雷打石滑坡特征及稳定性评价

刘清泉，江春丽

雷打石滑坡特征及稳定性评价

刘清泉，江春丽

（四川省煤田地质局一四一队，四川 德阳618000）

在对雷打石滑坡地质环境综合调查的基础上，分析了滑坡体的形态特征及分布范围，用传递系数法和Morgenstern-Price法分别对滑坡的3种工况的稳定性进行分析，最终对滑坡体稳定性进行了综合评价。结果表明：主要由于坡脚开挖和强降雨等因素诱发了坡体产生了整体推移式的剧烈滑移变形，目前滑坡体在天然工况下处于极限平衡状态，在暴雨和地震工况下处于失稳状态。

滑坡 传递系数法 稳定性评价；雷打石

雷打石滑坡位于在建的成都至简阳旅游快速通道（以下简称快速通道）和简阳三岔湖环湖路（以下简称环湖路）交汇地段，该滑坡由于路堑边坡开挖形成独特的局部牵引式滑坡演变成整体推移式滑坡。快速通道路基开挖时间从2008年10月开始至同年12月结束，环湖路道路基开挖时间从2009年10月开始至2010年3月左右结束，开挖过程中坡体上发生了局部滑移和垮塌现象，地表零星出现了拉张裂缝。由于持续特大强降雨润滑和加载作用，加之滑坡前缘受工程开挖失去原有的支撑，于2010年8月20日约中午11时30分开始发生整体向三岔湖和溪沟侧剧烈滑移变形，在当日下午18时左右变形速度逐渐衰减，剧烈滑动阶段时间约7小时。滑坡的变形使山脚下正在修建的快速通道—窑河坝大桥的桥桩挤裂和桥台被推倾斜、5户的房屋不程度的破坏、环湖路路基隆起5～15m，靠快速通道侧格构、排水沟及挡墙等受严重破坏变形，后缘形成约7～55m弧形拉裂槽，滑坡体及两侧发生剪切破坏形成了多条鼓胀裂缝和多级滑坡台坎等十分明显地变形迹象。若不及时采取合理的措施对其进行加固，滑坡的变形破坏逐渐向前缘发展，在工程开挖、降雨等因素作用下，滑坡有再次发生整体失稳的可能，从而将严重威胁坡体前缘的5户22人和在建的两条公路。

1　滑坡地质环境条件

1.1地形地貌

滑坡处于四川盆地南东侧红层低山区，该地区海拔高程约400～700m，相对高差200～270m。雷打石滑坡位于三岔湖北西侧及溪沟切割形成山麓台阶状缓坡地段，滑坡区地貌主要由三部分组成，即中部则为次级山脊，南侧冲沟（呈“V”字冲沟，地形上南陡北缓，南侧较陡坡度约25°，北侧缓坡度约10°～15°）、北侧沟岸缓坡（平均坡度约3°～5°，在快速通道侧分布有台阶状陡崖，在陡崖下为宽18～30m左右的缓坡，缓坡外侧及快速通道靠山侧为开挖和滑坡垮塌陡坡，坡度为45°）。总体地形南西高北东低，滑坡后缘坡体较滑坡区陡，坡度15°～25°，植被发育；滑坡体地形坡度较缓，平均坡度约7°～13°左右，并伙随有滑坡拉裂槽、滑坡平台、鼓丘等微地貌特征；下部剪出口区较陡，坡度约15°～20°。由于两条公路建设对滑坡中前缘坡体开挖，在滑坡中前缘和北侧形成3～15m高的临空面，临空面坡度约40°～70°，坡体失去原有的支撑、并为滑移提供了位移空间，临空面走向5°～10°与基岩岩层倾向近于垂直（岩层产状为109°∠21°），岩层倾向与临空面倾向间的夹角为13°。斜坡体上现状主要为耕地，在滑坡后缘和前缘地段为林地，植被发育，多为柏树、青冈树等。

1.2地层岩性及地下水

雷打石滑坡体错落滑动后呈台阶状堆积，地层层序一般不逆转。根据其成因滑坡区主要地层为第四系全新统崩坡积物（Q4col+dl）和侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）的页岩与砂岩互层。滑坡区普遍被崩坡积物覆盖，仅在脊梁和陡坡地段基岩出露，覆盖层主要为含碎石粉质粘土，厚度变化较大，厚度为0.4～6.5m；下伏基岩为薄层状紫红、黑灰等色页岩与浅黄灰、紫红等色砂岩互层，页岩和砂岩的风化差异较大，砂岩强风化层底界在基覆面以下2～5m，页岩则在基覆面以下15～20m、最深达37m，页岩遇水极易软化。

滑坡区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，主要赋存于滑坡体土层孔隙和裂隙中，由大气降水及农业灌溉补给，水量小-中等。在滑带存在有层间水，在后缘拉裂槽处探井内揭露的涌水量为9m3/d，在两条公路交汇处内侧有一滑坡泉，涌水量96m3/d。滑坡区崩坡积物与风化岩层之间地下水的渗透性差异较大，崩坡积物渗透系数较大为3.56×10-5～9.38×10-4cm/s，风化页岩渗透系数3.9×10-8～3.5×10-6cm/s，风化砂岩渗透系数4.3×10-7～8.4×10-6cm/s。

根据滑坡区探井水和钻孔水的水质简分析试验成果，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）规定进行评价，滑坡区地下水对混凝土结构和钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性。

1.3地质构造和区域稳定性

滑坡区处于新华夏构造体系第三沉降带四川沉降褶皱带中部偏西的川中褶皱带内，属龙泉山断褶带和威远辐射状构造特征区域，位于龙泉山背斜与贾家场向斜之间，距西侧龙泉山背斜约4km，距东侧贾家场向斜约1.3km，距东侧三岔断裂约2.5km。龙泉山背斜展布于长松寺、三大弯一线，轴向20°~0°，核部出露侏罗系上沙溪庙组，两翼为遂宁组、蓬莱镇组，轴部平缓，倾角3-5°，西翼陡，东翼缓；两翼近对称，东翼倾角近轴部为5°~10°，翼部倾角达25° ~58°。

贾家场向斜位于龙泉山背斜以东，延伸长度约52km，轴向40°~50°，北西翼陡，倾角19°~24°，南东翼缓，倾角2°~7°，核部地层为白垩系天马山组和侏罗系蓬莱镇组。

三岔断裂为压扭性断裂，位于三岔水库坝址左侧，断层面产状40°~60°/∠15°~28°，上盘地层侏罗系蓬莱镇组，下盘地层白垩系天马山组，破碎带7~9m，断距70~80m。

该区历经加里东、印度、燕山、喜马拉雅多期构造运动，附近区域地震活动频繁，“5.12”汶川特大地震最为强烈，县区内震感强烈，灾情较为严重，说明区内新构造运动较为强烈，工程区抗震设防烈度为6度，特征周期值为0.45s，设计基本地震加速度为0.10g。

图1　雷打石滑坡平面示意图

2　滑坡的基本特征

2.1滑坡边界、规模、形态特征

图2　雷打石滑坡现状地貌

滑坡处于曾家山南西侧山坡，滑坡中部为次级山脊、南侧为冲沟、北侧为开挖陡坡。滑坡区呈北西高南东低，总体地形较平缓坡体产状为109°∠20°，岩层产状109°∠21°，该坡体为顺向坡。滑坡近南北向展布，整体形态以条状及圈椅状为主，滑坡主滑方向109°，滑坡南北宽约200m（前缘走向近NW宽约330m、后缘走向近NE宽约100～150m），东西长约650m，总面积约12.22×104m2，平均厚度20m，整个滑坡体积约240×104m3，属大型滑坡，雷打石滑坡平面形态如图1~2所示。

雷打石滑坡发展至今，滑坡后壁、侧缘壁、地面拉裂缝、滑坡台坎及滑坡鼓丘等滑坡要素迹象明显，最大水平位移达55m，滑坡后缘高差2.5～17m。斜坡体上现状主要为耕地，局部植被发育，主要集中在滑坡后缘荒坡和前缘邻湖地段为林地，多为柏树、青冈树等。

工作区交通便捷，三江公路（三岔镇至成都华阳）从勘查区北东面穿过，雷打石至新明乡公路从滑坡前缘穿过，并有在建的快速通道和环湖路从滑坡中前缘穿过。本次勘查工作的机具设备可直接到滑坡区，也有利于以后治理施工。

2.2滑坡物质组成特征

滑坡体表层为第四系全新统崩坡积层（Q4col+dl），主要物质成分含碎石粉质粘土，松散～稍密，碎石含量约20%，粒径一般5～25cm，分选较差，磨圆度较差，一般为次棱角状，母岩成分以强风化的页岩和砂岩为主；充填物质主要为粉质粘土，含量约70%，充填较好。主要分布于平缓地段，其中滑坡中部和前缘的北西侧较厚，滑坡中上部和前缘的南西侧较薄，厚度0.5～10.5m。下伏基岩为互层状的砂泥（页）岩，层状构造，泥、钙质胶结，由于滑坡错动、构造和风化等作用下岩层多数为碎裂岩体，其页岩碎裂最为严重。碎裂岩体中裂缝发育，其内部产生的错动和产状异常是判断其存在的典型标志之一，在鼓丘处可清晰可辨碎裂岩体的结构特征，在其它地带均被强风化物质和土层覆盖。据调查，滑体内碎裂岩体的碎裂面走向北东与陡坎和冲沟走向近于一致，倾角较陡，一般在50°～70°之间，与区域岩层走向和倾角（109°∠21°）差异明显。钻孔提露的页岩岩芯多数呈碎块状和颗粒状，砂岩岩芯以短柱状和碎块状为主。

2.3滑坡变形破坏特征

由于工程开挖（快速通道和环湖路路基开挖）和该地区7、8月份的持续强降雨，位于丹景乡雷打石至荒坡间的曾家山斜坡于2010年8月20日发生了整体剧烈滑移破坏。目前，滑坡前缘刚修建好的快速通道及窑河坝大桥桩体被剪断、环湖路路基隆起高度5～16m，靠快速通道侧格构、排水沟及挡墙等受严重破坏变形，后缘滑移距离达7～55m左右并形成拉裂槽，滑坡体及两侧发生剪切破坏形成了多条鼓胀裂缝和阶坎。滑坡体目前处于极限平衡状态，在工程开挖、降雨等因素作用下，变形破坏逐渐向前缘发展，滑坡有再次发生整体失稳的可能。

根据滑坡变形破坏因素和特征，将滑坡分成了一般变形区、强烈变形区、鼓丘区及滑覆区，其中一般变形区位于滑坡中前缘平缓地段、强烈变形区位于两公路以上的滑坡区、鼓丘区位于环湖路一带、滑覆区位于滑坡脚溪沟被挤占地段。

2.4滑坡影响因素

从滑坡所处的地质环境条件、发生时间、变形现象等，该滑坡变形破坏的主要影响因素有以下几个方面：

2）降雨：降雨主要是通过地表水沿各种结构面下渗使岩土体的重度增加，对滑面（潜在滑面）起润滑作用，降低滑面（带）的抗剪强度参数，在岩土体内部产生空隙水压力和动水压力。

3）人类工程活动：工程开挖使边坡失去了原有支撑，减小边坡的抗滑力，还为边坡的失稳提供了位移空间，且岩土体应力的大小随着坡高的增加而增大，随着坡角的增大、边坡张应力带的范围扩大且坡脚最大剪应力值也增大。工程建设形成超载恶化了岩土体的应力环境，不利于边坡的稳定。

2.5滑坡变形破坏模式

综合分析滑坡的工程地质条件、发育特征及已有的变形破坏迹象，该滑坡的变形破坏主要由基覆面和破碎岩底面控制，滑坡类型属于推移式滑坡。目前处于突变阶段之后位移速度减慢，变形破坏模式属于残余变形。其变形破坏发展过程如下：

1）由于环湖路和快速通道的路基开挖在斜坡下部开挖形成高约3～15m的陡立临空面，使位于临空面后面的岩土体失去原有的支撑，降低中前缘原有抗滑力，在开挖过程中坡体上发生了局部滑移和垮塌现象，同时伴随有零星的地表拉张裂缝，应力集中由地表向下转移。

2）今年上半年遇全球性罕见旱灾，该地区也在其内，地表出现大量的收缩裂缝，加之同年7、8月巧遇50年难遇特大单次强降雨，雨水和地表水沿收缩裂缝、拉张裂缝及出露破碎岩体下渗至滑面，使潜在滑体的重力增大，滑面（带）抗剪强度参数降低，并在滑面（带）形成较高的孔隙水压力，作用于滑面（带）的有效应力降低，于2010年8月20日作用于滑面（带）的剪应力超过其抗剪强度时，滑坡发生剧烈剪切破坏并产生位移，形成现在滑坡形态。

由滑坡的变形破坏模式可以推测，如果不及时采取合理有效的治理工程，随着前缘的失稳破坏和公路内侧的岩土体失去支撑，应力将逐渐向前集中，最终将导致整个滑坡体复活，再次整体失稳。

表1　滑带土抗剪强度参数综合取值表

3　滑坡稳定性评价

1）根据钻孔中采取的滑带土室内试验的统计、参数反演及类比地区经验值，多次反复试算与实际的地质情况对比达到基本吻合后确定，最终确定的物理力学参数见表1。

事实上,假设子列{xnk}是关于ρπ的Cauchy-列,且收敛到0,则对任意的0<ε> <1,存在N,使得当s,t>N时,令t→∞,则有矛盾，因此δ=0的情况不存在。ε

滑坡体重度根据室内试验并经修正后的重度值，对各勘探孔滑面以上岩土层重度进行加权平均，最终确定滑体重度为：天然重度22.5kN/m3，饱和重度23.8kN/m3。

2）根据勘探资料，滑面为折线型，采用传递系数法对滑坡的稳定性进行计算，对三条主滑剖面进行计算，计算公式如表2：

考虑到地震工况+暴雨工况现时出现的概率极小，所以本次勘查未进行计算。由滑坡稳定性系数计算结果可以看出，1-1＇剖面和3-3＇剖面在天然和地震工况下滑面1处于稳定状态，2-2＇剖面在暴雨工况下滑面1处于基本稳定状态。

由滑面2稳定性系数计算结果可以看出，三条剖面在天然工况下均处于稳定状态、在暴雨工况下处于失稳状态，在地震工况下1-1＇剖面处于稳定状态、2-2＇剖面处于极限平衡状态、3-3＇剖面处于基本稳定状态。

因此，在暴雨、地震及工程开挖的因素作用下可能失稳。上述滑坡稳定性定量评价结果和滑坡现有的变形破坏现象是一致的。

表2　滑坡稳定性系数计算结果

4　滑坡防治方案建议

综合分析滑坡的工程地质条件及变形破坏模式可知，为推移式滑坡，稳定性受暴雨和人类工程活动影响较大，建议采用支挡和截排水措施进行治理。

1）截、排水工程。在滑坡后缘边界外修建截水沟，拦截滑坡外地表水排向北侧冲沟，另外，降雨时当地居民灌溉用水及生产生活形成的废水的乱排放对滑坡也有较大的影响，建议滑坡上的居民采用混凝土护壁的排水沟将上述废水集中排向两侧冲沟。

2）支挡工程。在公路内侧设置抗滑桩+挡土板（桩板墙），并做好坡体内部排水工作。

3）夯堵滑坡体裂缝，减少地表水下渗。

4）坡面防护工程。针对开挖形成的局部陡坡，建议采用护墙和植物防护相结合的方式对坡面进行防护，同时也可以起到绿化环境的作用。

5　结论

通过资料收集、野外踏勘、工程测量、工程地质测绘、钻探、岩土室内试验等勘查手段，综合分析得出了以下主要结论：

1）滑坡类型属于推移式滑坡，变形破坏模式属于残余变形，影响该滑坡变形破坏的主要因素为坡体结构特征、降雨及人类工程活动。

2）滑坡在天然工况下整体处于极限平衡状态，但局部（主要在前缘）已失稳破坏，该滑坡的稳定性受暴雨和工程活动影响较大，由滑坡的稳定性分析与评价结果知，降雨工况下滑坡的稳定性急剧降低，若不采取合理的防治措施进行加固，在暴雨及工程开挖等因素影响下失稳的可能性较大。

3）建议采用截排水工程、支挡工程及坡面防护工程等综合防治措施对滑坡进行加固。

4）滑坡地带设立明显的警示标志，提醒当地居民及过往行人。

5）建议加强对滑坡变形的监测（尤其是暴雨时），对监测数据及时存档并报送设计单位，为以后的防治工程设计和施工提供可靠的动态数据。

6）做好群策群防工作，并派专人监测，要密切观察不稳定斜坡体的变化，一旦有出现较明显的变形趋势，应尽快通知危险区范围内的居民撤离、封闭危险路段，并向当地行政主管部门汇报。严禁开展对坡体加载的活动，限制在坡体上布设增加坡体荷载的构筑物。

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Geological Features and Stability Evaluation of the Leidashi Landslide

LIU Qing-quan JIANG Chun-li
（No. 141 Geological Team， Sichuan Bureau of Coal Geology， Deyang， Sichuan618000）

This paper gives shape and distribution of the Leidashi landslide and makes its stability evaluation by means of transfer coefficient method and Morgenstern-Price method. The results show that the whole produced dramatically push-type deformation induced mainly by the factors such as the excavation of slope foot and heavy rainfall， presently it is in a state of limit equilibrium under natural conditions， and it will be in a state of destabilization under the conditions of heavy rain and seismic.

landslide； transfer coefficient method； stability evaluation； Leidashi

P642.22

A

1006-0995（2015）03-0417-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.03.024

2014-06-05

刘清泉（1979-），男，四川宜宾人，工程师，从事工程地质与灾害地质研究工作