攀枝花仁和区啊喇村滑坡特征分析与稳定性评价

2020-09-24吴青松严松涛白遵诚

资源环境与工程 2020年3期

吴青松，严松涛，白遵诚，杨斌

(中国人民武装警察部队黄金第三总队,四川成都 610036)

近年来,滑坡地质灾害在四川西南山区频发[1],给人民生产生活带来极大影响,威胁人民生命财产安全。滑坡地质灾害问题一直以来是国内外学者研究重点,他们在滑坡形成机理[2-3]、稳定性评价[4-6]方面做了大量工作,取得了丰硕的成果。

滑坡位于四川省攀枝花市仁和区啊喇乡啊喇村,距城区约24 km,与S214省道、083乡道相通,有乡村水泥公路贯穿整个滑坡,交通便利。区内为中山区构造剥蚀地貌,沟谷斜坡地形(图1)。场地最高点为1 791 m,最低点为1 580 m,相对高差为211 m。地形总体坡度为5°～20°,局部地段有3～6 m陡坎与平台。坡表面多为农房及耕地。

图1 啊喇村滑坡全貌图Fig.1 Panorama of landslide in Ala village

1 滑坡特征分析

1.1 滑坡形态与边界特征

图2 啊喇村滑坡无人机正射影像图Fig.2 UAV orthophoto image of ALA village landslide

该滑坡属松散土层牵引式特大型老滑坡。滑体为第四系坡洪积粉质粘土,平均厚度约4 m,方量约24.4×104m3,滑床为冰水堆积层含砾粉质粘土。

1.2 滑坡变形特征

该滑坡体可分为“强变形区”与“弱变形区”(图3、图4)。前缘以斜坡处坡脚为界，左侧以自然冲沟的右侧斜坡坡顶为界(冲沟斜坡多处可见基岩出露)，右侧边界以自然冲沟为界(边界外多处基岩出露)。“强变形区”后缘宽度约320 m,前缘宽度约293 m,强变形区前缘高程约1 708 m,后缘高程约1 791 m,相对高差为83 m,滑体面积约1.46×105m2,厚为5.3～16.7 m,强、弱变形区的区分边界是以滑坡体地表裂缝分布、弱变形区内修建的沟渠完好程度、地表形变特征并结合钻探揭露情况分析确定的。

图3 啊喇乡啊喇村滑坡平面Fig.3 Landslide plane of ALA village,ALA township1.残坡积层；2.剖面及编号；3.δO2石英闪长岩；4.坑塘与水系；5.钻孔及编号；6.地表裂缝；7.滑坡强烈变形区；8.滑坡边界。

滑坡“强变形区”内滑动迹象主要体现为滑坡后缘出现地面开裂并形成错壁,滑坡中部形成多条横向贯穿裂缝,多处房屋墙体开裂；滑坡“弱变形区”未见明显裂缝,相应的钻孔也未见变形痕迹,同时滑坡区内老的修建沟渠未见变形,而“弱变形区”多处变形迹象为早年间形成。

图4 啊喇乡啊喇村滑坡主滑剖面Fig.4 Main slide section of landslide in ALA village,ALA township1.石英闪长岩；2.残坡积层；3.泥岩及粉砂岩互层。

(1) 滑坡变形特点。“强变形区”内滑坡变形具有以下2个特点：①在平面上表现为滑体面积较大、滑动面埋深较浅的特点,滑坡体面积14.6×104m2,滑动面埋深一般为5.3～16.7 m;②危害性较大,滑坡失稳后将危及到“强变形区”内滑体上居民聚居区住户的生命、财产安全。

(2) 滑坡变形迹象。“强变形区”内滑动迹象主要体现为滑坡后缘出现地面开裂并形成30～50 cm错壁,滑坡中部形成多条横向贯穿裂缝,裂缝长5.2～15 m,宽5～15 cm,下沉约5～10 cm,多处房屋墙体开裂(照片1、照片2)。

照片1 民房墙体开裂Photo 1 Wall cracking of civil house

照片2 地面拉裂缝Photo 2 Ground tension crack

2 滑坡物质组成与结构特征

2.1 滑坡区物质组成

该滑坡滑带为第三系冰水堆积层含砾粉质粘土与早元古代中性岩石英闪长岩接触带。滑床为下伏早元古代中性岩石英闪长岩(δO2)基岩,该基岩呈强风化特征,为灰白色,主要矿物成为长石、石英、黑云母等,中粗粒结构,块状构造,岩芯受扰动后成砾砂状、块状,裂隙发育。

2.2 滑坡区岩土体基本特征

对滑坡区不同部位岩土体进行分开描述如下：①滑坡堆积物，分布于整个滑坡区,主要由粉质粘土组成,在滑坡前缘较薄、中后部较厚,表层土体较松散,受滑动影响,土体结构受到破坏,在不利条件下易产生滑动、变形。②滑带土，滑面位于坡洪积粉质粘土与石英闪长岩之间,钻探揭露滑带处岩芯呈可塑状,未见明显光滑面,粉质粘土具有透水性,大气降水入渗补给后含水量高增高,抗剪强度降低,在暴雨、地震等不利条件下易产生滑移变形。③滑床，主要为石英闪长岩,该地层为相对隔水层,透水性弱且不利于地下水的排泄,具有随着深度的增加含水量逐渐降低的趋势。④滑坡区均分布有第三系冰水堆积层,该层以粉质粘土为主,其间含闪长岩、泥岩、砂岩碎屑,微胶结。在大气降水、坡面地表水入渗以后,物理性质降低,由硬塑状变为可塑—软塑状,并在地形因素下,该层易发生蠕滑变形迹象。

根据滑坡区不同岩土层工程特征,对各岩土层进行分析测试，结果见表1。

3 滑坡成因与稳定性分析

3.1 滑坡成因

该滑坡区属中山区构造剥蚀地貌,斜坡地形,地势南高西低,地形坡度为滑坡变形提供了势能条件和位移空间,从主滑剖面图可以看出,古滑坡剪出口段地形坡度较陡,提供了良好的临空条件。在地层岩性方面,滑坡内分布的粉质粘土,经过大气降水及地表水入渗补给,在与冰水堆积层接触带易形成富水软弱带,并且滑坡区内分布多处水田且常年满水,使土体抗剪强度降低,对滑坡的稳定不利。当大气降水时,在地表水渗透侵蚀作用下,增大了土体重度,降低了土体的抗剪强度指标,坡体开始出现变形,随着变形发展而形成地表裂缝。在暴雨条件下,形成的暂时性地表径流随斜坡排泄,大气降水易沿坡表裂缝大量渗入,使得滑体重度进一步增大,土体抗剪强度急剧降低,在“强变形区”内滑动失稳极易发生,第三系冰水堆积层形成软弱带,易发生蠕滑迹象。因此,根据以上地形地貌、地层岩性、地下水、降雨等各种内在因素和外在因素的分析,该滑坡属于松散土层牵引式老滑坡。

表1 粉质粘土(滑体土)室内实验物理力学指标统计表Table 1 Statistical table of physical and mechanical indexesin laboratory test of silty clay (sliding soil)

3.2 滑坡稳定性分析

(1) 滑坡整体稳定性计算。啊喇村滑坡一方面由于其前缘坡体受无名沟河水常年冲刷、侵蚀,造成前缘坡体下错垮塌,被河水冲走；另一方面滑坡体土体受重力影响,尤其是持续降雨后,雨水下渗入土体,抗剪强度降低使滑坡体每年都要发生下错滑动。本文在稳定状态下采用饱和稳定系数1.20,在极限平衡—欠稳定状态下采用饱和状态稳定系数1.05，对滑带土的抗剪强度进行反演计算。对于参数选取,滑坡体土体重度中，粉质粘土天然重度取19.0 kN/m3,饱和重度取21.0 kN/m3；冰水堆积层含砾粉质粘土天然重度取20.00 kN/m3,饱和重度取21.50 kN/m3。滑带土抗剪强度根据试验测试成果、地区经验、反演相结合的方法，同时结合当地同类土体的经验数据综合确定(表2)。

表2 滑带土抗剪强度综合取值表Table 2 Comprehensive value table of shear strength of sliding zone soil

根据表2,综合取值按照最不利原则进行确定,根据《滑坡防治工程勘查规范》结合滑坡稳定性计算成果(表3)分析,滑坡在工况Ⅰ下处于稳定状态；工况Ⅱ下处于欠稳定状态；工况Ⅲ状态下处于基本稳定状态。综上所述,滑坡区地形坡度较缓,滑坡目前处于稳定状态。在雨季时，大气降水的影响下,局部存在垮塌现象。

表3 滑坡稳定性计算成果表Table 3 Calculation results of landslide stability

(2) 滑坡强变形区稳定性分析。根据野外调查,滑坡体后部“强变形区”分布有鼓丘和众多裂缝,另外多数建筑物有破坏痕迹,这说明滑坡“强变形区”目前处于蠕变状态。同时“强变形区”时常有地表水存在,地表水下渗造成滑坡体饱水,并使其抗剪强度降低,导致滑坡稳定性降低。定性分析且判断,该滑坡“强变形区”在未降雨状态下处于蠕变状态,在强降雨状态下会加速变形或失稳。

同时根据(1)节参数,对滑坡体强变形区进行稳定性计算(以1-1′剖面建立模型),计算结果见表4,结果表明：滑坡强变形区在工况Ⅰ下处于欠稳定状态；工况Ⅱ下处于不稳定状态；工况Ⅲ状态下处于不稳定状态。计算结果与定性评价相吻合。

表4 滑坡强变形区稳定性计算成果表Table 4 Stability calculation results of landslide strong deformation area

4 滑坡防治工程建议

滑坡在暴雨、地震等极端情况下有向坡脚滑动的可能,建议进行治理：①雨季时派专人对进行地面位移、地面裂缝及建筑变形裂缝的监测和巡视,建立群测群防的地质灾害防灾体系；②在滑坡后缘修建截排水沟进行排水；③在滑坡中部保护对象后(房屋后)设置一道抗滑挡墙对滑坡进行支挡；④滑坡治理施工基坑开挖坡比建议,即坡洪积层粉质粘土、含砾粉质粘土1∶1.0,强风化石英闪长岩1∶0.75。若基坑开挖不能满足坡比要求,应采取经济合理的基坑支护措施,防止坑壁坍塌,保证施工安全。