岳阳市珞珈山滑坡稳定性分析评价

2019-12-26李常辉谢继明张伏泉

世界有色金属 2019年20期

关键词：滑带滑面滑体

李常辉，谢继明，张伏泉

（湖南省煤田地质局第六勘探队，湘潭，411100）

1 地质环境条件

珞珈山滑坡位于岳阳市岳阳楼区（南湖新区）月山管理处圣安社区珞珈山，地理坐标东经 113°04′55″，北纬29°20′00″，距岳阳市区约3km。

1.1 气象水文

区内多年平均降雨量 1331.6mm，年最大降雨量2336.5mm（1954 年），日最大降雨量 246.1mm（1954年6月16日），时最大降雨量90mm/h（2002年7月22日6-7时），全年约45%的降雨集中在4～7月[1]。

1.2 地形地貌

勘查区地处洞庭湖平原东部，总体地势北高南低，为剥蚀侵蚀低丘陵地貌，海拔标高50～103m，地形坡度20°～35°。

1.3 地层岩性

勘查区内揭露地层有第四系中更新统、震旦系上统灯影组。

第四系中更新统（Qp），位于在勘查区内连续分布，厚薄不均，包含人工杂填土、残坡积层。人工杂填土主要分布在勘查区万佛塔四周，厚度最大为3.0m。残坡积层以含碎石粉质粘土为主，局部分布少量碎石土；多呈可塑状，硬塑状次之，局部软塑状分布，碎石成分为硅质岩，含量为10%～45%，粒径5～35mm，棱角状或次棱角状。

震旦系灯影组（Zdy），出露于滑体西侧冲沟中，为青灰色、暗灰色硅质岩，局部含石英脉，薄～中厚层状，裂隙发育，产状为290°∠65°。强风化层厚度为1.5～11.5m，大多呈粉粒结构，局部呈岩屑，岩质软，遇水易软化、风干即崩解。

1.4 地质构造、新构造运动与地震

勘查区及附近区域无大的断层通过；新构造运动较为强烈，所在岳阳楼区以抬升作用为主；据《中国地震动参数区划图（GB18306—2015）》，该区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期值为0.35s，属弱震区。

1.5 水文地质条件

地下水主要为滑坡堆积及残坡积层孔隙潜水，含水介质由第四系粉质粘土及硅质岩全风化层、强风化层组成，含水介质的物质组成、结构特征、厚度变化等决定了滑体的透水性和富水性不均。

滑体处于山坳中，上部万佛塔地势较高，滑体坡面裂隙发育、植被茂密、地表径流条件差，有利于大气降水直接渗入滑体，地下水渗入滑体由于滑体堆积、残坡积层厚度较大，土体结构松散，有利于地下水渗入，向滑体前缘径流、排泄。

本次勘查施工钻孔中，多数钻孔见到地下水（非暴雨期），PH值7.29。依据规范，勘查区内地下水对混凝土、钢结构具微腐蚀性。

1.6 人类工程活动

近年来，在滑体后缘上部、滑体中后缘、滑体前缘增加了建筑物，修建过程中对滑体局部进行坡体开挖、平整，人类工程活动较强烈。

2 滑坡发育特征

2.1 边界、规模、形态特征

依据工程地质测绘、勘查资料，滑坡后缘位于凉亭之间的拉张裂缝处、前缘剪出口位于斜坡底部已修挡土墙之下，两侧以冲沟以及药师殿房屋开裂、圣安寺围墙开裂、地表裂缝等变形为边界，划定滑坡周界、圈定范围（如图1）。平面形态呈圈椅状，剖面形态为前缘陡、中部缓、后缘陡，整体地形坡度较陡为30°～35°。后缘高程90.0～100.0m，前缘高程 50.0～55.0m，相对高差 35.0～50.0m。滑体最大宽约150m，最长约70m，厚3.0～8.5m、平均厚5.75m，面积约1.05万m2，体积约6.038万m3，规模等级为小型。主滑方向345°，为浅层土质折线形滑坡。

2.2 滑坡物质特征

2.2.1 滑体物质特征

根据坡体不同的物质组成及结构特征，划分为两层：上层以碎石土为主，下层以含碎石的粉质粘土为主。两层岩土体在空间上分布极不均匀，厚度变化较大。

（1）上层土体：分布在滑体表层的0～4.0m深度范围内，为未完全风化硅质岩碎石土。碎石大小混杂，棱角状、次棱角状为主，粒径5～100mm，中等偏强风化；碎石间充填粉质粘土，土质稍密实。碎石含量10%～45%。

（2）下层：分布滑体0～8.5m深度范围内，主要为含碎石粉质粘土，碎石含量2%～10%，次棱角状，直径均小于4cm；粉质粘土，多呈可塑状或硬塑，中等偏密实，个别为软塑。

2.2.2 滑带土

根据调查和本次勘探资料，只有前缘施工的ZK3、ZK5、ZK7比较明显的显示出滑带的存在，ZK3显示滑带深度为5.9～8.5m，ZK5显示滑带深度为3.5～6.1m，ZK7显示滑带深度为4.0～5.2m。滑带土体为含碎石粉质粘土，碎石含量、粒径明显小于上层土体，含水量明显大于上层土体，呈软塑状。钻孔ZK3、ZK5、ZK7揭露基岩面（强风化顶面）分别在埋深8.5m、6.1m、5.2m处，故5.2～8.5m范围内存在滑动面，也说明此处为岩土接触面滑动的滑坡。岩土力学性质详见表1[1]。

表1 滑带土（Qdel）岩土力学性质成果统计表

2.2.3 滑床

据勘查各钻孔揭露基岩分析，滑床为震旦系灯影组硅质岩。岩土力学性质详见表2。

表2 硅质岩岩石力学性质统计表

2.3 滑坡变形发育过程及特征

据调查，滑坡第一次局部滑动由大暴雨诱发，导致挡墙西侧部分损坏，后缘陡坎清晰可见。第二次局部滑动滑体中部发生滑塌。目前野外能看到的裂隙、裂缝均发生在近10年之内，且在不断的变宽变长。滑坡一直处在持续变形活动阶段，主要表现在地面拉裂、局部崩滑、蠕动等方面。

裂缝主要分布于滑体东侧及滑体中部，呈弧形或折线展布。滑体中、后部，因坡体蠕滑产生拉张裂隙，前缘剪出口有新产生的鼓张裂隙。剪切裂缝2处、拉张裂缝3处、鼓胀裂隙4处，裂缝宽0.5～6cm[1]。中部能发现树龄稍大的马刀树，；区内滑塌产生的垂直滑移最大距离4.2m，加剧了滑体的不稳定性。

2.4 滑坡变形破坏模式及形成机制

2.4.1 变形破坏模式

滑体表面波状起伏，滑体后部与滑动方向直交的裂缝发育，切割角度大、呈压性，按照滑坡受力状态分析，属于推移式滑坡。

2.4.2 形成机制

珞珈山滑坡变形表现在三大方面：（1）滑体整体蠕滑导致滑体上建筑墙体开裂、蓄水池开裂漏水、挡土墙下部前缘剪出口出现裂缝；（2）局部滑塌导致滑体后缘出现更多临空陡坎、植被倾倒；（3）滑体局部鼓胀凸起导致护坡片石破坏、沿山台阶损坏。

图1 珞珈山滑坡勘查平面示意图

图2 1-1＇剖面示意图

表3 稳定性计算工况、荷载组合

图3 折线滑动法模型及条块划分图（折线形滑动面）

形成原因：（1）人类开挖坡脚形成的临空面、坡面自然侵蚀形成多个台阶陡坎，增加了坡体的不稳定性；（2）降雨导致滑体重量增加、岩土体抗剪参数降低，使得滑坡稳定性降低。其形成过程总体可划分为蠕滑～拉裂～滑塌。

3 稳定性分析及预测

3.1 稳定性宏观分析

滑体变形已有多年，目前处在缓慢变形阶段，局部处于变形加速阶段。上部为含碎石粉质粘土层，大气降水易于快速下渗，土体易于饱和，抗剪能力显著下降。区内水体富集、运移，极易形成软弱滑带，在暴雨等因素作用下，加剧变形，滑坡体可能发生更大的滑移，威胁滑坡体下方居民生命、财产安全。

3.2 稳定性极限平衡法分析

3.2.1 计算剖面的确定

本次在滑体上布置 1-1＇、2-2＇、3-3＇三条勘查剖面（见图1、图2），获取了基础数据作稳定性计算分析。

3.2.2 计算工况及荷载组合

（1）滑体自重：非降雨工况下，地下水位以上采用天然重度，地下水位以下采用饱和重度；降雨工况下，应考虑雨水入渗对滑坡体自重的影响，入渗范围内按饱和重度计算，入渗范围以下及地下水位以上仍采用天然重度，入渗深度视当地降雨强度、土体入渗系数和渗透系数确定。区内滑体土松散，雨水易于入渗，地下水位抬升，滑体侵润面以上采用天然重度，侵润面以下采用饱和重度，滑面抗滑强度采用饱和抗剪强度[2]。

（2）地表荷载：区内滑体表层未见大的堆载，地表荷载不予考虑。

（3）水压力：包含静水压力、动水压力和浮托力。

（4）地震荷载：区内地震基本烈度为 VI 度，属弱震区，可不计入地震力[3]。且地震荷载属于偶然因素，发生的概率极小，本次滑坡稳定性计算未考虑地震荷载。

参照规范[4]，滑坡稳定性计算工况、荷载组合及抗滑稳定安全系数如表3：

3.2.3 计算方法

折线行滑面采用传递系数法计算：

依据《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T 0218—2006）中土质滑坡极限平衡理论，滑坡的稳定系数及传递系法计算滑坡剩余下滑推力如下：

（1）滑坡稳定系数Kf计算：

（2）滑坡推力计算

采用传递系数法计算，由于滑坡区内无地下水，因此滑坡推力计算时不考虑地下水作用，计算公式如下：

其中：

3.2.4 计算参数

滑面抗剪强度指标根据室内试验、反演分析、工程类比及参考地区经验等综合确定。

（1）室内试验

通过样品测试得出滑体土、滑带土天然、饱和状态粘聚力C值、内摩擦角φ值，如下表4所示。

（2）反演分析

根据滑坡稳定状态，假设稳定系数及滑面、荷载等条件，反算滑面的岩土抗剪强度参数。当荷载条件、滑面抗剪强度参数与滑坡的实际情况一致时，边坡的理论最小稳定系数接近于1；相对应的最危险滑面，与滑坡的实际滑面一致。

该滑坡局部曾发生滑移，勘查期间整体处于基本稳定状态，在暴雨工况下，可能进入变形失稳状态。

反演分析选取1-1＇作计算剖面，稳定系数取Fs=1.15，采用图解法反算，依次取C=0、φ=0，分别反求φ、C值，在C～φ坐标图上求出直线，反演结果取值。当 φ=0 时，求得 C=70.813kPa；当 C=0时，求得φ=30.54°。

反演公式如下：

内聚力：

内摩擦角：

（3）参数的综合取值

根据室内试验、反演分析、工程类比及参考地区经验，综合确定滑面抗剪强度指标 C、Φ 值及其它物理力学指标取值如下表5：

3.2.5 计算结果

滑坡各剖面稳定系数见表6。

根据《滑坡防治工程勘查规范》（DZ/T 0218—2006），对滑坡进行稳定性分析评价。经计算，该滑坡1-1＇在自然状态下为不稳定状态，在暴雨状态下为不稳定状态；剖面2-2＇、在自然状态下为稳定状态，在暴雨状态下为稳定状态，剖面3-3＇在自然状态下为基本稳定状态，在暴雨状态下为不稳定状态。因此该滑坡局部存在着安全隐患。