米易县D07号地块玄武岩残坡积膨胀土滑坡成因机制分析及稳定性评价

刘晶晶，张文居，韩俊，王龙

(1.核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都　610061；2.四川省交通投资集团有限责任公司，成都　610041)



米易县D07号地块玄武岩残坡积膨胀土滑坡成因机制分析及稳定性评价

刘晶晶1，张文居2，韩俊1，王龙1

(1.核工业西南勘察设计研究院有限公司，成都610061；2.四川省交通投资集团有限责任公司，成都610041)

摘要：D07号地块滑坡属于典型的玄武岩残坡积膨胀土滑坡。本文根据坡体结构及变形破坏特征详细分析了滑坡成因。同时采用地质分析及量化评价方法对该滑坡的稳定性进行了评价，认为滑坡目前在天然工况下处于欠稳定状态，在暴雨、地震等不利工况下处于不稳定。最后，根据以上分析提出合理的治理建议。

关键词：玄武岩残坡积膨胀土；滑坡；成因分析；稳定性计算

由于玄武岩残坡积土具有膨胀性，在人类工程活动及强降雨作用下极易引发滑坡等地质灾害，因此近年来，随着基础设施建设，玄武岩地层分布地区滑坡等地质灾害频发，造成的损失和危害也与日俱增。我国玄武岩滑坡的研究始于20世纪90年代[1-7]，但相关文献较少，针对这种研究较少，而在灾害日益增多的现况下，急需典型工程案例借鉴。本文基于D07号地块玄武岩残坡积膨胀土滑坡实例，在对滑坡体结构组成、物理力学性质及滑坡形成机制的分析基础上，对滑坡体的稳定性进行了综合评价，并探讨了防治措施，为此类玄武岩残坡积膨胀土滑坡地质灾害的评价与治理提供参考。

1研究区概况

D07号地块滑坡位于米易县城西北的草场乡克朗村，海拔高程约1 128～1 148 m。2015年4月中下旬米西路K1+260～K1+380里程段对其北侧边坡坡脚进行了开挖，5月下旬在降雨影响下致使边坡部分地段发生了坍塌、滑坡现象。滑坡目前在天然工况下处于欠稳定状态，直接威胁下部现状克挂路、拟建米西路、滑坡中部的规划六路及上部的规划D07、D12地块的建设。滑坡区属构造剥蚀山地地貌区，区域地质构造属成都平原凹陷、熊坡背斜雁行带。地层由第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系全新统残坡积层(Q4el+dl)、上古生界二迭系上统峨眉山玄武岩(P2β)构成。

2滑坡特征

滑坡区位于斜坡中下部，斜坡整体呈折线形，滑坡区坡度约15°～20°，滑坡后缘外约30 m段坡度相对较缓约5°，以上坡度约10°～15°，斜坡中后部坡度约30°～35°；原始地貌为陡坎与平台相交错的斜坡。2015年4月中下旬前缘坡脚开挖，5月下旬滑坡前缘出现裂缝及局部滑塌现象，在2015年5～10月降雨影响下，滑坡变形加剧并逐步向斜坡后缘发展，随着降雨影响，10月发生滑移现象。2015年11月中旬雨季过后，对坡脚滑坡堆积体进行了清除，滑坡体上裂缝宽度加剧，并出现新的裂缝，再一次产生滑移现象。目前斜坡体内裂缝十分发育，并有继续扩大的趋势，前缘剪出口处地面隆起现象日益增加、裂缝有持续扩张现象。滑坡发生后，原始地貌被严重破坏，形成了目前的陡缓转折的斜坡地貌(图1)。

图1滑坡全貌照

滑坡平面上呈圈椅状，主滑方向为190°，前缘高程集中在1 121～1 127 m，后缘高程集中在1 141～1 147 m，总体高差约26 m，纵向长`度约70 m，前缘宽约 140 m，后缘宽约80 m，滑坡面积约0.7×104m2，滑体厚度6.0～8.2 m，体积约5.0×104m3。滑坡后缘以地面下错形成的陡坎为界，前缘以滑坡堆积体，隆起变形、剪切裂缝处为界，左侧及右侧边界结合剪切裂缝与微地貌划定。滑坡发生后，斜坡下沉明显，低于两侧正常斜坡，利于降雨地表水的汇集(图2)。

图2　克朗新区D07号地块滑坡平面图

该滑坡后缘形成约1.5～2.5 m高陡坎(图3)，并见有与滑壁延伸方向基本一致的拉张裂缝，走向为90°～120°，裂缝宽度多在0.2～0.5 m，最大宽度达0.8 m，可见深度0.3～0.6 m，延伸长度达80 m；滑坡前缘剪出口处裂缝发育，坡体隆起(图4)；滑坡左侧、右侧发育有剪切裂缝或裂缝带，走向140°左右，滑坡右侧由于机械扰动，剪切裂缝大多形迹不清，但滑坡剪切台坎仍十分清晰，滑坡扰动后土体与原状土体差异明显(图5)；滑坡左侧裂缝宽度多在0.2～0.4 cm，可见深度0.3～0.5 m，延伸长度多为5.0～8.0 m，并将已建挡墙拉裂(图6)；滑坡体上裂缝丛生，延伸长度从几米到几十米不等，缝宽(缝深、错距)一般几十厘米，少量裂缝大于1 m，并且较为长大的裂缝一般发育有次级裂缝，部分裂缝端部和与有裂缝相连接，总体上看滑体地表裂缝丛生，土体支离破碎。

图3　滑坡区后缘滑坡壁

图4　滑坡前缘剪出口

图5　滑坡区右侧(西侧)下错

图6　滑坡区左侧(东侧)挡墙拉裂

滑体主要由粘性土组成，整体裂隙发育，土体杂揉、扰动严重，较松散，灰白-灰褐色。滑床由粘性土组成，灰黑色，局部段呈灰褐色、灰白色，可塑-硬塑，局部段粉砂含量相对较高，灰白色，含量约10%～20%。滑带土厚一般为2～5 cm，含水量较高，根据室内试验，其含水量达27.50%～39.29%，多呈软塑状，裂隙较发育，同时具有弱膨胀性，含有亲水性矿物，如蒙脱石、伊利石土和高岭土等。

3成因分析

滑坡于2015年4月下旬前缘坡脚开挖后，由于4～5月降雨量相比往年都有大幅增加，滑坡于5月下旬开始变形出现裂缝，由于该类残坡积土具有一定的膨胀性，土体中发育裂隙中含亲水矿物，雨季地表水通过裂缝进入坡体内部，引起土的膨胀变形，加上坡脚开挖，最终引起坡体前缘失稳破坏。滑坡前缘滑动破坏后，斜坡失去坡脚支撑力，在重力和膨胀力双重因素作用下开始蠕滑变形，裂缝变形加剧；2015年11月中旬雨季过后，对坡脚滑坡堆积体进行了清除，滑坡体上裂缝宽度加剧，并出现新的裂缝，再一次产生滑移现象。2015年雨季后滑坡后缘下错加剧，坡体裂缝更加发育，地形更加杂乱；部分

图7　克朗新区D07号地块滑坡典型剖面图

滑坡体正处于蠕滑变形阶段，前缘隆起现象及剪出口裂缝日益加剧；可判断目前滑坡处于蠕滑变形阶段，处于欠稳定状态。

从地形上看可以看出明显的两次滑动破坏历史，该滑坡经历了斜坡下部一块体沿潜在滑面先行滑动，而后斜坡中、上部因下部滑动失去支撑而跟着发生滑动破坏，按滑坡的运动形式划分属于牵引式滑坡。

4稳定性评价

考虑到边坡稳定性主要受膨胀土体中裂隙发育情况控制，同时滑带粘土具有膨胀性，在天然状态下其物理力学性质较好，但在遇水条件下受亲水性矿物影响，物理力学性质较差，因此室内试验成果无法真实反映膨胀土在坡体失稳过程中的物理力学性质，因此采用反算结合试验成果的方法综合提出计算滑面的岩土体物理力学性质参数建议值(表1)。

采用不平衡推力法[4]进行稳定性计算，通过典型剖面(图7)稳定性计算成果(表2)可以得出：目前从整体上看，在天然工况下滑坡处于欠稳定状态，在暴雨和地震工况下处于不稳定状态。对所选取主剖面2-2′上变形较大的次级滑动面作稳定性分析可以看出，该滑坡在各工况下，局部稳定性较好，天然及暴雨工况下处于稳定状态，地震工况下处于不稳定状态。以上定量计算分析与现阶段滑坡变形发育特征相吻合。

表1　滑带稳定性计算力学参数推荐表

表2　滑坡稳定性计算结果

滑坡目前局部处于蠕滑变形阶段，在暴雨等其他不利工况情况下，受水的影响，滑体土重度增加，滑带土抗剪强度进一步降低，该滑坡极有可能出现整体滑动。

5防治措施建议

根据滑坡破坏机制可以认为滑坡体本身土体具有膨胀性和人工开挖坡脚是诱发本滑坡的主要因素，因此，根据该特征，结合后期场地规划，建议进行二级支挡，即在滑坡中下部规划道路位置设置抗滑桩，并在坡脚处设置挡墙，同时在滑坡治理和后期道路设计时建议充分考虑地表截排水系统及坡面防护(格构护坡)的设计，减少由于雨水下渗而造成的土体稳定性降低。

6结论及建议

(1) 米易地区峨眉山玄武岩风化作用强烈，风化带厚度大、强度低、含水性好，遇水多易软化，容易产生压实变形和塑性变形。斜坡上常形成大量坡积物且厚度大，具有膨胀性，因此在暴雨作用下易发生坡面塌滑，严重易诱发大型滑坡等地质灾害。

(2) D07号地块滑坡形成原因是特殊的土体条件-玄武岩残坡积膨胀土边坡前缘坡脚人工开挖，在降雨作用下诱发坡体前缘滑塌，后缘坡体在前缘临空条件下发生牵引式破坏，最终形成整体滑动。

(3) 据稳定性分析结果，在天然工况下滑坡整体处于欠稳定状态，在暴雨和地震工况下处于不稳定状态。对其进行治理是较为紧迫和必要的。

(4) 该滑坡可以采用“抗滑桩+挡土墙+截排水沟+格构护坡”方案进行治理：采用抗滑桩对设计规划六路以上段进行支护，采用挡土墙对设计规划六路以下段进行支护，采用格构护坡对坡面进行防护，在滑坡外围设置截水沟以防止雨水进入坡体。

(5) 本滑坡的发生具有地区代表性，可以认为该区域类似地形地貌条件下的斜坡体在外力作用下极易发生失稳滑动，因此建议加强公路两侧滑坡易发地段的预防与治理工作。在初期选线阶段应尽量避免路线经过玄武岩残坡积斜坡地带或对其提前做出特别处理，以便减小滑坡对生态综合环境的危害。

参考文献

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[8]张倬元,王士天,王兰生.工程地质分析原理(第二版)[M].地质出版社，北京，1994.

[9]核工业西南勘察设计研究院有限公司.米易县草场克朗市政道路工程岩土工程勘察报告[R].2013.

E-mail：107287747@qq.com

CAUSE ANALYSIS AND STABILITY EVALUATION ON BASALT RESIDUAL EXPANSIVE SOIL LANDSLIDE IN LOT NO. D07

LIU Jing-jing1，ZHANG Wen-ju2，HAN Jun1，WANG Long1

(1.Limited Company of nuclear industry southwest institute of survey and design, Chengdu610061,China;2.Sichuan Transportation Investment Group Co.,Ltd, Chengdu610041, China)

Abstract:Landslide in lot No. D07 is typical basalt residual expansive soil Landslide. This document provides detailed analysis on the landslide cause(s) according to the slope structure and relevant deformation destruction characteristics, and determines that the landslide failure mode is a retrogressive landslide. This document also contains relevant analysis on the landslide stability by means of geological analysis and quantitative evaluation method, and concludes that the landslide is in under-stable state in natural conditions and will be unstable in rainstorm, earthquake or other adverse conditions. And then, it provides reasonable suggestions on landslide remediation based on the analysis mentioned above in the last section of this document.

Key words：Basalt Residual Expansive Soil; Landslide; cause analysis; stability calculation

文章编号：1006-4362(2016)02-0026-05

收稿日期：2016-01-06改回日期：2016-03-08

中图分类号：P642.22

文献标识码：A

作者简介：刘晶晶(1981-)，女，辽宁人，高级工程师，主要从事岩土工程勘察、设计及地质环境稳定性等方面的科研工作。