峨边县新声后山不稳定斜坡稳定性分析和治理工程设计

袁磊，吴焕恒，邱恩喜

峨边县新声后山不稳定斜坡稳定性分析和治理工程设计

袁磊1，吴焕恒1，邱恩喜2

（1.四川省地质工程勘察院，成都 610072；2.西南石油大学，成都 610500）

峨边县新声后山地质灾害点由X1和X2两个不稳定斜坡组成，威胁新声村170户1118人。X1不稳定斜坡滑体、滑床均为崩坡积含块碎石粉质粘土，规模为中型，变形表现为间断性蠕滑，天然工况下为稳定～基本不稳定状态，暴雨等极端工况下为基本基本稳定～不稳定状态。X2不稳定斜坡潜在滑面为基覆界面，规模为中型，变形轻微，以地表房屋开裂为主，天然工况下为稳定状态，暴雨等极端工况下为基本稳定状态。为消除地质灾害隐患，通过勘查手段、工程地质条件、变形特征、变形历史等分析其变形原因及发育特征，通过传递系数法进行了稳定性定量计算，并将计算结果与现场宏观判断进行比较验证。综合分析计算结果与现场施工条件，确定了抗滑桩、挡土墙和接排水沟等措施相结合的综合治理方案。

不稳定斜坡；暴雨；地震；治理工程

峨边县新声后山不稳定斜坡位于峨边彝族自治县沙坪镇新声村1、2、3、4、7组尖石包（中心点直角坐标：X=3236655，Y=18331645；地理坐标：东经103°16′06″，北纬29°14′09″）, 属峨边彝族自治县县城建筑密集陡坡区。将地质灾害划分为X1和X2不稳定斜坡（图1）。分布区宽900～980m，长300～600m，面积约0.5km2。

区域内坡体变形迹象表现为：陡坡坡脚及北侧油房沟临沟岸坡地面及其上的建筑物有裂缝产生。在暴雨、地震等作用下极可能发生滑坡灾害。威胁当地农户170 户1118 人、资产8 500 万元;和县食品公司、县人民医院、县老蚕茧站及县计量局等企事业单位和部门职工家属287 户861人、资产20 090 万元，总威胁457 户1 979人、资产28 590万元。

图 1 灾害分布全貌图

本文在收集了峨边县地质灾害发育特征[1-2]和一些不稳定斜坡治理经验[3-4]的基础上，对峨边县新声后山不稳定斜坡的分布及发育特征的进行详细研究，根据勘探剖面进行稳定性计算，结合稳定性计算结果和不稳定斜坡工程地质条件，综合提出治理方案思路如下：抗滑挡墙、抗滑桩、截水沟和排水沟综合治理，以期为后续工程治理提供参考。

1 工程地质条件

1.1 地形地貌

峨边彝族自治县位于四川盆地与川西高原的过渡地带。受区域构造控制及官料河、大渡河等切割影响，属于侵蚀构造断块中山区。勘查区位于构造剥蚀溶蚀堆积低中山区大渡河Ⅰ级阶地与内侧斜坡坡脚过渡带。坡向北西，油房沟岸坡向北。大渡河Ⅰ级阶地标高560m，为峨边县城所在地。为第四系全新统冲洪积层砂卵石堆积物。斜坡坡度25°～35°，大多被第四系全新统坡积层覆盖，局部陡崖为玄武岩或冰水堆积块石土，陡崖高度18～45m。

1.2 地层岩性

据前人资料和勘查成果，工程区出露的主要地层有第四系全新统（Q4）崩坡积、冲洪积等松散堆积层级二叠系上统峨眉山玄武岩（P2）。

1.2.1 第四系全新统地层

1）全新统冲洪积层（Q4al+pl）：分布于大渡河Ⅰ级阶地、河床及油房沟沟底，主要成分为中密-密实状砂土夹杂少量卵石，多呈半胶结状，力学强度较高。

2）全新统崩坡积层（Q4col+dl）：分布于斜坡表面。褐红-紫红色，岩性为含块碎石粉质粘土，结构松散，块碎石含量约30%～50%，粒径一般5～30cm，大都可达3～5m石质成份以玄武岩为主。勘探范围内厚度4m～10m。

3）人工填土（Q4ml）：分布于道路下方。主要由削坡土方和建筑弃物组成，结构松散。

1.2.2 基岩

二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2）：主要分布在该区东部陡崖区。为致密状玄武岩，黑色，具显徽辉绿结构及间隐结构，交织结构，块状构造，矿物主要为基性斜长石（35%）、普通辉石（25%）及玻璃质（30%），副矿物有榍石、磁铁矿等。

1.3 地质构造与地震

1.3.1 地质构造

勘查区位于扬子准地台（Ⅰ级）上扬子台拗（Ⅱ级）峨边断拱（Ⅲ级）瓦山断穹（Ⅳ级）的东部边缘，地处东西向的峨边断层及南部向的峨边-金阳大断裂交汇处附近西侧，为单斜构造。岩层产状:305°∠22°；岩层为二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2）玄武岩。

距勘查区较近为峨边断层（3）及苦竹坝-沙匡断层（2）。苦竹坝-沙匡断层在勘查区西侧沿近南北向通过，对勘查区有一定的影响。县域新构造运动主要为强烈的不均衡抬升和断裂活动。表现为河流下切作用，发育多级阶地、夷平面。

1.3.2 地震

勘查区位于中国南北地震带中南段东侧，与马边地震带相毗邻，是中强地震区。历史上县域内及邻区曾发生过多次破坏性地震，如：1935年12月19日，马边、峨边间发生6级地震，震中在斯合乡西南3公里（依乌）附近，大堡一带房屋倒塌，人畜有伤亡；清乾隆五十一年5月5日，康定、泸定发生7.5级地震波及峨边，烈度为7度；2008年“5·12”地震及2013年“4·20”地震，本区震感明显，并诱发加剧了大量地质灾害，并对本区造成一定的影响。

根据《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）及《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015），调查区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，特征周期为0.40s。

1.4 水文地质条件

勘查区主要赋存松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。

1）第四系松散岩类孔隙水

赋存于第四系松散土层孔隙之中。主要受大气降水补给，沿孔隙下渗后，沿着下部相对隔水层顺坡向径流排泄。勘查揭露，地下水位面埋深1.2～25.0m（潜水面与地形相关）。

2）基岩裂隙水

主要赋存在二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2β）裂隙、孔洞之中，属玄武岩孔洞裂隙水亚类。浅表层风化裂隙发育密度大，透水性较强，地下水动态变化大，无统一地下水位面。地下水受大气降水补给后，沿岩体柱状节理、风化面向下渗透。地下水裂隙水压力，往往成为浅表层松动岩块失稳的诱发因素。

3）泉水

勘查区上升泉群发育，总出水量56.09L/s，地下水转为地表径流，沿坡表向大渡河排泄。

4）水土腐蚀性评价

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）（2009年版）第12.2的规定关于水质腐蚀性评价的相关要求，场地环境类别为Ⅱ类。现场取水样室内试验，勘查区水无色、无味、透明，pH值6.64～7.03，水化学类型为HCO3•SO3-Ca型水和HCO3-Ca•Mg型水。对混凝土结构的腐蚀性为微，对混凝土中的钢筋腐蚀性为微，对钢结构腐蚀性为微。

1.5 不良地质现象

勘查区及周边范围内，除本标段地质灾害外，在勘查区东侧，油房沟右岸还发育有一处大型土质滑坡地质灾害（沙坪镇新声村油房沟恋爱桥1、2、3组滑坡），该地质灾害在2015年已经完成治理工作，目前处于稳定状态。

1.6 人类工程活动

区域内人类活动类型主要为城建民宅土建;挖填方和不当排水工程。在20°～35°陡坡区开挖回填形成平台进行民宅建设，部分挖填方堡坎不稳定，甚至没有堡坎;上部填方与下部挖方相邻，相互影响，造成更大规模人工边坡不稳定。民宅区无统一的排水系统，生产生活用水随意排放，对坡体稳定性的影响也很大。

2 地质灾害发育特征

2.1 X1不稳定斜坡发育特征

X1不稳定斜坡位于油房沟下游左岸，前缘沿油房沟展布，高程约505～552m，后缘高程567m，坡度上陡下缓，临沟处因沟水冲蚀形成3～5m高陡坎。坡向333°，坡面坡度25°～40°，前缘较陡，中上部略缓。坡表乔木及灌木极发育，少量区域为农田及房屋，植被覆盖率约60～70%图2。

图2 X1不稳定斜坡全景图

该不稳定斜坡分布，油房沟上游段长约40m，下游段长约80m，横向宽约150～200m，潜在滑面位于土层内部，滑体厚度约8～15m;体积15.12×104m3，属于中型牵引式土质滑坡。滑体及滑床均为全新统崩坡积层（Q4col+dl）（图2）。二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2），在该部位为埋深较深。

X1不稳定斜坡受“5·12”、“4·20”等地震影响，坡体结构受到一定影响。在前缘油房沟较大水量的沟水冲刷下，不稳定斜坡前缘不断被冲蚀，形成临空陡坎，为不稳定斜坡的失稳变形提供了失稳条件，在暴雨等工况作用下，土体饱和，强度降低，易发生失稳变形。

不稳定斜坡自从上世纪80年代就开始活动，表现为间断性蠕滑。变形区主要位于靠近油房沟上游的区域，坡顶间断出现裂缝、错坎，蠕滑变形多同步汛期油房沟沟水较大时段。目前处于间断性蠕滑阶段。如不及时对X1不稳定斜坡进行治理，油房沟沟水汛期持续冲刷前缘坡脚，使前缘土体不断垮塌并被沟水带走，临空条件加大的牵引作用下，X1不稳定斜坡的稳定性逐渐降低，间断性发生蠕滑变形，突发成整体失稳滑动风险增大。

2.2 X2不稳定斜坡发育特征

X2不稳定斜坡位于大渡河右岸Ⅰ级阶地内侧陡坡坡脚居民建筑密集区。前缘沿新村路内侧分布，高程507～509m，后缘高程530～562m，坡度呈陡缓交替变换，坡度约25°～35°，坡向314°，多人工开挖形成的台阶状地形。坡表大部分范围内均为居民住宅建筑，仅在后缘附近为农田（图3）。

X2宽250m，长100m，最危险潜在滑面为基覆界面，滑体厚度10～20m，滑体总体积37.5×104m³，规模为中型。X2不稳定斜坡区域出露第四系全新统崩坡积层（Q4col+dl）、全新统冲洪积层（Q4al+pl）、全新统人工填土（Q4ml）及二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2）。

滑体为第四系全新统崩坡积层（Q4col+dl），滑床为二叠系上统峨眉山玄武岩（见图3）。在大渡河边存在第四系全新统冲洪积层，在铜河路、新村路及个别建筑基础位置存在人工填土。

根据勘查及走访当地住户，上世纪60年代初现峨边县城沙坪镇当地居民（峨边县城由大堡镇迁往沙坪镇）由城市建设区搬迁至斜坡区安置。自上世纪60年代开始坡体偶有变形，80年代后随着建筑密度增加而加剧变形，危害不断显现。2006年在实施“地质灾害调查区划”项目时，发现民宅普遍开裂，堡坎变形、地面开裂严重，列为隐患点。2008年“5·12”地震后又有部分房屋、墙体产生裂缝。2013年“4·20”地震后，峨边作为21个重灾县之一，灾后重建力度较大，区域内大多数民宅、地坝、堡坎均在2015～2016年进行了翻修重建，地面及建筑变形迹象被掩盖，修葺后有依稀可见到裂缝痕迹，未翻修建筑仍保留明显的裂缝，未发生整体失稳; 但失稳隐患存在。

X2整体变形较为轻微，局部坡表建筑可见变形开裂痕迹，无强烈变形迹象，建筑变形多为早期变形，近期原裂缝无变化。无新近裂缝产生，判断天然工况处于稳定状态，暴雨等极端工况下处于基本稳定状态。

3 稳定性计算

3.1 岩土体物理力学参数

因X1、X2不稳定斜坡变形迹象均不明显，未形成整体贯通滑面，未采用参数反演法求参。根据物理力学试验结合工程类比法综合确定岩土体物理力学参数。参数值如表1、表2所示。

表2 X1、X2不稳定斜坡岩体主要物理力学参数取值统计表

3.2 计算剖面及计算方法

1）计算剖面

表3 X1不稳定斜坡稳定性及剩余下滑力计算成果统计表

表4 X2不稳定斜坡稳定性及剩余下滑力计算成果统计表

X1不稳定斜坡选取3条（1-1’、2-2’、3-3’）稳定性最差潜在滑面进行计算；X2不稳定斜坡选取(6-6’、7-7’、8-8’、9-9’)4条剖面进行稳定性计算。

2）计算方法

采用《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）中13.4.2（a）推荐的传递系数法。

3）计算工况

因新声后山不稳定斜坡受威胁人数＞1000人，潜在经济损失＞10000万元，防治工程等级为Ⅰ级。暴雨重现期按50年设计，100年校核；地震荷载（年超越概率10%）按50年设计，100年校核。

本次计算选用天然工况、暴雨工况、地震工况三种工况进行计算。

工况一：天然，安全系数s=1.25。

工况二：暴雨，安全系数s=1.10。

工况三：地震，安全系数s=1.10，调查区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.15g，设计地震分组为第二组，特征周期为0.40s。

3.3 稳定性计算结果

X1不稳定斜坡剖面稳定性系数和推力计算成果统计见表3；X2不稳定斜坡剖面稳定性系数和推力计算成果统计见表4。

综合判定X1不稳定斜坡稳定性：天然工况下处于基本稳定-稳定状态，暴雨工况下处于不稳定-稳定状态，地震工况下处于欠稳定-稳定状态；X2不稳定斜坡稳定性：天然工况下处于稳定状态，暴雨工况下处于基本稳定-稳定状态，地震工况下处于基本稳定-稳定状态。通过上述分析与计算，稳定计算成果与现场勘查宏观判断基本吻合，计算成果基本可信。

4 治理工程设计

4.1 防治工程等级与标准

防治工程等级按照《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）的有关要求执行，该滑坡防治工程等级为一级。

防治工程标准按照《滑坡防治工程设计与施工技术规程》（DZ/T 0219-2006）的有关规定执行，该滑坡按50年暴雨暴雨强度重现期进行设计，按100年暴雨强度重现期校核。

防治工程设计参数详见表1、表2。

4.2 治理方案选择

本地质灾害处于峨边县城移民安置区，威胁对象众多，威胁资产巨大，实施地质灾害治理工程是十分必要的。且本地质灾害位于建筑密集区，可设治理工程的区域有限。加之地势陡峭，大型机械难以到达。最终根据地质灾害分布及发育特征，治理方案思路如下：抗滑挡墙、抗滑桩、截水沟、排水沟措施综合治理。治理工程具体布置平面图详见图 4、图 5、图 6分别为X1不稳定斜坡和X2不稳定斜坡典型治理工程剖面图。

4.3 分项工程设计

1）抗滑桩。治理方案中X1不稳定斜坡采用前缘设A、B型抗滑桩，X2不稳定斜坡中部设C、D、E型抗滑桩。均按剩余下滑力进行设计，桩心距6m，C30钢筋混凝土结构。桩型详细参数如表4.5所示。

图7 治理工程平面布置图

图8 X1不稳定斜坡2-2’剖面治理工程布置图

图9 X2不稳定斜坡8-8’剖面治理工程布置图

2）挡土墙。在X1不稳定斜坡1’-1’剖面前缘临河区域设置挡土墙，长约21.0m，高5.0m，C20砼结构，顶宽0.5m，墙胸1∶0.30，墙背竖直，基础埋深1.2m，设单排泄水孔。

表5 抗滑桩设计主要参数一览表

3）截水沟。在X1、X2 不稳定斜坡后缘修建一条截水沟，向油房沟单向排水，总长约461.5m，C15 砼结构，梯形过流断面，顶宽0.65m，底宽0.5m，深0.5m，壁底厚0.2m。

4）排水沟。为减少坡面冲沟对X1、X2不稳定斜坡的影响，于2号冲沟及3号冲沟修建排水沟，使其内沟水汇入截水沟中。

排水沟1：于3号冲沟位置修建排水沟1。P1～P7段长约141.5m，C15砼结构，矩形过流断面，深0.5m，宽0.5m，壁底厚0.2m，其一侧设1.0m宽人行步道，并采用C15砼进行硬化；P7～P18段长约154m，C15砼结构，矩形过流断面，深0.5m，宽0.5m，壁底厚0.2m。其中P7～P12段一侧设1.0m宽人行步道，并采用C15砼进行硬化。

排水沟2：于2号冲沟位置修建排水沟2，总长约28m，C15砼结构，矩形过流断面，深0.5m，宽0.5m，壁底厚0.2m。

5 结语

1）峨边县新声后山X1不稳定斜坡滑体及滑床均为全新统崩坡积层（Q4col+dl），X2不稳定斜坡潜在滑面为基覆界面。受“5·12”和“4·20”地震影响，坡体松散，前缘油房沟较大水量的沟水冲刷下，不稳定斜坡前缘不断被冲蚀，形成临空陡坎，使不稳定斜坡发生变形，在暴雨工况下极易发生滑动。

2）不稳定斜坡位于建筑密集区，其变形严重威胁着人民生命财产，其防治工程等级为一级。

3）结合不稳定斜坡工程地质条件及稳定性计算结果，选择抗滑桩、挡土墙和截排水措施综合治理。

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Stability Analysis and Control Engineering Design of an Unstable Slope in the Xinsheng Back Hill, Ebian County

YUAN Lei1WU Huan-heng1QIU En-xi1

（1-Geological Engineering Survey Institute of Sichuan Province, Chengdu 610072; 2-Southwest Petroleum University, Chengdu 610500)

Geohazards in the Xinsheng Back Hill, Embian County are two unstable slopes X1 and X2.The sliding mass of the unstable slope X1 is composed of debris-bearing silty clay with loose soil structure. The potential slip surface of the unstable slope X2 is the bedrock-regolith interface. Affected by the Wenchuan Earthquake and the Lushan Earthquake, the structure of unstable slope become loose. Under the scouring of water current of the Youfang Stream, the front of the unstable slopes is continuously eroded, forming empty steep ridges and making it unstable. The unstable slopes are deformed by the combined action of these factors.Lying in the densely built area, and their deformation seriously threatens people's lives and property.This paper calculates the stability of the unstable slopes on the basis of study of its material and deformation characteristics.According to engineering geological conditions of the unstable slopes and stability judgment results, a reasonable engineering design is carried out.The comprehensive treatment measures adopted are anti-slide pile, retaining wall and drainage ditch.

unstable slope; rainstorm; earthquake; control measure

2019-07-12

袁磊（1980-），男，山东枣庄人，高级工程师，主要从事地质灾害防治工作

P694

A

1006-0995（2020）01-0112-07

10.3969/j.issn.1006-0995.2020.01.023