四川宁南县坪子山滑坡发育特征及稳定性分析

孟庆丰，丁继新，王学良

(1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；2.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；3.有色金属矿产地质调查中心，北京100012；4.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

四川宁南县坪子山滑坡发育特征及稳定性分析

孟庆丰1，2，丁继新3，王学良4

(1.中国地质科学院矿产资源研究所，北京 100037；2.中国地质调查局发展研究中心，北京100037；3.有色金属矿产地质调查中心，北京100012；4.中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029)

摘要：新村乡坪子山滑坡位于四川省宁南县新村乡。该滑坡2011年开始滑动，每年均有小幅度下滑。滑坡的存在威胁着下方村民的安全。在野外调查的基础上，对该滑坡的地质环境条件、变形破坏特征、演化过程和破坏机制等进行了初步分析。同时，采用FLAC3D软件模拟并结合强度折减法对该滑坡进行了稳定性模拟。结果表明：滑坡目前的主要变形区为中后部，尚未形成贯穿性滑面。但应重视在强降雨、地震等诱发因素作用下，滑坡滑面的贯通及其产生的失稳。

关键词：滑坡；发育特征；稳定性分析；FLAC3D

新村乡坪子山滑坡位于四川省宁南县新村乡。该滑坡2011年开始滑动，每年均有小幅度下滑。2014年8月18日大雨导致了再次滑动，并损毁一挡墙。目前局部边坡变形趋势明显。该滑坡威胁周边670人，以及新村乡中心校和乡政府等。为了有效地保护人民生命财产安全，需要对新村乡坪子山滑坡的发育特征及稳定性进行分析。

1区域地质环境背景

1.1地形地貌

滑坡区地处横断山东北部、青藏高原东南边缘，东北为大凉山余脉、西及西南为鲁南山东坡，两山之间形成一条由西北向东南倾斜的横沟，即黑水河谷。最高峰为辉隆乡处海拔3760m，最低处为松新镇黑水河谷内海拔920m。滑坡区地貌形态为剥蚀构造中-高山地貌。

1.2气象

滑坡区受西南季风气流、西太平洋暖季风气流影响，形成了一年中干、湿季节明显的气候特征。

据宁南气象站实测多年降雨数据，宁南县年均降雨量为 1024.2mm，最大降雨量为1302.11mm(1991年)。宁南县最大年降雨量1258.9mm(1995年)；最大月降雨量411.1mm(1991年7月)；最大日降雨量106.4mm(1998年6月29日)；最大时降雨量59.0mm(1997年8月6日1：00～2：00时)。同降雨在其他滑坡中的诱发作用相似，降雨在该地区也诱发了大量滑坡的发生[1-2]。如2014年8月18日，在大雨之后，坪子山滑坡发生了再次局部滑动。

1.3水文条件

滑坡区工作区属金沙江水系，主要河流为黑水河。滑坡区属黑水河小流域。黑水河全长192km，区内流程41km，区内流域面积877km2。黑水河汛期水流急、因含大量泥沙而呈黄褐色，河床平均比降为7.8%。洪峰期一般在7月，最大洪峰流量为1130m3/s，发生在1969年7月16日；最枯期一般在四月下旬，最枯流量为12m3/s，发生在1973年5月1日；多年平均流量为68.18m3/s。河水含沙量为1300g/s，平均输沙量254万t/a。

1.4地质构造

滑坡区的主要活动断裂为北北西向的则木河活动断裂带。该断裂于西昌市北至宁南县、云南巧家县一带，在巧家附近与小江断裂连接，全长约140km。滑坡影响区为其中南段的松新断层。松新断层是则木河断裂的一条非常重要的分支断层。其位于宁南县松新镇附近，沿黑水河展布，北西段断层走向330°，南东段走向偏转为320°，全长55km，斜切古生代地层，因河谷深切，基岩裸露，断层上第四纪堆积物较少[3]。

2滑坡发育特征

2.1表面形态及规模

滑坡体宽300m，长500m，面积约19万m2，滑体厚度约6m，方量约114万m3。坡体上为耕地，水沟从坡体两侧穿过，居民房屋建在坡体上，村道从坡体各部分通过。滑坡主滑方向为70°。滑坡后缘高程：1366m；坡底高程：1308m。

2.2滑坡及其上部构筑物变形特征

2011年开始滑动，每年均有小幅度下滑。由此产生了地面裂缝、局部陡坎变形、垮塌、房屋裂缝倾斜、土层溜滑等变形现象。目前，已有多户人家因房屋变形受损严重而搬离原址。

2.2.1地面裂缝

地面裂缝主要分布在滑坡体中后部，导致多处处于滑坡中后部的房屋出现了变形破坏。地面裂缝长度多为3～20m，宽度为5～30cm，深度10～50cm，部分裂隙两侧错位高差约10～70cm。

2.2.2局部陡坎变形、垮塌

滑坡局部陡坎部位(如坡体前缘)发生变形垮塌，垮塌体方量一般较小，约100～500m3。

2.2.3坡体上部房屋开裂

多处房屋出现墙体开裂，门窗变形等破坏现象。例如，地面和墙体出现有多条贯通地面和房屋墙体的平行裂缝。房屋墙体裂缝宽2～15cm，局部有地面下陷。

2.3滑坡变形破坏机制

2.3.1地质环境条件：

坪子山滑坡所处的地质环境条件如下所述。地层组合关系为：上三叠统白果湾组粉砂岩、泥岩、长石石英砂岩和炭质泥岩，具板状波状交错层理、平行层理发育。上三叠统白果湾组角度不整合于下奥陶-上志留统大菁组之上。下奥陶-上志留统大菁组岩性为厚层块状白云岩，发育均匀层理，平行层理。地质构造情况：则木河的一条分枝小断层横穿该滑坡群中部，断层长约4km左右，走向北东向。地形地貌为中低山地，最高海拔1700m左右，最低处海拔1000m左右，地形高差约700m。滑坡所在部位的坡度约为15～20°，坡体两侧为两条冲沟，坡体上有多条小型冲沟。

2.3.2滑坡演化过程

1)在新构造运动和河流的侵蚀作用下，形成较陡的斜坡，经历了较长时间的风化剥蚀作用，坡体逐渐变缓，并形成了一定厚度的风化堆积层。

2)由于断层活动的影响，坡体自身的卸荷作用，导致基岩发生变形破坏；加之斜坡自身的岩土体结构与接触面的关系，斜坡部分部位发生蠕滑，坡体上出现小型拉张裂缝。

3)裂缝的存在为降雨入渗提供了有力条件，从而导致裂缝加深加宽，并且相互贯通，由于存在有大量相互连通的裂缝，雨水下渗极易产生滑动面，为滑移、拉裂创造了条件，大量的降水不仅降低了滑移面的强度，还使得原有拉裂缝因饱水而进一步发展。

4)地震活动(如汶川地震、四川雅安和云南昭通市鲁甸县地震等)和斜坡自重的影响下，裂缝周围及其他部位的土体发生松动变形。

5)其他外营力如河流的冲刷，人为活动等加剧了坡体的错动变形，开挖坡脚修建公路，在坡度不适合耕种的斜坡上开垦耕地等使得斜坡失去稳定性，滑动发生。因此，该滑坡的物质来源为风化产生的残坡积物，其破坏机制为蠕滑-拉裂式[4]。

3滑坡稳定性分析

3.1计算模型的建立和网格划分

基于坪子山滑坡变形破坏特征分析，构建了其三维地质模型，对其稳定性开展三维数值模拟分析。根据地质调查、实地填图、钻探与探槽数据建立坪子山滑坡三维数值计算模型，如图1所示。整个模型由两部分组成：潜在滑体(图1中深色部分)和滑体外围岩体(图1中浅色部分)。计算模型y方向长1400m，x方向宽900m；为保证计算精度，模型中滑坡体网格边长小于5m。该模型共有节点数56256个，单元数291279个，如图1所示。计算采用三维有限差分商业软件FLAC3D完成[5]。

3.2力学模型

潜在滑体部分与其外部岩体均采用Mohr-Coulomb本构模型。不考虑构造应力场的影响，在模型底部设置固定端约束条件，模型四周测边界则采用滑动铰链约束条件，模型在重力作用下形成的竖直方向应力场如图2所示。图2显示模型厚度大的位置的底部压应力值最小(压应力用负数表示)，与实际情况相符。

图1　坪子山滑坡地质模型(深色部分为潜在滑体)

图2　重力作用下滑坡二维剖面垂直向应力分量

3.3计算参数与工况选择

在此次计算，重度值采用滑体现场重度试验及室内试验测试结果，滑带土抗剪强度等参数则通过室内试验值和野外判定综合确定(表1)。

3.4结果与分析

以强度折减法为依托，分别从滑坡剪应变增量和滑坡塑性区来分析滑坡的稳定性。图3所示为去除自重条件下变形后的位移云图，该图反映出潜在滑体的整体变形量并不大，其中主要变形集中于潜在滑坡体的后部。这与野外调查中发现坪子山潜在滑体后部的局部变形及其上部存在房屋开裂情况相一致，而且房屋开裂集中区与图3中的主要变形区位置基本一致。

图4为计算得到潜在滑体的塑性区特征(图4(a)为地面上所得到的图，图4(b)为滑坡底面所得到的图)。从地表观察，塑性区主要集中于滑体中后部；从滑坡底界面观察，塑性区在潜在滑坡底界面零星分布，暂时未形成有效的贯通滑动面。

因此，根据图3与图4可以判断，坪子山潜在滑坡体目前整体上较稳定，仅局部产生了较大变形。但在强降雨作用下，尤其是地震与强降雨的极端条件下，需要提防其滑坡面的进一步贯通，及其所产生的滑坡失稳。另外，赵腾远基于概率理论，分析也认为该滑坡的稳定状态较好，同时也指出其失稳概率较大，需进行工程防治[6]。

图3　去除自重作用下变形后模型的位移云图

图4　潜在滑体内部塑性区分布

4结论

新村乡坪子山滑坡的破坏机制属于蠕滑-拉裂型。从2011年至今，发生了多处局部变形和失稳现象。通过现场调查和数值模拟发现，目前滑坡的主要变形区为滑坡中后部，尚未形成贯穿性滑面。

应重视在强降雨、地震等诱发因素作用下，该滑坡滑面的贯通及其导致的坡体失稳。另需对其失稳的概率和防治的必要性等进行进一步分析。

参考文献

[1]陈玉禄，苟宁刚，单成德，等.四川省宁南县主要地质灾害特征及防御对策[J].地质灾害与环境保护，2005(2)：119-124.

[2]王发读.浅层堆积物滑坡特征及其与降雨的关系初探[J].水文地质工程地质，1995(1)：20 -23.

[3]四川省地质矿产局.四川省区域地质志[M].背景：地质出版社，1991：631-632.

[4]许建聪.碎石土滑坡变形解体破坏机理及稳定性研究[D].杭州：浙江大学，2005.

[5]Itasca Consulting Group Inc.User Manual(Version 3.0) of FLAC3D[R].(S.1.)：Itasca Consulting Group Inc，2005.

[6]赵腾远.基于马尔科夫链蒙特卡洛的坪子山滑坡的稳定性分析[D].成都：西南交通大学，2014.

Development characteristics and stability analysis of Pingzishan landslide in Ningnan country

MENG Qing-feng1，2，DING Ji-xin3，WANG Xue-liang4

(1.Institute of Mineral Resources，Chinese Academy of Geological Sciences，Beijing 100037，China；2.Development Research Center，China Geological Survey，Beijing 100037，China；3.China Non-Ferrous Metals Resources Geological Survey，Beijing 100012，China；4.Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100029，China)

Abstract:Pingzishan landslide is located in Xincun town of Ningnan County in Sichuan Province.The landslide began to slide in 2011，with small deformation every year.The existence of landslide threats the safety of the villagers.Based on the survey on site，the geological conditions，deformation and failure characteristics，evolution process and failure mechanism of the landslide are preliminarily analyzed.At the same time，the stability of the landslide is simulated by FLAC3Dsoftware using the strength reduction method.The results show that：the main deformation zone of the landslide in the rear.The landslide has not yet formed through surface at this moment.However，pay attention to the through surface and the instability of the landslide triggered by heavy rainfall and earthquake.

Key words：landslide；development characteristics；stability analysis；FLAC3D

收稿日期：2015-09-20

作者简介：孟庆丰(1976-)，男，博士，工程师，从事矿产勘查工作，曾从事过地质工程方面的工作。

中图分类号：P642.22

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)01-0161-03