河南伊川瑶来滑坡形成机制及稳定性评价

黄志强,任鸿飞,胡书礼

(河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，郑州　450016)



河南伊川瑶来滑坡形成机制及稳定性评价

黄志强,任鸿飞,胡书礼

(河南省有色金属地质矿产局第六地质大队，郑州450016)

摘要：瑶来滑坡为一蠕滑-拉裂牵引式土质滑坡。通过分析地质环境条件和基本特征，查明了滑坡形成机制，并运用极限平衡法对其稳定性进行了定量评价。计算结果表明，在天然或地震状态下滑坡处于基本稳定状态，在持续降雨(暴雨)状态下滑坡处于欠稳定状态，存在有整体滑移的可能性。结合工程实际情况，提出“地表截排水+抗滑桩+桩板墙”治理措施，为河南省相关类型滑坡防治提供参考案例。

关键词：滑坡；形成机制；稳定性；伊川

1概述

瑶来滑坡位于河南省伊川县酒后乡瑶来村。1982年7月，受雨季持续降雨影响，村民发现村后南侧山坡出现裂缝，耕土与基岩下挫约60 cm。2010年4月20～21日，因豫西山区降雨量普遍达50～80 mm以上，致使滑坡体上民房开裂，且有多处破坏严重不能住人，坡脚处小桥桥面向上隆起，出现裂缝，表现出了明显的滑坡前兆，滑坡体潜在方量达65×104m3以上，危及到瑶来村35户120人生命财产安全。瑶来滑坡重大险情引起了政府的高度重视，要求申请资金对滑坡进行勘查治理。2010年11月，项目获得批复，2011～2012年，对滑坡进行了勘查与工程治理设计[1]。

2地质环境条件

瑶来滑坡位于剥蚀低山丘陵区，三面环山，一面临空(图1、图2)。滑坡南东高，北西低，相对高差约60 m，自然坡度13°～25°，局部因村民修建房屋和耕地，开挖成台阶，台阶高6～12 m，坡度大于50°。坡体上有一条冲沟，把滑坡分为1号和2号滑坡体，在平面上呈“M”型。居民房屋主要集中在2号滑坡体上，有少数房屋因破坏严重已废弃不用。

图1瑶来滑坡全貌图

1.第四系残坡积物；2.古近系；3.中元古界汝阳群白草坪组；4.地质界线；5.地层产状；6.断层；7.滑坡边界；8.剖面及编号；9.钻孔及编号图2　瑶来滑坡工程地质平面图

滑坡区内地层简单，除大部分第四系残坡积物出露外，其余为新生界古近系(E)杂色砂岩、泥岩和中元古界汝阳群白草坪组(Pt2bc)紫红色砂岩，岩层产状3°～12°∠5°～15°。

张拉型正断层F1从1号滑坡体后缘通过，产状为24°∠85°，宽度3～8 m，擦痕清晰，可见角砾岩。

场地岩土体自上而下可分为三层：第四系残坡积含碎石粉质粘土①、散体状全风化砂岩②-1、碎裂状强风化泥岩②-2、强风化砂砾岩②-3、中风化砂岩③-1和构造角砾岩③-2。

滑坡区位于寺沟河上游，是山前地表水径流的汇集区，地表水从滑坡前缘排泄出区外。场地地下水类型主要为第四系残坡积孔隙潜水和基岩风化裂隙水。地下水位埋深在8～18 m，水位随季节变化。

3滑坡基本特征

3.11号滑坡体

1号滑坡体北以中间冲沟为界，西以出露基岩为界，后缘以断层F1为界，前缘为寺沟河。滑坡倾向北西，南东高，北西低，后缘最高点为417.1 m，前缘最低点348.1 m，高差为69 m，平均坡度13°。滑坡后部为田地，中前部为林地。滑坡经人为改造成多级平台，呈阶梯状。在滑坡体上有两处房屋，因滑坡滑移，致使房屋变形过大而废弃。1号滑坡体在平面上呈缩口型，后缘至前缘滑坡宽度逐渐变窄，平面近似呈桃叶型，主滑方向336°，滑坡轴线长约295 m，平均宽度约120 m，面积约3.54×104m2，坡体厚度3～18 m，体积约33.65×104m3。

滑坡体表层为第四系残坡积含碎石粉质粘土，其下为散体状-碎裂状全-强风化砂岩、泥岩，滑坡后缘下挫约60 cm，后缘壁斜切中风化砂岩中。滑移带为含碎石粉质粘土与下部泥(砂)岩接触面以上10～50 cm的粉质粘土层。粘土层呈黄褐、红褐色，局部夹有少量薄层灰绿色粉土层，具有膨胀性，含水量较高，局部呈软塑状(图3)。

3.22号滑坡体

2号滑坡体北以出露基岩为界，西南以中间冲沟为界，后缘以居民房屋为界，前缘为寺沟河。滑坡倾向北西，南东高，北西低，后缘最高点400.1 m，最低点345 m，高差55.1 m，平均坡度10°。滑坡体上为居民区，建有大量房屋，滑坡前缘为田地。滑坡经人为改造成多处平台陡坎，呈阶梯状，总体是坡体后缘坡度较大，滑坡前缘相对平缓。在2号滑坡体后缘附近有3处泉水出现，流量约0.5 l/s(雨季)，明显见有马刀树和醉汉林。2号滑坡体在平面上呈长条形，滑坡主滑方向302°。滑坡轴线长约360 m，平均宽度约110 m，面积约3.96×104m2。滑坡体厚度3～10 m，体积约31.68×104m3。

1.第四系残坡积物；2.古近系；3.中元古界汝阳群白草坪组；4.含碎石粉质粘土；5.泥岩；6.砂岩；7.构造角砾岩；8.钻孔及编号；9.地下水位线；10.第四系物质界线图3　瑶来滑坡Ⅰ-Ⅰ′工程地质剖面示意图

滑坡体表层为第四系残坡积含碎石粉质粘土，其下为碎裂状强风化泥岩。滑移带为上覆含碎石粉质粘土与下部泥岩接触面以上10～50 cm的粉质粘土层。粘土层呈黄褐、灰绿色，其中灰绿色粉质粘土含水量较高，孔隙度较大，具有一定的膨胀性(图4)。

3.3滑坡体变形特征

2010年4月20～21日，受暴雨影响，滑坡体前、后缘及其上出现了明显的变形迹象。滑坡体上房屋开裂，乡村道路出现大量裂缝，前缘部位小桥，因滑坡变形，造成小桥开裂，裂缝宽度10～20 cm，桥体中部发生隆起(图5)。

1.第四系残坡积物；2.古近系；3.含碎石粉质粘土；4.泥岩；5.钻孔及编号；6.地下水位线；7.第四系物质界线图4　瑶来滑坡Ⅱ-Ⅱ′工程地质剖面示意图

图5　变形的房屋和桥梁

4滑坡形成机制

4.1影响因素

(1) 地形地貌

瑶来滑坡所处的位置，三面环山，一面临空，这种特殊的地形地貌有利于地表水的汇集。

(2) 地层岩性

瑶来滑坡体以含碎石粉质粘土为主，在滑移带内含有具有膨胀性、局部呈软塑状、黄褐-灰绿色粉质粘土层，不利于滑坡稳定。

(3) 地质构造

在1号滑坡体后缘部位有断层F1通过，造成断裂带附近的岩层受到张拉破坏，岩体裂隙较为发育，破坏岩体整体性，为地表水进入滑坡体提供了通道。

(4) 地下水

滑坡体内地下水位埋深在8～18 m，水位随季节动态变化，对滑坡的稳定有一定影响。

(5) 降雨

根据调查，瑶来滑坡的形成是在持续降雨(暴雨)的过程中形成的。根据调查每年6～9月为主要降雨期，占全年降雨总量的61.5%，最大日降雨量154.4 mm，时最大降水量54.8 mm，因此持续降雨是诱发滑坡的主要因素，降雨量的大小和降雨时间与滑坡滑动关系密切。

4.2形成机制

瑶来滑坡的形成是一个长期的过程，其所处的地形地貌、地层岩性、地质构造及地下水特征是形成滑坡的基本条件，降雨是诱发滑坡的主要因素。

瑶来滑坡为老滑坡，1982年形成至今已30 a，在这30 a期间断断续续的发生变形，且近几年滑坡变形较为明显。根据调查成果，发现滑坡体前缘现寺沟河宽度与之前相比有了较大的变化，河道宽度逐年的变窄，滑坡前缘向河道内水平移动约1～2 m，寺沟河对岸的岸坡要高于瑶来滑坡前缘岸坡1～2 m，滑坡坡体上有下挫的台阶和横向张拉裂缝，说明瑶来滑坡的移动形式为牵引式滑动。从滑坡力学破坏模式角度分析，瑶来滑坡破坏模式是蠕滑-拉裂型。

根据模拟分析推演出在滑坡形成之前，滑坡前缘寺沟河河道宽度约10～15 m，河道内长期有水流动，特别是在降雨期间河道水流量增加，水流速度增加，不断的掏蚀河道两岸，岸坡不断的发生垮塌，形成高陡临空面，岸坡土体初始应力得以释放，发生卸荷松动，引起应力重新分布。在坡体和坡顶形成拉张裂缝，为降雨入渗、运移提供通道。这些裂缝一旦贯通就会将坡体切割成不同的条块，当被切割成的土层受到前部土层的牵引后，就会引起后部土层的滑移变形[2]。每年6～9月的持续降雨，引起滑坡体土层地下水位上升，使得滑移带土体处于饱和状态，降低滑移带土的粘聚力和内摩擦角，增大土体内的动、静水压力，产生向临空方向的下滑推力，造成滑坡的稳定性系数也随之降低。当超过其极限状态，滑坡将向前产生蠕变滑动。从瑶来滑坡变形特征来看，瑶来村滑坡处于整体滑坡蠕化变形阶段，局部失稳。

5滑坡体稳定性分析

5.1滑带土参数建议值

根据岩土样试验结果，结合地区经验和反演计算，滑带土粘聚力和内摩擦角建议值见表1。

表1　滑带土粘聚力和内摩擦角建议值

5.2稳定性计算

1号和2号滑坡体采用主滑剖面作为计算剖面，计算采用理正岩土设计软件，运用传递系数法进行稳定性系数及剩余下滑推力计算。瑶来滑坡防治工程为二级，依据《防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219-2006)[4]要求选取稳定性计算安全系数值，计算结果见表2。

表2　瑶来滑坡稳定性和推力计算成果

5.3稳定性评价

从三种不同的工况看，持续降雨(暴雨)为最不利工况，处于欠稳定状态，稳定性较差，在“天然工况”和“地震工况”下，滑坡处于基本稳定状态。从计算的结果来看，滑坡目前整体处于基本稳定状态，但是在持续降雨(暴雨)情况下，滑坡就会处于欠稳定状态，将会发生变形和滑移，造成滑坡整体失稳，危及到瑶来村35户120人生命财产安全。故对瑶来滑坡进行治理是必要和紧迫的。

6防治措施

根据瑶来滑坡地貌特征、变形特征及保护对象，建议对1号滑坡体采取“地表截排水+抗滑桩”、2号滑坡体采取“地表截排水+抗滑桩+桩板墙”的治理措施。

(1) 对1号滑坡体在后缘布置截水工程，坡体上布置排水工程，在1号前缘部位布置1排抗滑桩，作为支挡结构。滑坡后缘截水沟截面采取60 cm×50 cm，排水沟断面采取50 cm×50 cm；截水沟设计总长度约263 m，排水沟设计总长度281 m。采用M7.5浆砌块石砌筑，采用M7.5砂浆抹面，面层厚度为2 cm，每隔15 m设置沉降缝，沉降缝宽度为2 cm，采用沥青木条三面填充。抗滑桩总数为15根，桩截面为2 m×1.5 m，桩长分别为20 m，桩间距为6 m，采用C30混凝土浇筑，护壁层厚度为15 cm，采用C20混泥土浇筑，抗滑桩钢筋采用HRB 400和HRB 335，护壁钢筋采用HRB 235和HRB 335。

(2) 对2号滑坡体在滑坡后缘截水沟，截面取60 cm×50 cm，排水沟断面采取50 cm×50 cm；截水沟总长度为229 m，排水沟总长度236 m。采用M7.5浆砌块石砌筑，采用M7.5砂浆抹面，面层厚度为2 cm，每隔15 m设置沉降缝，沉降缝宽度为2 cm，采用沥青木条三面填充。抗滑桩总数为41根，桩截面为2 m×1.5 m， 桩长分别

为20 m和22 m，其中桩长20 m的为21根，22 m桩长为20根，采用C30混凝土浇筑，护壁层厚度为15 cm，采用C20混泥土浇筑，抗滑桩钢筋采用HRB 400和HRB 335，护壁钢筋采用HRB 235和HRB 335。挡土板净跨为4.5 m，高2 m，厚度为0.3 m，钢筋采用HRB 335，受力筋为Ф20@120，分布筋采用Ф18@160。

7结论

(1) 瑶来滑坡为一蠕滑-拉裂牵引式土质滑坡。其所处的地形地貌、地层岩性、地质构造及地下水特征是形成滑坡的基本条件，持续降雨是诱发滑坡的主要因素。

(2) 计算结果表明，在天然或地震状态下滑坡处于基本稳定状态，在持续降雨(暴雨)状态下滑坡处于欠稳定状态，存在有整体滑移的可能性。

(3) 根据滑坡地貌特征、变形特征及保护对象，建议对1号滑坡体采取“地表截排水+抗滑桩”、2号滑坡体采取“地表截排水+抗滑桩+桩板墙”的治理措施。

参考文献

[1]河南有色岩土工程公司．伊川县酒后乡寺沟瑶来村滑坡应急勘查报告[R]．2012．

[2]章昱，谭建民．清水江布垭库区猪卜笼滑坡形成机制及稳定性分析[J]．地质灾害与环境保护,2015，26(4)：31-35

[3]中华人民共和国国土资源部．滑坡防治工程勘查规范(DZ/T 0218-2006)[S]．2006．

[4]中华人民共和国国土资源部．滑坡防治工程设计与施工技术规范(DZ/T0219-2006)[S]．2006．

E-mail：835104143@qq.com

FORMATION MECHANISM AND STABLITY EVALUATION OF YAOLAI LANDSLIDE IN YICHUAN，HENAN

HUANG Zhi-qiang，REN Hong-fei，HU Shu-li

(No.6 Geological team，Henan Provincial Non-ferrous Metals Geological Exploration and Mineral Resources Bureau，Zhengzhou450016，China)

Abstract:Yaolai landslide is a creep tensile traction type landslide. By analyzing the geological environmental conditions and basic characteristics， the formation mechanism of the landslide is identified， and the stability of the landslide is quantitatively evaluated by the limit equilibrium method. The calculation results show that under the condition of natural or earthquake， the landslide is in a stable state， and in the condition of continuous rainfall (rainstorm)， the landslide is in the unstable state， and there is the possibility of the existence of the whole slip. Combined with the actual situation of the project，this paper put forward measures of surface integrated drainage，anti-slide pile and sheet pile wall，to provide reference for the prevention and treatment of related types of landslide in Henan Province.

Key words：landslide；formation mechanism；stability evaluation；Yichuan

文章编号：1006-4362(2016)02-0005-05

收稿日期：2016-04-06改回日期：2016-05-12

基金项目：2010年河南省两权价款地质灾害防治项目(豫财建[2010]512号)

中图分类号：P642.22

文献标识码：A

作者简介：黄志强(1971-)，男，硕士，高级工程师，注册岩土工程师，主要从事矿产勘查、矿山水文地质、工程地质及地质灾害防治工作。