开县水井包岩质滑坡成因机制与稳定性分析

黄圣伟　吴孟　杨富军

摘 要：本文在对开县水井包岩质滑坡地质勘查的基础上，深入分析滑坡体的地质特征、构造特征、变形特征，对滑坡体的成因机制及影响因素作了深入研究；并采用平面滑动法对滑坡体的稳定性状况作了评价、预测。研究表明，该滑坡体目前处于稳定状态，在暴雨工况下滑坡处于欠稳定状态。

关键词：岩质滑坡；成因机制；稳定性分析

中图分类号：P642 文献标识码：A

1 滑坡区地质环境

滑坡位于重庆市开县汉丰街道川心村，滑坡区属亚热带季风气候区，气候温暖湿润，雨量充沛。滑坡发生变形迹象前日，即2014年8月31日，开县发生强降雨，滑坡区域日降雨量达300mm，滑坡区汇水面积75130m2。滑坡属构造剥蚀-侵蚀低山斜坡地貌，地势总体呈北东高、南西低，斜坡倾向230°～245°，地形坡角18°～29°，前缘边坡较陡，坡度约63°～75°。

滑坡地层岩性为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩与砂质泥岩互层。岩层产状为：332～335°∠49°～51°。岩体主要发育2组裂隙，裂隙LX1：201～204°∠31°～34°，裂隙长约45m～100m，宽约20cm～40cm，裂面平直，呈张性，并有泥质充填，贯通性好，延伸长，裂隙间距约0.5m～1.5m，其中砂岩岩体中裂隙LX1结合性差，为硬性结构面，砂质泥岩岩体中裂隙LX1结合性很差，为软弱结构面；裂隙LX2：64～66°∠80°～82°，裂隙长约15m～30m，宽约5cm～8cm，裂面平直，充填少量泥质，裂隙间距约0.5m～1.0m，其中砂岩岩体中裂隙LX2结合性差，为硬性结构面，砂质泥岩岩体中裂隙LX2结合性差，为软弱结构面。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）附录A.0.1及《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）的规定，评估区地震基本烈度为Ⅵ，地震动峰值加速度为0.05g。

2 滑坡特征

滑坡总体形态呈“箕形”状。滑坡前缘高程约224m，后缘高程约290m，滑坡横宽约80m，纵长约120m，滑体厚15m～20m，平均厚度17.0m，滑坡体面积约0.96×104m2，体积约为16.32×104m3，属中型岩质滑坡。该滑坡主要变形发生于2014年8月31日强降雨后，滑坡后缘见多条拉裂缝，裂缝最宽达80cm，延伸4m～54m，错距最大30cm。滑坡前缘挡墙出现破坏，向外侧倾移，挡墙外侧房屋受挤压墙体开裂，道路出现鼓张裂缝。滑坡前缘剪出口局部可见渗水及湿地状况。

3 滑坡成因分析

3.1 滑坡的发生、发展

据调查分析，滑坡现处于强变形阶段。该滑坡发生变形迹象的时间较早，根访问，2004年汛期期间，滑坡后缘地面有小型裂缝发育，地裂缝长约6m～10m，宽约8cm～15cm。2014年汛期来，特别是“8.31”强降雨，随着雨水的冲刷、侵蚀，裂缝逐渐增大，房屋变形、开裂迹象也更加明显。滑坡后缘前缘均发育大量的拉张裂缝，滑坡前缘支挡结构破坏并发生前移，并挤压居民建筑物造成房屋墙体立柱开裂，滑坡前缘道路呈现鼓胀裂缝，滑坡变形迹象明显。

3.2 滑坡形成原因分析

经研究表明，滑坡的形成及其发生发展，既受其形成的不良地质基础控制，又受到降雨及人类工程活动等外界因素的诱发与影响。

（1）不良地质基础

滑体岩性为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩及砂质泥岩互层，这种软硬相间地层，属易滑地层，其接触面特别是砂质泥岩顶面往往容易形成滑动面；同时受区域构造影响，节理裂隙发育，将岩层切割成不规则的块体，使其整体性降低，为地表水的入渗及滑坡的形成创造了有利条件。滑坡区岩层产状333°∠50°，发育两组典型裂隙，LX1：203°∠31°，LX2：65°∠80°。滑坡后缘形成的拉裂缝走向与裂缝LX2走向相差较小，构造裂隙LX2为滑坡后缘拉裂缝形成的主控因素。裂隙LX1结构面为滑坡滑面，由于滑坡左侧为稳定的中细粒砂岩体，滑坡沿着岩层产状走向滑动。

（2）降雨作用

2014年汛期年来，开县地区暴雨较多，特别是8月31日开县日降雨量达300mm，降雨下渗，一方面是滑体含水而重量增加，另一方面，雨水入渗后在相对隔水层砂质泥岩顶面赋存，长期软化隔水层顶面，使其抗剪强度降低形成滑面，并易形成一定的动、静水压力，从而增大滑坡的下滑力，降低滑坡稳定性。

（3）人类工程活动

滑坡前缘房屋、公路建设切坡开挖形成临空边坡，边坡高11m～16m，开挖坡脚对滑坡的稳定性造成不利影响。

4 滑坡稳定性分析

4.1 计算方法

滑坡体的滑动面为LX1结构面，采用平面滑动法对滑坡进行稳定性计算与分析。计算剖面如图1所示。

4.2 计算工况

滑坡稳定性计算工况：天然工况（工况1：自重+地表荷载）、暴雨工况（工况2：自重+地表荷载+暴雨）。两种工况均未考虑地震因素。

（1）工况1：天然工况

荷载组合为滑体自重，滑体重度取天然值，滑（面）带抗剪参数取天然强度值。

（2）工况2：暴雨工况

荷载组合为滑体自重+地表荷载+暴雨，滑体取饱和值，考虑后缘裂隙静水压力；滑带参数取饱和强度值。地面荷载建筑荷载每层15kN/m2，道路荷载20kN/m2。

4.3 计算参数

计算中采用的岩土物理力學参数选取合理与否是计算评价滑坡稳定性关键所在，其中滑面抗剪强度参数C、Φ取值更是关系重大。具体参数根据钻孔中采取岩土样室内试验、经验类比以及参数反演法综合确定。天然状态下滑坡土体容重取值为19.5kN/m3，饱和状态下滑体土容重取值为19.8kN/m3；天然状态下滑坡砂质泥岩岩体容重取值为25.5kN/m3，饱和状态下砂质泥岩岩体容重取值为25.6kN/m3；天然状态下滑坡砂岩岩体容重取值为24.7kN/m3，饱和状态下砂岩岩体容重取值为24.9kN/m3。滑坡滑面（结构面）的抗剪参数计算值见表1。

4.4 计算结果及评价

通过稳定性计算，滑坡在天然工况（工况1）下整体稳定系数为1.35；在暴雨工况（工况2）下稳定系数为1.02。

滑坡稳定状态分为四级，具体见表2。

根据滑坡稳定性评价标准，水井包滑坡天然工况下处于稳定状态，在暴雨条件下，滑坡区受静水压力及扬压力影响处于欠稳定状态。

结论

（1）滑坡属沿裂隙结构面层面滑动型岩质滑坡，滑坡的主要受不良地质基础、降雨及人类工程活动等外界因素的诱发与影响。

（2）稳定性计算表明，滑坡在天然工况下处于稳定状态，在降雨工况下，处于欠稳定状态。可见，2014年8月31日，滑坡区域日降雨量达300mm的强降雨是滑坡发生的主要诱发因素。

（3）建议对滑坡采取以下措施防治事故、灾害的发生。首先应疏散、转移群众，保证人民的生命财产安全；进一步加强监测及群测群防工作，特别是在汛期、暴雨季节；采用锚拉桩和完善地表排水体系相结合的治理方案彻底消除滑坡安全隐患。

参考文献

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[3]吴宝和.地表水和地下水对岩质边坡稳定性影响及防渗措施[J].中国地质灾害与防治学报，2003，14（03）.