贵州省印江县赵家坝浅层滑坡成因机制分析

2020-03-22刘秀云

建材与装饰 2020年5期

刘秀云刘斌秦龙

（武汉华璟天土木工程有限公司武汉湖北 430000）

0 引言

赵家坝滑坡位于贵州省印江县，2016年7月，受强降雨的影响，该斜坡发生局部滑坡，几乎液化的滑体迅速从房屋间空间延伸至50m外的路面。经过清理，部分土体仍堆积在原坡面上，成为潜在滑坡的一部分。潜在滑坡体的体积约为1800方，根据稳定性分析，该潜在滑坡处于欠稳定状态，在20年一遇的暴雨工况下，可能会发生再次滑动，直接威胁着滑坡前缘赵家坝组5户居民的生命和财产安全。分析该滑坡形成机制来有效预防类似潜在滑坡的发生。

1 滑坡区概况

1.1 地质构造

研究区附近未发现明显褶皱和断裂地质构造，受区域构造影响，岩层节理裂隙发育，可见两组优势裂隙 L1：340°∠87°，长度约为 1～2m，节理缝宽 0.1～0.5cm，密度为 5 条/m；L2：48°∠58°，长度约为 1～2m，节理缝宽0.1～0.5cm，密度为4条/m。

研究区地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防烈度为Ⅵ度，区域地壳稳定性较好，受地震影响较小。

1.2 地形地貌

研究区为中低山侵蚀剥蚀地貌，发育于斜坡中上部，坡脚海拔约591m，坡顶海拔约651m，高差约60m，斜坡整体坡度约30°～45°，第四系覆盖层厚度约为2～4m，多为农田覆盖。

1.3 气象水文

印江县属于亚热带湿润季风气候区，雨量充沛，年降雨量约为1100mm，降雨主要发生在5-8月，占全年降水量的82.35%

1.4 地层岩性

研究区出露地层由新至老为第四系（Q4el+d）l残坡积层、志留系中统石牛栏组（S2sh）灰岩。

第四系（Q4el+d）l：黄褐色粉质粘土，呈可塑状，稍湿，主要由粘性土组成，含少量植物根系和碎石，其中碎石含量约10%～20%，粒径0.1～1.5cm，碎石岩性主要为强风化灰岩。

志留系中统石牛栏组（S2sh）：浅灰色灰岩，为浅海陆棚相沉积。岩层产状264°∠40°，根据钻孔资料显示，该处岩溶不发育。出露基岩面风化较强烈，溶蚀作用较为明显。

1.5 地下水位

该处地下水位位于坡面以下2～3m，在暴雨工况下，地下水位的高度会相应的升高。野外调查发现，坡体底部有1处泉眼，现已被人工砌筑为水池，储水量约1×1×0.6m3，常年有水，水质清澈透明，无色无味，为居民饮用水。

2 滑坡体工程地质概况

研究区滑坡平面形态为“舌型”，主滑方向264°，滑坡后缘呈“圈椅状”。滑面为基-覆界面，较为明显。

该滑坡可分为已滑动和潜在滑动两部分，详细如下：

（1）已滑动部分。该部分位于滑坡中后部，该部分后缘陡坎清晰，滑壁基岩出露。

（2）潜在滑动部分。该部分主要为已滑动的粉质黏土堆积，厚度较大。

3 影响因素

赵家坝滑坡地质灾害的成因及影响因素分析如下：

（1）人类活动因素。滑坡堆积体原为林地，较为完整，现被人类开垦活动强烈改造，形成多级梯田，植被减少，坡体被强烈扰动、切割。人类修路过程中，随着道路侧向应力的消除（卸载），道路侧应力因此产生相应的调整，其结果是在一定空间范围内形成应力场的重新分布。

（2）降雨的影响。降雨通常是触发滑坡等地质灾害的直接诱因。降雨下渗在基-覆界面附近聚集，不仅使粉质黏土饱含水，自重增加，而且形成一定的水力梯度，使得坡体内部缓慢产生塑性变形。随着时间的积累，粉质黏土的粘聚力（C）与内摩擦角（φ）急剧降低甚至为零，最后借助重量势能、水力梯度的共同作用下，粉质黏土沿液化面高速向临空面方向产生塑性流动。

（3）时间因素：对于土质边坡，流变性也是对其造成影响的重要因素。土质边坡的稳定性并不是短期地进行考量，随着时间的变化，岩土体在长期受力的情况下会出现一定的改变，这些改变会导致联动效应的出现，从而让各个因素都随其变化而出现一定的改变。

4 滑坡的稳定性分析

滑坡稳定性分析是研究滑坡的基础，主要是为了评价滑坡的稳定状态和发展趋势。

4.1 稳定性计算剖面选取

从以往资料和分析剖面可看出，该斜坡滑动面总体近视呈圆弧形型，因此，稳定性计算的数学模型选用《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219—2006）附录A中A.1堆积层（包括土质）滑坡稳定性评价和推力计算中第1种计算模型滑动面为圆弧形进行计算。选取剖面1-1′进行分析。

图1 滑坡地质剖面

图2 滑坡稳定性分析分条

4.2 参数选取

赵家坝滑坡滑体主要为第四系粉质黏土，滑体主要沿着基-覆面滑动变形，结合工点岩土体试验，确定其滑动面天然抗剪强度粘聚力C=30kPa，内摩擦角φ=14°，工况二抗剪强度折减系数为0.95，工况三抗剪强度折减系数为0.90。

滑体天然重度：20.0kN/m3，工况二容重为20.5kN/m3，工况三容重为21kN/m3。

滑动面抗剪强度指标：

工况一：粘聚力C值为30kPa，φ值为14°。

工况二：粘聚力C=28.5kPa，内摩擦角φ=13.3°。

工况三：粘聚力C=27kPa，内摩擦角φ=12.6°。

4.3 稳定性计算结果（见表1）

经稳定计算分析：赵家坝滑坡在“自重+天然状态”状态下处于稳定状态，在“自重+10年一遇暴雨”状态下处于基本稳定状态，在“自重+20年一遇暴雨”状态下处于欠稳定状态。

表1 滑坡稳定性计算结果

5 滑动机制分析

通过查阅相关文献，结合该滑坡形成演化过程的分析，将此滑坡的成因机制归纳为蠕滑-拉裂型。该滑坡地质力学模式为：

（1）斜坡前缘临空面加大，形成陡坎，坡体内部应力进行重新分布。斜坡主应力迹线持续向坡脚方向偏移并在坡脚处剪应力持续集中。因此，斜坡坡脚首先开始变形，坡体前缘出现蠕滑，自坡体后缘向坡体深部形成拉张裂缝并持续向内部扩展。该阶段斜坡变形主要表现为坡脚的覆盖层变形、土粒间孔隙压缩，土体结构发生破坏，同时产生超孔隙水压力，土体的有效主应力比也会持续增大，斜坡稳定性逐渐降低。

（2）斜坡前缘土体不断出现滑动，后缘拉裂缝进一步发育，坡体应力状态逐渐接近极限平衡状态，斜坡发生显著变形。斜坡内部变形主要表现为两种形式，一为坡体内部的塑性鼓胀，二为坡体外部发生的局部垮塌并于坡体外部形成塑性剪切面。伴随剪应变量的持续增大，滑坡潜在蠕滑滑动面从斜坡外部向内部逐渐形成。伴随强降水导致坡体自重增大，坡体应力打破平衡，坡体从坡脚剪出。随后滑体在后缘拉裂缝的控制向下错动，潜在滑面整体贯通，坡体滑动。坡体滑动后滑体堆积于坡脚，在较长时间内坡体处于超稳定状态，但受到扰动后，坡体稳定性会逐渐降低至再次复活。