滇东北某滑坡变形特征分析

2019-02-11杨正东许汉华刘文连槐以高秦勇光

中国锰业 2019年6期

杨正东，许汉华，刘文连，魏博，毛勇，槐以高，秦勇光

(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南昆明 650051)

0 前言

滑坡是发生在山区的常见的地质灾害之一，云南省地质灾害频发，严重制约了当地经济社会的发展。在前人从事滑坡工作的科研工作者、勘察设计工程师等从业者的不懈努力下，对滑坡地质灾害稳定性分析及对应治理工程已形成较为系统、全面的方法体系，稳定性评价方法治理技术、工艺已通过具体工程实践论证[1]。

随着我国大量基础设计建设实施及对环境破坏恢复治理的重视，滑坡稳定性分析及治理研究取得较大进展，国内外学者结合现代技术手段对滑坡的成因机理、失稳机制、稳定性评价、防治对策等方面深入研究，成果喜人。许强对典型灾难性滑坡进行现场调查，针对每个滑坡的野外特征，重点从滑坡过程、滑坡变形特征、滑坡成因机理及滑坡稳定性评价和防治对策等角度，对各种类型滑坡进行了科学系统地研究[2]。许冲等人通过野外现场调查的方法并结合震后遥感影像解译，共解译出48 007个滑坡，应用GIS技术，建立了汶川地震诱发滑坡灾害因子、相关地形地质空间数据库[3]，并利用 GIS 结合确定性系数分析方法对地层、岩性、断裂、宏观震中、地震烈度、地表破裂调查点、地形坡度、坡向、顺坡向曲率、高程、水系与公路等多个汶川大地震诱发形成滑坡的影响因子进行分析，确定了每个因子触发地震滑坡发生的数值区间[4]。而边坡滑坡的稳定性研究由定性向定量方向研究成为一种新的趋势。目前，定量数值分析研究促进了边坡稳定性评价的研究，从二维到三维图形、平面到立体空间可视化之间的转换发展。当前，数值分析以有限元法、块体理论为主，同时结合离散元法进行演算，此外，FLAC法也多有涉及[5]。这几种算法中，应用于边坡滑坡研究最早的应是有限元法。目前，有限元法己经开发出了多个三维数值模拟分析系统，可以用来解决弹性和弹塑性、粘弹性和粘塑性等研究难点[6]。

1 区域概况

滇东北某滑坡驻地距县城45 km，金沙江绕边缘17.5 km。该滑坡前后缘较侧缘清晰，两侧由于农耕活动，局部地段已被破坏。整体呈东西向展布，滑坡坡向260(°)。依据上述圈定的边界条件，滑坡平面形状呈不规则“圈椅形”状，长约175～230 m，轴向长约145～205 m，平面面积约34 812 m2，最大相对高差约60 m。地形坡度10(°)～15(°)，坡面广泛分布滑坡堆积层及坡洪积层，下伏基岩志留系下统龙马溪组(S1l)薄层砂质泥岩，岩层产状为270(°)∠11(°)。推测可能滑动面(带)为含粉质黏土角砾与下伏志留系下统龙马溪组(S1l)薄层砂质泥岩的接触面。目前，从坡体变形特征分析，天然状态下，总体稳定，滑动面(带)尚未形成及贯通，滑坡的变形主要表现在坡体后缘建筑及水池开裂，中间部分建筑开裂，靠前缘滑移变形形成错坎及前缘无支挡结构局部坍塌。在不利因素的综合影响下，该滑坡可能产生整体剧滑，将直接威胁到滑坡体上及下方的乡村道路、耕地、通信电力设施、居民房及人的生命财产安全。

2 滑坡边界、形态、规模特征

滇东北某滑坡滑坡地质灾害位于斜坡地带，根据工程地质测绘、地形地貌条件结合滑坡变形迹象初步判断该滑坡处于蠕动变形阶段，未形成贯通性连续滑移面，稳定性随旱雨季节变化而变化，在不利条件下，有可能发生危及人民财产安全的滑坡。滑坡后缘位于进村道路(截排水沟以东)东侧缓坡与陡坎交接地带，地形陡缓交界位置，地形标高1 040～1 043 m一带。有1栋住宅位于滑坡后缘，该建筑的墙壁及地面开裂较为明显，房屋南侧的蓄水池开裂漏水。主要变形迹象为蓄水池、房屋开裂及形成自然陡坎(见图1)。

图1 滑坡后缘水池开裂

滑坡前缘位于冲沟2东侧沟壁一带，地形标高985.0～1 000.0 m，变形迹象主要为沟壁局部坍滑、沟壁有多处渗水点及靠前缘坡体上滑移变形形成错坎(见图2)。

北侧界限位于冲沟1附近，基本与冲沟1重合，现状条件下未见明显的地表变形迹象。雨季时，会形成大小不一的地面裂缝及小错坎，但由于耕地原因，边界附近形成的裂隙多被掩埋；小错坎位于冲沟附近形成了冲沟壁，位于耕地范围内的多被农耕活动改变原状。由于农耕活动的强烈，探井揭露周界特征不明显，仅部分探井壁可见延伸较短的裂缝(见图3)。

图2 滑坡变形形成的错坎

图3 滑坡北侧边界探井揭露的裂缝

南侧界限位于冲沟2以北段，其中靠东段在进村道路上方有一坍滑体T3，现坍滑体多被清除，仅在坡体上有少量残留；靠中段为标高相对较低的农田，存在0.5～1.0 m的错坎，自然状态下的错坎一般为0.2～0.5 m，由于便于耕地，局部位置人为对错坎进行改造；该段探井揭露较浅位置土体较为饱和，并有少量的渗水现象；靠西段自然形成0.5～1.5 m的错坎，错坎壁有少量杂草丛生(见图4)。

3 滑坡地表变形迹象

滇东北某滑坡地表变形迹象主要表现为拉张裂缝、坍滑、错坎为主；现状可见后缘的蓄水池、房屋开裂，前缘的冲沟壁坍滑，两侧边界局部形成的裂缝及错坎，坡体中部滑移形成的错坎及滑移变形造成房屋开裂。雨季过后在坡体上会出现大小不一的裂缝，由于农耕活动的破坏，该部分的裂缝在调查期间未见。目前整体滑坡范围内的变形主要以块段坡面蠕滑为主，部分地段坡面变形不明显。

图4 滑坡南侧西段边界的错坎

滑坡前缘发育有两个小型坍滑体(T1、T2)，其中坍滑体T1坍塌面积约13 m2，坍滑体T2坍塌面积约57 m2，地形坡度25(°)～35(°)，上部陡下部稍缓，坍滑体周界较清楚，上窄下宽呈舌状，坍滑体后壁高约0.5～1.0 m，滑块后缘为边坡上部陡缓交界，坍滑体推测厚度1～2.5 m，主要为第四系含粉质黏土角砾。由于透水性较好，整体结构松散，该两处坍滑体下方无支挡结构，直接坍滑至冲沟2内，被冲沟2内的水流带走形成临空面。

滑坡东侧发育有一个小型坍滑体(T3)，坍塌面积约50 m2，地形坡度25(°)～35(°)，上部陡下部稍缓，坍滑体周界较清楚，上窄下宽呈舌状，坍滑体后壁高约0.5～1.0 m，滑块后缘为边坡上部陡缓交界。坍滑体推测厚度0.5～1.5 m，主要为第四系含粉质黏土角砾，由于透水性较好，整体结构松散，该坍滑体下方无支挡结构，直接坍滑至进村道路上。

雨季过后，在坡面及两侧边界位置会出现长1～6 m，深0.2～0.5 m，宽3～10 cm的裂缝。由于该区域均为耕地，受农耕活动影响，地面裂缝均被破坏；在滑坡靠近前缘位置，可见由于局部滑移变形形成的错坎，错坎高约0.2～0.5 m，现状被村民用块石围挡；滑坡两侧边界局部位置形成错坎，一般高约0.5～1.0 m，局部位置可达1.5 m。滑坡后缘建筑及水池位置有几条较为明显的裂缝，主要表现为拉张裂缝，宽约3～8 cm，深约10～40 cm。水池位置的裂缝由于农耕活动，大部分地段已被破坏，不能查明其延伸长度；位于住宅里的裂缝，延伸长度约12 m。结合地层情况分析，裂缝及错坎主要由局部位置的滑移变形引起。另位于滑坡两侧边界的裂缝大部分由于农耕活动被破坏，局部位置在探井开挖后在井侧壁可见有裂缝。

4 地层岩性与软弱结构面

滇东北某滑坡体物质组成以含粉质黏土角砾为主，下伏基岩为志留系下统龙马溪组薄层砂质泥岩，岩层产状为270(°)∠11(°)，坡面与岩层面的倾向基本一直，坡面与岩层面呈小角度斜交。滑坡软弱结构面主要为土层与基岩接触面，滑坡堆积层含粉质黏土角砾与下伏志留系下统龙马溪组薄层砂质泥岩的岩性差异分界面。天然状态下，滑坡处于稳定状态。大量地表水进入坡体增加坡体荷载，易成为不稳定体。

由于该区坡体上布有厚度不均的滑坡堆积层，斜坡上覆土体与下伏基岩分界面在降雨、地表水下渗后，易将该接触面浸润软化形成软弱滑动面，产生滑坡。综合分析，主要不利结构面为岩土层分界面，以该结构面为潜在滑面考虑。

5 数值计算与分析

5.1 计算模型与计算工况

计算模型与工况的确定，依据滑坡所处环境的实际情况，研究区揭露地层主要为上覆第四系含粉质黏土角砾、下伏志留系下统龙马溪组(S1l)薄层砂质泥岩，在该两层岩土层界限形成软弱结构面，上覆土层可能沿该软弱结构面发生滑移。计算工况按3种情况计算：1)工况Ⅰ：自重+地下水(天然状况)；2)工况Ⅱ：自重+暴雨(坡体全部饱水)；3)工况Ⅲ：自重+地震。