云南大村滑坡稳定性评价及治理研究

王邦阳，杨华舒，范华

（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093）

1 前言

滑坡是我国山区中一种常见的突发性地质灾害，给山区的经济发展造成极大危害。拖顶傈僳族乡位于德钦县南部，属德钦县的南部门户，大村位于拖顶乡西南侧，是德钦县所有村中人口最多、最集中的一个。大村滑坡分布于大村沟左岸的一凹形斜坡地带，该地民房分布密集，人口较多。大村滑坡早在1997年就开始发生变形，迫使坡体上55户受到影响的村民搬迁。近两年来由于人口迅速增加及农耕活动的不断影响，滑坡变形加剧，村寨房屋、地面等发生变形开裂的范围进一步扩大，滑坡灾害影响日趋严重。目前，滑坡前缘已形成20余米高的陡坎，为滑坡活动提供了滑移空间。斜坡区是大村村委会驻地，人口集中，共有118户650余人。滑坡变形已造成该村55户村民的房屋开裂，近10 h m2土地受损，潜在经济损失约3 000万元。

2 环境地质背景

2.1 地形地貌

研究区属构造侵蚀地貌，地形总体为北西高南东低，最高点位于北西侧的祖错布克山脊，海拔3 140 m，最低位于大村沟沟底，海拔2 270 m，最大相对高差达870 m，该地以长条状山脊和深切割的“V”型沟谷岸坡居多。地形靠山脊部位稍缓，坡度在10°～20°之间；沟谷两岸岸坡陡峻，地形坡度为40°～60°左右，局部地区近直立。综合来看，该地的地形地貌不利于坡体稳定，较陡地形易造成坡体失稳。

2.2 气象水文

研究区位于滇西北高原高山气候区，受金沙江流域气候影响，气候温暖湿润。海拔2 000 m以下区域全年平均气温12℃～13.5℃，年平均降雨量630 mm；海拔2 000～2 500 m之间，全年平均气温10.5℃～12℃，年平均降雨量750 mm，无霜期257 d；雨季为5月下旬至10月下旬，旱季在11月至次年5月中旬之间。

滑坡区的地表水流大村沟属金沙江水系，为金沙江右岸支流。大村沟主沟长5.93 k m，汇流面积16.6 k m2，沟水流量随季节变化较大，旱季一般5～10 l／s，雨季则暴增至30 l／s。雨季大村沟沟谷侧蚀、底蚀严重，坡脚侵蚀严重出现很多被掏空的地方，为滑坡提供临空面。大村沟两岸冲沟发育，其中的C1与C2冲沟具有一定活动性，对滑坡区构成威胁。

2.3 地层岩性

研究区斜坡、沟槽及村寨集中区上覆为第四系全新统堆积的碎石土、角砾土、砂卵砾石、漂石等，土层极不均一，同层差异较大。基岩为第三系、三叠系、二叠系、泥盆系、寒武系岩层。

2.4 地质构造

研究区位于青藏高原南东缘的横断山区，大地构造属三江褶皱系和松潘－甘孜褶皱系一级构造单元内，狭持于奔子栏－鲁甸断裂与拖顶－开文（金沙江断裂）断裂两大区域性大断裂之间，处于三江褶皱系和松潘－甘孜褶皱系接触带，受急剧挤压而变窄部位，地质构造十分复杂，构造发育强烈。受断裂影响较大，滑坡区岩石破碎且风化强度大。

2.5 新构造运动与地震

研究区处于冈底斯－念青唐古拉褶皱、三江褶皱系和松潘－甘孜褶皱系交接复合地带，近于印度板块与欧亚板块缝合线处，新构造运动表现强烈。第四纪以来的新构造运动主要表现为地壳上升，高差悬殊的高山深谷反差地貌，温泉沿断层分布、第四系断层和冰期等活动。

研究区深、大断裂发育，且多为活动性断裂，新构造运动强烈，区域地壳稳定性较差。根据1∶400万《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）及《云南省地震动峰值加速度区划图》的划分，研究区相应地震基本烈度为Ⅶ度，地震动峰值加速度0.10 g，地震动反应谱特征周期值0.45 s。

2.6 水文地质

根据地下水的赋存条件、水理性质、水力特征及其含水介质，将区内地下水类型划分为松散岩类孔隙水、基岩类裂隙水和碳酸盐岩岩溶水。地下水的补给、径流与排泄条件主要受地形、岩性和地质构造的控制，区内地下水水量中等，富水性中等。滑坡区地下水除受降雨和高处地下水侧向补给外，还受大量农灌水的补给。

3 滑坡灾害特征

3.1 滑坡形态及规模

大村滑坡形态近似于北南向的“长条”状。滑坡周界仅前缘剪切口明显，其两侧及后缘未发生明显变形迹象。大村滑坡斜长630 m，平均宽180 m，滑坡面积11.34×104m2，滑体最深厚度15.5 m，平均厚度10.0 m，体积113.4×104m3。滑坡后缘高程2 527 m，剪切口高程2 273～2 321 m，高差206～254 m，坡面呈折线形，中后部坡度约20°，前部坡度约25°左右，总体滑向166°。后缘至白美小组地形较缓，变形量均较轻微，这些裂缝雨季出现、旱季消失，仅村寨中篮球场水泥地面开裂变形及部分房屋发育拉张裂缝（表1）；前部变形主要集中在白瓦小组，变形方式以下滑为主，已造成55户村民房屋受损。

表1 滑坡主要裂缝统计

3.2 滑坡体特征

3.2.1 滑体结构特征

滑体由第四系残坡积物组成，岩性为碎石土夹碎石粉质粘土、角砾土，颜色较杂，但以灰、灰黄色为主，稍湿－湿，松散－稍密，碎石含量50%～60%，局部夹块石，成分为强－中风化片岩。滑体最深厚度15.5 m，平均厚度10.0 m。

3.2.2 滑动带（面）特征

滑动带处于第四系残坡积层与基岩接触面上，滑带土为灰、灰褐色粉土，稍湿－湿，厚度5～10 cm。滑面呈折线型，总体呈前缘陡后缘缓的形态，滑痕不甚清楚。

3.2.3 滑床的结构特征

滑坡床为泥盆系下统（D1）灰、灰褐色全－强风化片岩、千枚岩，局部夹中风化片岩。中风化片岩、千枚岩呈片状结构，碎裂状构造，浸水抗压强度fr＝7.08 MPa，属软岩。岩层产状212°～265°∠35°～56°，岩层面倾向与坡向斜交，属斜向坡，倾角大于坡面坡角。发育有三组节理：①100°∠50°；②125°∠79°；③200°∠90°，岩体较破碎。

3.3 滑坡区岩土力学性质

根据试验资料并结合经验数据，第四系全新统残坡积（Qel＋dlh）碎石土夹碎石粉质粘土、角砾土，可塑状容许承载力［σ0]＝220 k Pa，软塑状容许承载力［σ0]＝160～180 k Pa；泥盆系下统（D1）全风化片岩浸水抗压强度fr＝7.08 MPa，容许承载力［σ0]＝200～220 k Pa，强风化片岩容许承载力［σ0]＝300～350 k Pa。

4 滑坡稳定性评价

4.1 定性评价

现状滑坡周界仅剪切口比较明显，后缘及侧翼未发生明显变形迹象。滑坡前缘的搬迁地段，改造成坡耕地及核桃林后，滑坡滑动产生的拉张裂缝基本消失，仅在村中的房屋与篮球场发育无规律的小规模的横向拉张裂缝，前缘剪出口有坍滑现象，故该滑坡的整体的滑动带（面）正在形成之中。目前，滑坡前部具高陡临空面，坡体具有较大势能，民房变形逐年明显，说明滑坡沿软弱带发生滑动的可能性较大，滑坡目前状态处于欠稳定状态。

4.2 定量评价

4.2.1 计算模型及工况

经过勘察，选取4条剖面1－1′、2－2′、3－3′和4－4′作为滑坡剖面计算模型（图1～图4）；滑坡滑面简化成折线，采用极限平衡理论计算滑坡稳定性。因此，稳定性计算采用通用的传递系数法计算滑坡稳定性及推力，选取了滑坡自重（包含地下水）、暴雨、地震等载荷，分3种工况计算滑坡的稳定性，稳定性分析计算工况见表2。

图1 剖面1－1′计算简图

表2 稳定性计算工况

4.2.2 计算公式的选取

滑坡处于初期蠕滑或初期局部蠕变阶段，尚未形成整体位移形变，滑带特征不明显，勘察过程中主要依据岩心的湿度和状态变化、细粒土的含量变化情况等判别滑动面位置，室内再根据定性判别结合反分析确定其位置。根据工程揭露，基岩顶面起伏较大，滑面呈折线形，按《滑坡防治工程勘查规范》（DZ／T0218－2006）附录E中公式进行定量评价，计算结果见表4。

图2 剖面2－2′计算简图

图3 剖面3－3′计算简图

图4 剖面4－4′计算简图

（1）稳定系数计算公式

其中：

式中，Kf为稳定系数；Wi为第i条块重量（k N／m）；Ci为第i条块内聚力（k Pa）；φi为第i条块内摩擦角（°）；Li为第i条块滑面长度（m）；ai为第i条块滑面倾角（°）；A为地震加速度。

（2）滑坡推力计算公式

式 中，下 滑 力 Ti＝ Wi（sinαi＋ A cosαi） ＋Nwisinαicos（αi－βi）；抗滑力：Ri＝（cosαi－A sinαi）－Nwi－Nwisinβisin（αi－βi）tanφi＋CiLi。

4.2.3 计算参数选择

岩土参数依据试验成果取值，反演分析成果对比，再根据经验类比给出地质建议值和治理设计取值。

（1）滑体容重：根据土工试验资料，天然容重γ＝21.8 k N／m3，饱和容重γsat＝22.6 k N／m3。

（2）滑动带（面）土抗剪强度：结合土工试验资料、经验数据及稳定性反算值，各剖面在不同工况下c、φ值取值见表3。

表3 滑坡稳定性计算c、φ取值

（3）地震加速度：抗震设防裂度为7度区，设计基本地震加速度为0.10 g。

（4）安全系数：工况一取1.10；工况二取1.05；工况三取1.02。

（5）几何参数：条块滑面长度、倾角和条块面积在剖面上量取。

表4 滑坡稳定性计算结果

4.2.4 计算结果与稳定性评价

滑坡稳定性状态根据（DZ／T 0218－2006）滑坡防治工程勘察规范标准执行，见表5。

表5 滑坡稳定性分级

从滑坡稳定性计算结果看，工况1（自重）时，滑坡稳定系数Kf＝1.03～1.05，滑坡处于欠稳定状态；工况2（自重＋暴雨）时，滑坡稳定系数Kf＝1.00～1.02，滑坡处于欠稳定状态；工况3（自重＋地震）时，滑坡稳定系数Kf＝0.97～0.98，滑坡处于不稳定状态。

根据地表变形和计算分析，坡面上覆松散体在天然状态下处于欠稳定状态，在饱水状态下处于临界状态，在强降雨气候条件下，易发生滑坡；若发生地震，坡面土体极易下滑，造成危害。

5 滑坡治理方案

大村滑坡中、后部地形相对较缓，村民主要集中于后部，根据防治目标和原则，首先考虑以保护村庄为主，在此基础上，考虑工程施工的经济性和治理效果，在村中或村下坡面设置抗滑桩，支挡坡体。为了达到综合整治的目的，在滑坡外围设置截水沟，以防止滑坡外围的地表水进入滑坡区参与滑坡滑动，减少对坡体岩土体的浸润，利于滑坡的稳定。在滑坡前缘剪切口大村沟中适当位置设置拦碴坝，以稳固沟床，降低沟床纵坡，减少水流对沟岸的侧蚀，起到反压坡脚，稳固沟床岸坡，阻止滑坡前部坍滑体向后发展，有利于滑坡的稳定。

5.1 抗滑桩

在白美小组下坡面设置一排27根抗滑桩，包括11根A型抗滑桩和16根B型抗滑桩。A型抗滑桩截面1.75 m×2.25 m，桩间距6 m（中对中），桩长18～21 m，21 m长的4根，20 m长的2根，19 m长的3根，18 m长的2根，桩顶与地面齐平；B型抗滑桩截面2.0 m×2.5 m，桩间距6 m（中对中），桩长22～24 m。24 m长的12根，23 m长的2根，22 m长的2根，桩顶与地面齐平。

5.2 截水沟

在滑坡外围白估小组上方设置上口宽1.2 m、下口宽0.6 m、深0.6 m的A型截水沟（梯形），帮、底厚20 cm，采用C20混凝土现浇，A型截水沟总长295 m；在滑坡后缘白美小组进村道路内侧设置截面0.6 m×0.6 m的B型截水沟（矩形），帮、底厚20 cm，采用C20混凝土现浇，B型截水沟总长235 m。截水沟经过陡峻地段时，可设置跌水或陡坎，跌水设置可参考当地经验做法。截水沟转弯半径较小时，可适当加高外侧水沟沟帮。

5.3 拦渣坝

在滑坡前缘大村沟及支沟中设置6座拦渣坝，以降低沟床纵坡，减少沟水对沟岸的侧蚀、下切，起到反压坡脚，稳固沟床岸坡，阻止滑坡前部坍滑体向后发展，有利于滑坡的稳定。其中L6拦碴坝布设在大村沟支沟中，利于控制搬迁点下冲沟下切、侧蚀。拦碴坝结构按坝址处地形、地质条件设计，均为一字型重力坝，坝体主材料考虑就地取材，采用M7.5浆砌块石砌筑。

6 结论

该滑坡滑动面已基本形成，仅局部尚未连通，滑体前部岩土体变形明显，前缘剪出口部分已经出现滑塌现象，且滑体前部存在高陡临空面，滑坡的统一滑动面一旦完全贯通，在极端气候条件下，将诱发滑坡滑动。滑坡滑动将危害当地人民群众，造成较大的人员伤亡及财产损失。因此，根据滑坡的特点，采取抗滑桩、截排水和拦渣坝相结合的措施，对灾害进行工程治理，遏制滑坡的发生和发展，减缓滑坡对居民的危害和威胁，保护居民的生命和财产安全，改善滑坡区及周边生产生活环境条件，促进大村经济的可持续发展

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