江西井冈山市乌石头山滑坡形成机制及稳定性研究

王 凯，，杨玉琼，高 章

(1.江西省地质工程(集团)公司，南昌 330029;2.赣中南地质矿产勘查研究院，南昌 330029)

地质灾害种类繁多，在各种地质灾害中，滑坡作为最常见且对生命财产损害最大的地质灾害类型，在地质灾害的研究中一直处于主导地位[1-2]。尤其自改革开放以来，随着经济建设的快速发展，对自然环境的影响越来越大，滑坡地质灾害越来越频发，相关报道研究也成了热点[3-9]。

通过对江西井冈山鹅岭乡神源村乌石头山滑坡的实地调查及研究，较为深入地探讨了该滑坡的成因及坡体的稳定性，对小型牵引式土质滑坡的研究具有一定的指导意义，此外还为指导防灾提供了理论基础。

1 区域地质环境条件

图1 滑坡区地形地质图 Fig.1 Topographic and geological map of landslide area

2 滑坡发育特点与过程

2.1 滑坡规模

乌石头山滑坡体横向宽40 m，纵向长20 m，厚度约1.5 m，体积约1 200 m3，为一小型滑坡。滑坡现状见图2及图3。

图2 滑坡隐患体全景Fig.2 Panorama of landslide hazard

图3 拉张裂隙Fig.3 Tensile fracture

2.2 滑坡体形态特征

滑坡体近似扇形向西展开，滑至公路旁空旷处，为滑坡前缘边界。滑坡后缘以拉张裂隙为界，滑坡两侧形成陡坎，与周边未滑坡体的界线明显，滑坡后壁陡直，坡度大于60°；滑坡体的后缘发育有多条不规则裂缝，裂缝长0.2～15 m不等，缝宽10～30 cm，走向南东，并下挫形成台坎，下挫高差25～100 cm，滑坡前缘也出现多条扇形或沟状裂隙，平面上呈圆弧状，延展性较好，多条小裂缝形成该主裂缝 ，横向裂缝上下土体下挫明显，下挫高度0.5～1.5 m不等；隐患体前缘地面标高261.5 m，后缘上方弧形拉裂缝(后缘)处标高约283.0 m，相对高差27.8 m，隐患体主滑动方向225°，平面形态呈“扇形”，隐患体纵向长约45 m，前缘宽约120 m，滑坡隐患体平均厚度约4.0 m，隐患体体积约2.16万m3，为小型牵引式土质滑坡。

2.3 滑坡体结构及物质组成

滑体：主要由全风化花岗岩(含顶部薄层残坡积)组成，褐、间夹白色，岩裂隙较发育，强风化—全风化，呈砂土状，松散，含有少许碎石，以次棱角状为主。

滑带：滑带总体呈后部薄—中部厚—前部薄的特征，总体厚约0.5 m，为全风化与强风化花岗岩接触带，主要为砂石土，砂状为主，松散，遇水易软化。

滑床：主要为加里东期第三阶段第一次细粒斑状黑云母强风化花岗岩构成，风化强烈，裂隙发育，滑床以折线型为主，下部为中风化花岗岩。滑坡体滑床主要为岩石风化强烈。总体来讲，滑床的组成物质相对于上部岩体性质较好，透水性能较差，为相对隔水层。

剪出口：滑坡体剪出口为坡脚，主要由第四系残坡积物及全风化花岗岩组成。

3 滑坡形成机制

乌石头山滑坡的成因与岩土体性质、地形地貌条件、降雨及人工活动密切相关。

1)岩土体性质：坡体主要由全风化花岗岩层及第四系残坡积层组成，因组成物质结构松散，地表水易于渗入，坡体在地下水浸泡作用下，抗剪强度降低。

2)地形地貌条件：该滑坡位于侵蚀构造低山地形，原始山坡坡度一般约为25°～65°，局部为65°以上。较长、较陡地形为滑坡体的发生提供了有利条件。

3)降雨：本滑坡发生时，当地正值雨季，连续不断的降雨成为滑坡发生的直接诱因。地表雨水渗透进入边坡后，一是增大了岩土体内孔隙水压力，从而导致坡体的下滑能力也加大；二是地表雨水使坡体产生一定浮力，随着坡体自重变小，抗滑摩擦阻力随之变小，从而加速坡体的下滑。此外，下渗水软化岩土体，使岩土体的抗剪强度减小，这些均导致了滑坡的形成。

4)人工活动：根据调查分析，滑坡前缘因取土开挖形成了较为高陡的人工切坡，切坡高度约1.5～5 m，切坡坡度60°～85°，切坡一定程度上破坏了山体的自然平衡状态，滑坡的形成与切坡有一定的关系。

综上所述：该滑坡为一小型牵引式土质滑坡，总体积约1.08×104m3。产生主要原因有：1)暴雨时，雨水下渗至全风化与强风化花岗岩接触带，使土体软化，抗剪强度降低；2)滑坡坡脚切坡，产生临空面，导致坡体坡度变大，使原斜坡不稳定。3)原始地形(顺坡、高陡)与地层构造(节理裂隙发育、岩石较破碎)为滑坡的形成提供了地质基础和物质基础。

4 滑坡稳定性评价

4.1 滑坡定性分析

该滑坡隐患体已发生了1次滑动，方量约1 200 m3。在应急人工清坡后，表层残坡积层(粉质黏土)基本清除，仅在顶部及山体两侧残留有0.5～2 m粉质黏土层。滑坡隐患体现状坡面大部分以裸露全风化花岗岩为主，切坡高、陡倾，风化体呈砂状，岩体较为破碎，结构较为疏松，岩土体内部的黏聚力差，抗剪强度低，加之大气降水及地表水的渗入，坡面多处已经发生了小土溜或崩滑现象，横向裂缝、纵向沟状裂隙发育，在极端天气下极有可能再次发生滑坡。

4.2 滑坡定量分析

4.2.1 计算参数确定

滑坡体现状为全风化层滑动，该层呈砂土状，无法采取土样进行力学测试。因此，对于其天然状态参数参考残坡积层测试结果，饱和状态下强度指标则采用反演分析计算所求得，反分析工况为坡体自重+50年一遇暴雨，滑坡稳定系数取值K=1.30。滑带土介于全风化和强风化花岗岩接触带之间，该层结构极为松散，粘结性表现差，其力学性质饱和抗剪强度须考虑碎石含量、大气降水及地表水渗透对其参数的影响，结合室内试验数据，最终确定饱和抗剪强度：C= 4.0 kPa，φ= 24.5°。

4.2.2 计算方法

根据滑坡特性，选用传递系数法分析其稳定性较为适宜，计算公式：

(1)

式中：ψj—传递系数；Fs—边坡稳定性系数；Ti—第i计算条块滑体下滑力，kN/m；Ri—第i计算条块滑体抗滑力， kN/m。

4.2.3 荷载及计算工况

本次计算荷载主要考虑坡体自重及暴雨，分别计算工况1——坡体自重和工况2——坡体自重+50年一遇暴雨两种工况。

4.2.4 计算结果

本次选取了最具代表的剖面(图4)，在自重及饱和状态下分别进行验算，详见表1、表2。

图4 乌石头山滑坡典型剖面Fig.4 Typical section of Wushitoushan landslide

表1 剖面自重状态下稳定系数计算表

Table 1 Calculation table of section dead weight state stability coefficient

条块编号条块面积/m2滑面长度/m块段面积/m2C/kPaΦ/(°)条块重度/(kN·m-3)本段总剩余阻滑力/kN本段总剩余下滑推力/kN本段稳定系数145.00 12.30 28.20 13.725.2589.38 364.620 416.75 0.875225.00 24.50 77.40 13.725.21 617.66 1 309.491 1 008.20 1.299318.00 9.90 22.80 13.725.2476.52 1 573.523 1 090.12 1.440稳定系数:1.44,较稳定

表2 剖面饱和状态下稳定系数计算表

以上计算结果分析可知：剖面在工况1下稳定系数为1.44(>1.15)，滑坡隐患体整体处于较为稳定的状态；剖面在工况2下稳定系数为1.03(<1.15)，滑坡隐患体处于欠稳定状态。

4.3 滑坡发展趋势及危害性

滑坡隐患体已发生了1次滑动，方量约1 200 m3。相关组织单位对滑坡体做了清除，此外还对坡面采取了应急削方处理，致使坡面整体坡度下降，并形成2～3级坡，中间位置设置有台阶。对滑坡隐患体稳定性结果显示：在极端天气下，滑坡隐患体极有可能再次发生滑坡。

滑坡坡下右侧为村庄以及神源村集市，每日除黄石组人员外，另有周边临近乡村人员聚集，若隐患体再次发生滑坡，将威胁周边村民的生命财产安全。

5 结论

1)乌石头山滑坡体的方量约1 200 m3，滑体主要为残坡积物及松散状全风化花岗岩，属于小型牵引式土质滑坡；

2)乌石头山滑坡的主要诱因主要有四个，即：滑坡体的岩土体性质、区内的地形地貌条件、降雨及人工活动；

3)通过对滑坡隐患体定量分析：仅考虑坡体自重情况下，坡体稳定系数为1.44(>1.15)，滑坡隐患体呈较为稳定状态；若考虑坡体自重+暴雨共同影响，坡体的稳定系数为1.03(<1.15)，滑坡隐患体处于欠稳定状态。在极端暴雨天气下，滑坡隐患体将再次发生滑塌；

4)鉴于滑坡在极端暴雨天气下欠稳定，将直接对周边村民的生命财产安全产生威胁。为此，建议加强对滑坡隐患体的变形监测，且采用一定的工程、复绿措施进行防治。