中工况1为天然工况（滑体自重），工况2为设计控制工况（滑体自重+暴雨）。因滑坡体物质结构松散，透水性较强，故不考虑工况2中渗透压力对滑坡稳定性的影响，而是根据C、Ф值的变化来计算其稳定性。

工况1：天然状况（滑体自重）；

工况2（设计工况）：天然状况+50年一遇暴雨（滑体自重+暴雨）。

（4）计算参数

①滑体重度的确定

滑体主要以粘土、碎石土为主，本次稳定性计算中滑体重度主要采用试验值，滑体天然重度取17.90kN/m3、饱和重度取18.25kN/m3。

②滑带土抗剪强度的确定

本次设计采用经验值参数与试验值综合比对取值，进行验算，具体参数见表1。

表1 稳定性计算滑带土抗剪强度参数采用值

③结果分析

依据上述建立的滑坡稳定性计算模型、计算工况以及确定的稳定性计算参数，选择Ⅰ-Ⅰ＇、Ⅱ-Ⅱ＇、Ⅲ-Ⅲ＇三条剖面，利用传递系数计算的滑坡典型计算剖面的稳定性系数如表2。

表2 滑坡稳定性计算结果

2.6 稳定性综合评价及结论

由表2可知，主滑体Ⅰ-Ⅰ＇剖面在天然状况下稳定性系数为1.26，滑坡推力为-163.93kN，滑体处于稳定状态；在天然状况+50年一遇暴雨工况（工况2）下稳定性系数为1.00，稳定性有较大程度的降低，小于设计工况下的稳定性安全系数1.15，滑坡推力为711.98kN，滑坡整体处于欠稳定状态；Ⅱ-Ⅱ＇剖面天然状况下稳定性系数为1.24，滑坡推力为-650.11kN，滑体处于稳定状态。在天然状况+50年一遇暴雨工况（工况2）下稳定性系数为0.98，稳定性有一定的降低，小于设计工况下的稳定性安全系数1.15，滑坡推力为1094.57kN，滑坡整体处于不稳定状态；Ⅲ-Ⅲ＇剖面天然状况下稳定性系数为1.25，滑坡推力为-450.56kN，滑体处于稳定状态。在天然状况+50年一遇暴雨工况（工况2）下稳定性系数为0.99，稳定性有一定的降低，小于设计工况下的稳定性安全系数1.15，滑坡推力为875.22kN，滑坡整体处于不稳定状态。

3 结论

本次调查研究的六枝特区龙场乡营盘村老马小学滑坡地质灾害隐患，其滑坡体稳定性差，在强降雨等自然因素的作用下极易出现整体滑动，对营盘组及老马小学共计1057名民众、师生及周边建筑物构成严重威胁，危害程度大，危险性大。应及时对滑坡地质灾害进行治理。在滑坡治理设计中应采取一定的抗滑支挡措施。由滑坡稳定性分析结果可知，降雨对滑坡稳定性影响较大，而降雨又是引起滑带物质抗剪强度降低的关键因素，因此，在滑坡治理设计中应注重坡面排水工程的布置，以防止雨水下渗以及雨水对坡面的冲刷作用。

[1]王尚彦，王纯厚，张 慧.贵州安顺—六枝—纳雍地区地质灾害特点[J].贵州地质，2005(3):201～205.

[2]全国地震标准化技术委员会.《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)[S].2001.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部，国家质量监督检验检疫总局.《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)[S].2001

[4]刘 伍，马银仁，刘兴龙.山西省阳泉市平定县某滑坡体成因分析[J].城市地质，2010(1):33～36.

[5]刘 勇，胡 屿.贵州省关岭县永窝、大寨滑坡-碎屑流形成机制浅析[J].城市地质，2013(2):16～20.

[6]重庆市质量技术监督局.地质灾害防治工程勘察规范(DB50/143-2003)[S].2003.