南江县窑厂坪滑坡稳定性分析及防治对策

张凡,易加强,黄杨荣，翟崇

(1.四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队，都江堰 611830；2.四川省华地建设工程有限责任公司，成都 610081)

南江县窑厂坪滑坡稳定性分析及防治对策

张凡1,易加强1,黄杨荣2，翟崇1

(1.四川省地质矿产勘查开发局四〇五地质队，都江堰 611830；2.四川省华地建设工程有限责任公司，成都 610081)

结合遥感影像，本文基于对窑厂坪滑坡物质组成、变形破坏特征的认识，采用室内物理力学实验、工程类比法对滑体、滑带的参数进行取值，进而对滑坡整体、各主要变形区的稳定性进行评价。在查明滑坡的基本特征、成因机制及其稳定性后，提出针对滑坡稳定性相应的防治对策。

滑坡;成因机制；稳定性；防治对策

1 滑坡概况

窑厂坪滑坡位于南江县高桥乡三星村。该滑坡发生于2011年9月18晚8时至9时左右，未造成人员伤亡，但160 a一遇的强降雨使得滑坡体上65户住户约275间房屋被毁，县级公路近600 m被阻断，前缘明江河道被堵塞。滑坡间接影响明江河上游高桥场镇商贸街、高桥小学和电厂河街前缘斜坡出现严重拉裂变形。

滑坡区属中切割构造侵蚀低山地貌区，总体地势南高北低。斜坡坡向337°～353°，平均坡度15°～20°，斜坡上部略陡，下部略缓。区内基岩产状330°～350°∠5°～16°；该滑坡平面形态呈不规则“舌状”，东侧以剪切形成的侧壁为界，西侧以基岩陡壁为界，后缘以拉张裂缝划分边界，滑坡体前缘滑覆堵塞明江河(图1)。据现场调查滑坡前缘横向宽度约580 m，纵向长度650 m，总方量302.85×104m3，为大型滑坡。

(资源来源：四川省国土资源厅、四川省地质调查院2011年

无人机航摄)

图1 滑坡区遥感影像图

现场踏勘滑坡前缘有滑覆堆积体，滑坡前缘、中部及后缘存在明显的变形破坏特征[1]。滑坡在运动速度、破坏程度、变形破坏方式以及滑坡结构存在一定差异，滑坡具有明显的分区特征(图2、表1)。

1.滑坡周界及主滑方向；2.变形分区界线；3. 白垩系城墙岩群剑门关组；4. 第四系残坡积物；5. 第四系崩坡积物；6. 滑坡剪出口；7.地层分界线；8. 第四系滑坡/崩塌堆积物；9第四系冲洪积物；10.剖面线

图2 滑坡分区图

2 滑坡体结构特征

采用钻孔、探井等工程对滑坡体进行勘查，查明中前部滑体多由表层松散堆积体和下部碎裂岩体等两层组成。滑体从纵向上滑坡中前部滑体厚度较大，横向上中部略薄而两侧较厚，平均厚度为14.9 m。对滑体土7组样品进行试验，滑体土天然重度19.94 kN/m3，饱和重度20.30 kN/m3。

窑厂坪滑坡控滑结构面主要为岩层中的软弱夹层、土岩接触面两类。ZK02号钻孔和TJ01号探井揭露的滑带则为紫红色泥质粉砂岩(图3)，即为软弱夹层；图4为前缘滑坡堆积体中发现的土体中差异滑动形成撞面和擦痕特征，即为土岩接触面。对滑带土进行物理力学试验，滑带土天然重度19.85 kN/m3，饱和重度20.35 kN/m3；天然状态C值19.8 kPa，φ值16.0°；饱和状态C值15.8 kPa，φ值14.2°。

该滑坡滑床主要为白垩系城墙岩群剑门关组(Kj)灰白色、紫红色砂岩与泥岩互层地层组成。滑床岩石结构较完整，风化程度较弱，前缘剪出口下方可见岩体结构完整，无明显滑动痕迹(图5～6)。

图3 探井揭露泥岩软弱夹层中发育的镜面和擦痕特征

图4 滑坡堆积体中土岩接触面发育的镜面和擦痕特征

图5 滑坡前缘西段剪出口下方滑床特征

图6 TJ05号井揭露的滑床基岩特征

3 滑坡稳定性评价计算

据现场勘查及访问吴家院子居民，滑坡已发生滑动，滑坡体上多处拉陷槽、拉裂缝、横向裂隙，滑坡发生了强烈的水平位移，且前缘有多股泉水冒出，滑覆堆积体阻塞交通，皆表明滑坡稳定性差。

斜坡稳定性评价方法可概括为过程机制分析法、工程类比法和理论计算法[2]。以下采用传递系数法、毕肖普法对滑坡稳定性进行评价。

3.1 计算模型与工况

3.1.1 计算模型

据《岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001)[3]、《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)[4]相关要求，及窑厂坪滑坡的基本特征，采用基于极限平衡理论的条分法和传递系数法计算滑坡的稳定系数和剩余下滑力。计算重点考虑了地下水的影响，考虑的荷载主要包括滑体重量、地震力和地下水渗透压力等。

计算模型主要根据各剖面钻孔、探井等工程控制，结合地质环境条件和滑坡变形破坏特征连出的滑面建立。

3.1.2 荷载组合及计算工况

据勘查成果，作用于滑坡体上的荷载有坡体自重、动水压力，且前文中提及持续降雨对滑坡稳定性影响较大，故重点考虑持续降雨及滑体饱水情况的影响，具体确定以下3种计算工况：

(1) 工况Ⅰ：坡体自重

按勘查时取得的现状资料评价，滑坡区地下水较丰富，现状条件下滑体处于1/3～1/2饱水状态，故计算和评价时考虑荷载为：自重+天然状态地下水。

(2) 工况Ⅱ：持续暴雨

地下水水位继续升高，滑体1/2～2/3饱水的情况进行计算和评价，考虑荷载组合为：自重+暴雨状态地下水。

(3) 工况Ⅲ：地震

考虑自重条件下发生地震，按现状条件叠加地震荷载进行计算和评价，考虑荷载组合为：自重+天然状态地下水+地震。

3.2 计算方法与参数选取

3.2.1 稳定性计算方法

滑坡滑面形态呈折线形，采用传递系数法对其稳定性进行定量分析计算。滑坡局部破裂面尚未贯通，据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)相关规定及滑坡体变形迹象及坡体结构特征，可将滑坡最后一条裂缝采用圆弧法搜索最危险滑面，评价其稳定性。

(1) 传递系数法

Ri=[Wicosαi-AWisinαi-Pwisin(αi-βi)]tanφi+CiLiPwi=γwhwiLicosαisinβi

ψj=cos(αi-αi+1)-sin(αi-αi+1)tgφi+1

Tn=Wisinαi+AWicosαi+Pwicos(αi-βi)

式中，Ri为第i条块的抗滑力；Ti为第i条块下滑力；ψi为第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数。

上式中，Wi为第i条块的重量(kN/m)；Ci为第i条块滑面内聚力(kPa)；φi为第i条块滑面内摩擦角(°)；Li为第i条块滑面长度(m)；αi为第i条块滑面倾角(°)；Pwi为第i条块的地下水渗透压力(kN/m)；γw为地下水重度(kN/m3)；hwi为第i条块地下水水位高度(m)；βi为第i条块地下水流向倾角(°)；A为地震加速度(g)；Kf为滑坡稳定系数。

(2) 简化毕肖普法

Kf=

3.2.2 计算剖面

滑坡变形具有明显的分区特征，不同变形区稳定性不尽相同，因而选取分别能表征Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个变形区的剖面1-1′、2-2′、4-4′对滑坡进行评价，选取3-3′剖面对滑坡整体进行稳定性评价。各剖面特征如图7所示，平面展布见图2。

图7 窑厂坪滑坡计算剖面

3.2.3 参数选取

据室内试验成果及参数反演、工程类比对滑体、滑带参数进行综合取值(滑体、滑带的物质组成及重度见第2节，力学参数见表2)。

表2 岩土体抗剪强度参数取值一览表

3.3 滑坡稳定性计算评述

(1) 滑坡整体稳定性

采用上述方法计算，结果(表3)表明滑坡在天然状态下稳定性系数为1.023～1.098，滑坡整体处于欠稳定或基本稳定状态。滑坡在暴雨条件为不稳定状态。

(2) 斜坡上部松散堆积体稳定性

在天然状态下，其稳定性系数为1.173～1.490，整体处于稳定状态。2-2′剖面(Ⅲ变形区)因原基覆面产状平缓且堆积体厚度较小，其稳定性最高；在持续暴雨条件下，其稳定性系数为0.998～1.455，除2-2′剖面则处基本稳定状态外，滑坡4-4′剖面(Ⅱ变形区)处不稳定状态，1-1′剖面(Ⅰ变形区)处欠稳定状态。

(3) 剪出口下滑坡堆积体的稳定性评价

有钻孔控制的前缘滑坡堆积体(剖面1-1′、2-2′)具有典型的代表性(据图7)，其本身大部分为饱水状态，故只对工况Ⅰ和工况Ⅲ等两种工况进行了计算。据计算结果(表3)，滑坡堆积体处于稳或基本稳定状态。

4 滑坡防治对策建议

4.1 滑坡防治思路

窑厂坪滑坡稳定性较差，在不利条件下发生滑移变形的危险性较大，且滑坡纵向长度大，滑面倾角较陡，其下滑力逐级向下累计，造成滑坡最终剩余下滑力均较大，滑体厚度也较大。这成为采用抗滑支挡工程治理滑坡的主要难点。针对以上特点，提出两点防治思路。

(1) 地质灾害预防与监测并行，保障生命财产安全。

(2) 采用以控制滑坡发育的地下水活动因素为主，结合采用滑坡加固，辅以地表排水工程的方法进行治理。

4.2 防治对策建议

4.2.1 地质灾害预防及监测

在对该滑坡区地质环境条件及变形特征作详细调查的基础上，做好地质灾害预防工作，作适时雨情、雨量监测预报，保证滑坡危险区范围内的居民、行人及前缘公路的通畅。

表3 滑坡稳定性计算结果一览表

4.2.2 工程治理措施

(1) 地表排水工程：通过截水沟将滑坡区外围汇水截排至滑坡区两侧的基岩冲沟，因滑坡区内土地整理尚未确定，滑坡内地表排水系统纳入土地整理工作完善。

(2) 地下排水工程：采用Y型地下排水廊道系统，阻断滑坡区中下段地下水径流途径，消除滑面下段基岩风化裂隙水的活动，达到增加滑坡稳定性和减小滑坡推力的作用。

(3) 抗滑支挡工程：通过地下排水工程，滑坡推力减小，因而采用一排桩进行抗滑支挡，保证滑坡的稳定。

(4) 公路边坡防护工程：对支挡部位以下不稳定岩土体进行清方处理，对滑坡区东段公路内侧的滑坡堆积体采用削坡辅以挡墙的方案进行治理，避免其发生局部滑塌，危及公路交通安全。

(5) 分级支挡工程：在推力较小、滑体厚度较薄的部位设置一排抗滑桩，既可减小传递到滑坡前缘的剩余下滑力，也可防止后侧陡斜坡区滑体的次级剪出。然后于前缘设置一排抗滑桩以达到滑坡治理的目的。

(6) 锚固工程：利用滑坡前缘地形较陡而滑面较缓的条件，采用框架锚索进行锚固治理。既能达到治理滑坡的目的，也起到公路边坡防护的目的。

5 结语

(1) 滑体由表层松散堆积体和下部碎裂岩体等两层组成，滑带为紫红色泥质粉砂岩。滑坡堆积体中土岩接触面可见明显的滑动特征。

(2) 滑坡整体天然条件下处于欠稳定或基本稳定状态；在持续暴雨条件下滑坡处于不稳定状态。

(3) 滑坡体包括4处不同特征的变形区，不同变形区的变形特征与滑坡稳定性不尽相同。Ⅲ变形区因原基覆面产状平缓且堆积体厚度较小，其稳定性最高。在持续暴雨条件下，滑坡4-4′剖面(Ⅱ变形区)处于不稳定状态，1-1′剖面(Ⅰ变形区)处欠稳定状态。

(4) 就滑坡体防治对策而言，需加强对地质灾害的预防、监测，同时采取必要的地表地下排水、抗滑支挡、锚固工程等治理措施。

[1] 易加强,黄杨荣,张凡.窑厂坪滑坡变形破坏特征及其形成机制分析[J].地质灾害与环境保护, 2016,27(1):3-7.

[2] 黄润秋,许强,陶连金，等.工程地质分析原理[M].中国地质出版社, 2008.317-324.

[3] 中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范(GB 50021-2001)[S].2001.

[4] 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.

STABILITY ANALYSIS AND PREVENTION MEASURES OF YAOCHANGPING LANDSLIDE, NANJIANG COUNTY

ZHANG Fan1, YI Jia-qiang1, HUANG Yang-rong2,ZHAI Chong1

(1.Sichuan Geology and Mineral Exploration and Development Bureau of 405 geological team,Dujiangyan 611830,China; 2.Sichuan Huadi construction engineering co., LTD.,Chengdu 610081,China)

Combined with remote sensing image, the landslide material composition, deformation and failure characteristics of Yaochangping landslide have been researched to a certain extent. Based on Laboratory physical mechanics experiment, engineering analogy method and those understanding, the parameters of the slip zone were determined. Then the stability of landslide body and every deformation zone of it can be evaluated. Considering the basic characteristics, genetic mechanism and stability of it, the corresponding prevention measures was put forward finally.

landslide; genetic mechanism; stability; prevention measures

1006-4362(2017)02-0001-05

2017-01-06 改回日期： 2017-02-17

四川省国土资源厅项目“南江县高桥乡三星村窑厂坪滑坡应急勘查”资助，任务书编号：川国土资函[2011]1630号

P642.22

A

张凡(1990- )，男，助理工程师，主要从事水工环方面的科研及生产工作。E-mail：1025980347@qq.com