仁怀市油沙坡滑坡成因机制及稳定性分析

蒋海峰，张立展

(成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都　610059)



仁怀市油沙坡滑坡成因机制及稳定性分析

蒋海峰，张立展

(成都理工大学环境与土木工程学院，四川 成都610059)

摘要：油沙坡滑坡是小型岩质滑坡，滑坡上部岩体为灰岩，下部为泥岩，上硬下软，其破坏模式为典型的滑移-压致拉裂型，这种破坏模式的滑坡较为少见。文章根据已有变形破坏特征，对该滑坡的成因机制及稳定性进行分析，并据此提出“削方+坡面防护+截排水沟”的综合治理措施。其中坡面防护的治理措施根据岩性有所不同，灰岩段采取锚杆+挂网喷砼支护，泥岩段采取锚杆+格构护坡。该分析对后续同类型滑坡治理具有一定的参考价值。

关键词：油沙坡滑坡；成因机制；稳定性；治理措施

2014年4月15日起，仁怀市三合镇普降大雨，在暴雨作用下，油沙坡滑坡开始变形，滑坡后缘、滑坡中部新发育多条张拉裂缝, 致使斜坡向前缘临空方向发生蠕变性滑移，严重威胁坡脚村民的生命财产安全。油沙坡滑坡岩性上硬下软，破坏模式为典型的滑移-压致拉裂型，这种模式为数较少。本文根据该滑坡的变形破坏特征，对其成因机制及稳定性进行分析，并在此基础上提出相应的治理措施，对保护居民生命财产安全具有重要的实际意义。

1滑坡地质环境条件

滑坡区属侵蚀-溶蚀低中山山地地貌，主要由斜坡及平缓台地构成，南部为一单面斜坡，北部为平缓台地。地形总体上南高北低，最高点为斜坡的顶部，海拔1 049 m，最低点为三合镇街道，海拔904 m，相对高差145 m。滑坡处于南部斜坡的下部，坡向344°，坡度一般40°～50°，其间分布有阶状坎子，地形南高北低，最高标高974 m(后缘中部)，最低标高912 m(前缘)，最大高差62 m。

滑坡区内出露地层由新至老主要为第四系全新统耕植土层(Qpd)、第四系残坡积层(Q4el+dl)、三叠系下统夜郎组(T1y)、二叠系上统长兴组(P3c)和二叠系上统龙潭组(P3l)，岩性为灰色中厚层灰岩、灰色薄层泥质灰岩夹泥灰岩、灰黄、黄绿色泥岩及泥灰岩，岩体完整性较差，滑床在纵向上表现为上部陡下部缓，下部为二叠系上统龙潭组(P3l)泥岩，倾角7°～22°，上部为二叠系上统长兴组(P3c)灰岩，倾角36°～48°。

油沙坡滑坡工程地质平面图如图1所示。油沙坡滑坡主要工程地质剖面图如图2所示。

图1　油沙坡滑坡工程地质平面图

图2　油沙坡滑坡主要工程地质剖面图

2滑坡基本特征及形成演化机制

2.1滑坡基本特征

油沙坡滑坡处于一斜坡中下部，滑坡平面形态为近“矩”型，主滑方向344°。前缘为斜坡下部，岩性为强风化泥岩，岩层产状183°∠15°，右边界为小冲沟微地貌地带，延伸方向为353°，左边界为小山脊微地貌地带，延伸方向为333°，后缘以裂缝L6为界，裂缝呈折线型延伸；滑坡下部表面为台阶状，滑坡前缘高程为923～927 m，后缘高程为974 m，相对高差51 m，滑坡纵长约85 m，横宽平均200 m，滑体平均厚度5 m，滑坡规模约8.5万m3，属小型岩质滑坡[1-2]。滑体物质以灰岩浅部破碎段及强风化泥岩为主体，表层为含碎石粉质黏土，碎石粒径2～5 cm，碎石含量占2%～10%，厚0.5～3 m，滑床在纵向上表现为上部陡下部缓，下段倾角7°～22°，上段倾角36°～48°，其物质上部为二叠系上统长兴组(P3c)灰岩，下部为二叠系上统龙潭组(P31)泥岩。

2.2滑坡形成演化机制

2.2.1滑坡后缘裂缝发育

滑坡后缘发育拉张裂缝(如图3所示)，呈线形延伸，总体走向60°，裂缝延伸长约60 m，裂缝宽0.5～1.5 m，上宽下窄，内充填粉质黏土及少量灰岩块石，可见深度1～3 m。每逢雨季裂缝加宽，变形加剧，局部发生垮塌。

图3　滑坡后缘拉张裂缝

2.2.2滑坡中部裂缝发育

滑坡中部发育一系列拉张裂缝，总体走向235°，裂缝延伸长约15 m，裂缝宽0.5～1 cm，可见深度0～8 cm，延伸方向大多近平行于坡面，开裂后用水泥砂浆填补，平面形态以弧形状为主。

2.2.3滑坡前缘滑移-压致拉裂变形

坡体沿平缓结构面向坡前临空方向产生缓慢的蠕变性滑移，前缘陡坎向临空方向产生推移，并伴随局部滑塌，前缘公路内侧陡坎上覆盖层向临空方向推移，发生滑塌[3]。

3滑坡成因机制分析

根据滑坡区所处地质环境条件、滑坡特征，经综合分析认为，滑坡的成因如下。

1)某项目在斜坡前缘切坡为滑坡提供了临空面，且临空面为强风化泥岩，切坡后未进行及时支护，使斜坡产生向下的牵引力，导致上段灰岩产生破坏，形成一个破碎段，为滑坡形成提供了有利条件。

2)滑坡区早期有小煤窑开采，并形成了一定规模的采空区，后缘裂缝至煤层的高度为50～65 m，小于顶板安全厚度，在采空塌陷作用下，岩土体平衡条件受到破坏，导致后缘出现裂缝，为滑坡形成提供先期条件。

3)不利的岩土结构：滑坡上部为二叠系上统长兴组(P3c)灰岩，下部为二叠系上统龙潭组(P3l)强风化泥岩，构成上硬下软的岩土组合，下部软基座无法承担上部挤压而发生破坏。

4)大气降水：本地区降雨充沛，大气降水渗入后，降低了滑带(面)抗剪强度，加剧了滑坡的变形发展。

综上所述，滑坡区内地质灾害是在不利的地质环境条件下由人类工程活动引发的。人为因素中，在滑坡前缘的平场开挖系主要因素，小煤窑开采系次要因素。

4滑坡稳定性分析及治理措施

4.1滑坡稳定性分析

4.1.1计算模型

根据滑坡主滑方向上实测剖面及各剖面上的勘探结果，结合地质环境条件和滑坡变形破坏特征建立滑面形态。该滑坡为“上硬下软”的岩体组合结构，滑坡上部滑面位于灰岩破碎段底部，下部滑面位于强风化泥岩中(碎裂结构)，滑面形态呈折线型计算模型[4-7](如图4所示)。

图4　计算模型图

4.1.2计算方法与参数选取

据勘查结果，滑坡滑面形态呈折线型，为此采用不平衡推力传递系数法计算滑坡稳定性系数,计算公式如下：

Rn=(Wn((1-ru)cosan-Asinan)-RDi)tanφn；

滑体上部为灰岩，下部为强风化泥岩，滑带为强风化泥岩，根据岩土体试验结果，结合反演分析法，综合确定岩土体相关计算参数(见表1)：灰岩天然重度γ=27.1 kN/m3，泥岩天然重度γ=26.2 kN/m3。灰岩饱和重度γ=28.2 kN/m3，泥岩饱和重度γ=26.9 kN/m3。

4.1.3计算工况的确定

滑坡区地震动反应谱特征周期为0.35 s，地震动峰值加速度小于0.05g，相应地震基本烈度为Ⅵ度，滑坡稳定性计算主要采用以下2种工况。

工况一：天然自重，仅考虑滑体自重及附加荷载，采用滑带土天然状态下的C、φ值和滑体天然容重。

工况二：天然自重+暴雨，考虑滑坡拉裂缝发育且多延伸至滑带，采用滑面饱水状态下的C、φ值。

表1　滑带抗剪强度参数综合取值

4.1.4计算成果分析

综合考虑滑坡具体情况及位置，选取滑坡3-3’剖面为计算剖面，采用传递系数法进行稳定性计算，其结果见表2。

表2　滑坡稳定性计算成果汇总表

油沙坡滑坡在天然状况下稳定性好，处于稳定状态，而在暴雨工况下，滑坡处于欠稳定状态，暴雨是诱使滑坡产生变形的主要因素。

4.2滑坡治理措施

根据滑坡所处地质环境条件、影响因素与变形破坏机制、稳定性计算结果综合分析，滑坡处于欠稳定状态。滑坡在长期受降雨及前缘开挖边坡等不利因素的作用下，滑坡变形加剧，直接威胁下方居民的生命财产安全；因此，从长远考虑，本文提出“削方+坡面防护+截排水沟”的综合治理措施[8-11]。

4.2.1削方

为了减小坡体横向推力的作用最直接的办法就是削方，此方法适用于滑坡形成期，通常是有效而经济的。该滑坡削方范围为上部灰岩段，下部泥岩段，削方后缘至公路上方、侧缘至滑坡边界，前缘至滑坡前缘平台，整个削方范围宽约200 m，长约80 m，面积约1万6 000，削方方量为3万4 339 m3。

对滑坡削方采取分段分级，削方从上至下进行，分级高度为10 m，分级平台宽2 m，灰岩段设计削方坡比为1∶0.75，泥岩段设计削方坡比为1∶1.25。削方后对滑坡进行稳定性计算，经计算，滑坡处于稳定状态。

4.2.2坡面防护

油沙坡滑坡坡面防护主要采用锚杆+格构加固技术，这种技术适用于边坡稳定性差，坡体岩石均匀且下伏稳定岩层的岩质边坡。其力学机制是主要依靠锚杆穿过潜在滑动的不利结构面锚固于稳定可靠的地层中，通过格构使锚杆群体受力，控制边坡变形，充分调动岩土体自稳能力，从而达到加固边坡的目的。而格构的主要作用是将边坡坡体的剩余下滑力或土压力、岩石压力分配给格构结点处的锚杆，然后传递给稳定地层，从而使边坡坡体在由锚杆提供的锚固力作用下处于稳定状态。

油沙坡滑坡岩性上硬下软，经锚杆稳定性验算采取不同措施，其中灰岩段采取锚杆+挂网喷砼支护，泥岩段采取锚杆+格构护坡，锚喷面积为5 950.0 m2，格构区面积为1万 710 m2。锚杆采用全长黏结锚杆，锚杆长6～9 m,间距均为3 000×3 000，锚杆孔径均为φ100，锚杆倾角均为25°，锚杆杆体为1φ25HRB400级螺纹钢。

灰岩段坡面喷射C25混凝土，厚度150 mm,层面网主筋为φ12 HRB400级螺纹钢，纵横间距与锚杆一致同为3 m，层面网网筋为φ8HPB300级圆钢，纵横间距200 mm，主筋、网筋延伸出坡顶500 mm。

泥岩段坡面修整后采用格构护坡，格构梁高300 mm，宽300 mm，纵横间距均为3.0 m，主筋采用6φ20HRB335级螺纹钢，箍筋为φ8HPB300级圆钢，间距为150 mm，采用C30砼浇注。

4.2.3截排水沟

水是滑坡产生和形成的一个直接因素。滑坡产生后，水增加滑体的重量，减小滑体与滑床间的摩阻力，软化滑带土，增大滑体的流动性，降低滑面的抗剪强度，增大地下水动水压力，减少滑面有效应力等诸多不利因素促进了滑坡体的形成、发展，并且增大了横向推力的作用；因此，修建截排水沟是一种直接而有效的措施。

根据雨水设计流量、水沟平均流速、过水断面面积公式，验算截排水沟截面设计。

Q=16.67ψqF，

A=Q/v。

设计截排水沟长215.0 m,断面为梯形，沟顶宽600 mm，沟底宽300 mm，深600 mm，沟底厚300 mm，两侧沟帮厚300 mm。截水沟采用M7.5浆砌石砌筑，块石强度不低于Mu30，迎水面和沟顶用1∶3水泥砂浆抹面，厚2.0 cm。

5结论

1)经调查，滑坡裂缝存在加宽、加长现象，汛期表现更为明显，经计算，在工况二条件下，滑坡处于欠稳定状态，将直接威胁前缘居民的生命财产安全，危害性大，进行治理是必要的。

2)滑坡前缘未开挖前，由于早期有小煤窑开采，形成了老硐采空区，导致后缘出现开裂变形，为滑坡形成提供先期条件；新建生态移民综合体项目在斜坡前缘开挖后的人工边坡未进行及时支护，成为了滑坡前缘临空面，为滑坡形成提供了有利条件。油沙坡滑坡是在不利的地质环境条件下由人为因素诱发的。人为因素中，在滑坡前缘的平场开挖系主要因素，小煤窑开采系次要因素。

3)油沙坡滑坡破坏模式为滑移-压致拉裂型，降雨是诱发滑坡变形破坏的主要因素。滑坡在天然状况下稳定性好，处于稳定状态，而在暴雨工况下，滑坡处于欠稳定状态。从长远角度出发，应该采用“削方+坡面防护+截排水沟”的综合治理措施，确保坡脚居民的生命财产安全。

参考文献

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(编校：叶超)

The Genesis Mechanism and Stability Analysis of Youshapo Landslide in Renhuai County

JIANG Haifeng, ZHANG Lizhan

(CollegeofEnvironmentofCivilEngineering,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu610059China)

Abstract:Youshapo landslide is a kind of small rocky landslide. There are limestone rocks and shale rocks in its upper and lower respectively. The upper rock is hard while the lower rock is soft. The failure mode is a typical slip - pressure-induced tension type, which is rare. Based on the existing deformation and failure characteristics, the origin and stability of the landslide were analyzed and we put forward integrated processing measures " Cut side + slope protection + drainage ditch,". Where the slope protection of governance vary depending on lithology, which Limestone takes Bolt and hanging sprayed concrete support, and mudstone takes Bolt and lattice slope. The analysis would be a reference to the same type of Landslide. formation.

Keywords:youshapo landslide;genesis mechanism;stability;control measure

收稿日期：2015-08-24

中图分类号：P642.22

文献标志码：A

文章编号：1673-159X(2016)03-0102-5

doi:10.3969/j.issn.1673-159X.2016.03.021

第一作者：蒋海峰(1990—)，男，硕士研究生，主要研究方向为地质工程、地质灾害。

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