董家河老街鑫丰达小区滑坡基本特征与稳定性研究

李健生 张 洒

（河南省地质矿产勘查开发局第三地质矿产调查院，河南 信阳 464000）

0 引言

图1 董家河老街滑坡全貌

董家河老街鑫丰达小区滑坡位于信阳市浉河区董家河老街， 滑坡体特征：该滑坡规模为（长71.0 m×宽25.0 m×均厚5.0 m），平面形态为扇形，坡角20°～40°，主滑方向 356°。 岩体发育 4 组节理：西部主要节理产状：（1）250°∠44°；（2）335°∠80°， 东部主要节理产状：（3）110°∠46°；（4）160°∠64°， 其中节理产状倾向 160°～250°∠倾角 44°～64°最为发育，岩体风化强烈，岩性为斜长角闪片岩，斜长角闪片岩产状：170°∠42°，滑坡具切层滑坡性质；滑面位置为全-强风化层中软弱面，沿倾向坡外的软弱面滑动，滑动面与岩层层面大体相切， 该滑坡下方为鑫丰达小区居民，前缘为人工修筑挡墙，挡墙有通长裂缝，前缘高程94.0 m，后缘高程 113.0 m（见图 1）。

1 气象与水文

该区地处淮河以南，气候湿润，降水充沛，位于冷暖气候过渡带上，亚热带气候表现较为明显，具有冷暖适中、气候温和、光热充足、雨量充沛，雨热同季，四季分明，天气多变的气候特征。 境内年平均气温为15.1℃，年平均地表温度为16.9℃，多年平均降水量1 120 mm，多年平均蒸发量700～800 mm，降水量大于蒸发量。 年内降水量变化不大，丰水期年最大为 1 400 mm，最小为 1 200 mm，枯水期最大为1000mm，最小为740 mm。 年内降水量分配不均，多集中于5～8月，约占全年降水量的60%以上，在此期间多暴雨且强度大往往易造成洪涝灾害。

2 滑坡区工程地质与水文地质条件

2.1 岩土体工程分布及特征

董家河老街滑坡区上覆地层为第四系全新统耕土，下伏地层为下元古界斜长角闪片岩（Pt1）。 岩土性质自上而下分别为：

（2）斜长角闪片岩（Pt1）：灰黄色，青灰色；全风化，变晶状结构，块状构造，片理产状：150°～170°∠35°～42°，成分斜长石、角闪石，该层岩石风化程度较强烈，岩石裂隙发育，岩石极破碎，岩芯呈砂土状，少呈碎块状，局部风化成土；标准贯入试验击数28.0～36.0 击，层厚 0.90～6.40 m，层顶高程 97.06～105.74 m，层底高程 94.76～109.28 m。 高差 8.68 m。

（3）斜长角闪片岩（Pt1）：黄褐色，青灰色；强风化，变晶状结构，块状构造，片理产状：150°～170°∠35°～42°，成分斜长石、角闪石，该层岩石风化程度较强烈，岩石裂隙发育，岩芯破碎，多呈碎块状；岩石质量等级为Ⅴ级，岩芯采取率为80%～90%， 圆锥动力触探试验击数28.0～51.0 击，层厚 0.60～15.00 m，层顶高程 94.76～109.28 m，层底高程91.19～96.99 m，高差14.52 m。

滑带土：青灰色，黄褐色；松散-稍密，强度较上部土层降低，孔隙发育，主要成分中粗砂，含少量泥质，岩芯采取率90%以上， 层厚0.2～0.3 m， 层顶高程94.39～106.28 m， 层底高程 94.09～106.58 m。 高差11.89 m。

（4）斜长角闪片岩（Pt1）：青灰色，中风化；变晶状结构，块状构造，片理产状：150°～170°∠35°～42°，成分斜长石、角闪石，该层岩石风化程度弱，强度较高，岩石呈裂隙发育，裂隙石英充填，岩芯较破碎，多呈短柱状及柱状，少量呈碎块状，属较硬岩，岩石质量等级为Ⅳ级，岩芯采取率为80%～90%左右，RQD 约为70%。该层最大揭露厚度为 14.00 m， 层顶高程 91.19～101.37 m，层底高程 85.04～96.69 m。 高差 10.18 m。

2.2 水文地质条件

滑坡区地下水类型主要为基岩裂隙水，基岩上部全-强风化带中节理裂隙发育， 为地表水转化为地下水提供了通道和赋存条件[2]，区内地下水主要接受大气降水补给，径流途径短，水力坡度大，地下水位高程96.66～106.17 m， 水位随季节变化， 年变化幅度 1.0～2.0 m。

滑坡地段浅层孔隙-裂隙水的运移和对相对软弱的风化带岩土软化、滑动带界面的形成及滑坡体的失稳起到了必然的不利作用；由于斜长角闪片岩强风化带中、下部渗透性相对较低，渗透系数相对较小，常将地下水阻滞于残坡积-全风化和强风化上部斜长角闪片岩等裂隙化地层中，尤其在降水入渗后，在残积土-全强风化岩层中易形成小范围上层滞水，软化滑带风化岩土，降低其抗剪强度，直至降低坡体抗滑稳定性。

3 滑坡基本特征及危害对象

3.1 滑坡空间形态特征

滑坡位于董家河老街鑫丰达小区南部，覆盖层较薄，上部主要为全、强风化斜长角闪片岩，滑坡主滑方向 350°，坡角20～40°，东部较陡，东部下部出露中风化斜长角闪片岩，西部相对较缓，全-强风化斜长角闪片岩较厚，滑坡平面形态呈不规则马蹄状，剖面形态呈阶梯状，滑坡轴线长约71.0 m，均宽25.0 m，总面积约1 757.0 m， 厚度一般在 1.0～8.4 m 左右， 平均厚度约5.0 m，总体积约 8.8×103m3，属浅层小型土岩滑坡[3]；滑坡前缘高程94.0 m，滑坡后缘高程113.0 m，高差19.0 m；滑坡后缘（见图2），堆积物以全-强风化斜长角闪片岩；滑坡区地形复杂，岩体风化强烈，产状与坡向斜交，目前山体已产生裂缝，变形迹象明显，滑坡区位于信阳市浉河区暴雨中心， 该滑坡潜在威胁为中等。

图2 董家河滑坡后缘

3.2 变形特征

滑坡前缘剪出口呈凸起状，挤压修建的砖砌挡墙，并发生断裂变形，裂缝为通长裂缝，裂宽最大5.0 cm，挡墙上部向北倾斜， 一处无塔供水灌也被挤压变形，造成轻微损失，该滑坡还具有继续变形的状态。

3.3 滑带土结构特征

从滑体的物质成分及变形特征分析，滑坡的滑移深度判定滑坡滑带[4]在1.0～8.4 m 存在软弱带，从钻探取出的岩土芯显示，该土层为黄褐色-青灰色的全-强风化层，用手搓捏，容易解体，强度较上部土层较低，滑带土厚度0.2～0.3 m，以中粗砂为主，含少量泥质，该土层由于长期在地下水的侵蚀作用下，使得该土体的结构发生根本的变化，由于受到上部土层的挤压及自身重力的作用， 滑坡下部滑带附近土层中孔隙发育，强度较上部土层降低，含水量增多，含少量泥质。

3.4 滑床结构特征

滑床岩性为中风化斜长角闪片岩，基岩顶面附近岩石风化较强烈，向下过渡为强-中风化岩石，岩石裂隙发育，滑坡岩层产状：170°∠42°，由滑坡后缘至前缘基岩面坡度由陡变缓，滑坡范围内基岩面形态在纵向上呈折线型。

3.5 滑坡危害对象

董家河老街鑫丰达小区滑坡前方为人口密集区，分布有小区、车站、街道，滑坡危险区范围包括滑体及周边50 m 的区域； 滑坡严重威胁董家河老街鑫丰达小区450 人的生命财产安全和街道、 车站的正常运行，威胁资产约800 万元。

4 滑坡稳定性分析与评价

4.1 滑坡影响因素分析

根据调查和收集资料分析，滑坡变形与其所处的地质环境密切相关：

（1）地形地貌：滑坡为地表高程 94.0～113.0 m，坡度20°～40°，滑坡坡度比较陡峻，在雨水和地震力的作用下容易失稳；滑坡前方为一池塘，塘底标高106.9～108.1 m，勘查期间水深0.5～1.2 m，塘水对滑坡的渗透性较小，但当暴雨时，池塘水易溢出，流向坡体，不利于滑坡的稳定。

（2）地质构造：由于董家河断裂的切割，该区域的岩层受到了挤压，岩层完整性比较差，岩层较破碎，整体抗剪能力差，不利于稳定。

（3）地层岩性：滑坡坡体主要为全-强风化斜长角闪片岩，由于全-强风化斜长角闪片岩结构松散，裂隙发育，其透水性较大，容易使得地表水渗入到坡体内部，降低坡体岩性抗剪强度，同时地表水转化为地下水，增加了坡体的下滑力，不利于坡体稳定性。

（4）降雨影响：该滑坡的活动与降雨关系密切，是导致滑坡活动的主要激发因素；在长时间或强降雨条件下，不仅使表层土体饱水软化，而且入渗后沿土体与基岩接触面构成的滑动面径流排泄，降低了滑体与滑床间的摩阻力，土体自重增加，抗剪强度降低，容易引起滑移变形破坏，一般雨季为裂缝出现阶段。

（5）人类工程活动的影响：人为的开挖坡脚，使得坡脚形成临空面，在前缘给滑坡的形成提供了有利的临空面，也提供了斜坡物质势能转化的有利条件；同时由于人为的改变滑坡体的地形地貌，容易使土体结构发生破坏，使得抗滑力和下滑力的平衡破坏，并且地形的变化使得地表水的排泄发生变化，这些人为因素都会造成坡体的滑移变形。

4.2 滑坡岩土体物理力学参数分析及参数取值

表1 重度试验成果统计表

表2 滑坡滑带土物理力学试验统计表

4.2.1 滑体岩土物理力学性质

在董家河老街鑫丰达小区滑坡进行1 组大容重试验，试验结果见表1。

4.2.2 滑带土物理力学性质

本次在滑坡钻孔内的基岩顶面采集了滑带土进行了室内试验，为滑坡稳定性计算提供参数，试验成果见表2。

4.2.3 滑床岩土物理力学性质

根据钻孔揭露地层情况，滑床主要为古元古界斜长角闪片岩。 滑床上部为全强风化岩层厚2～10.0 m，下部为中风化岩层，青灰色，裂隙发育，中风化岩石物理力学性质见表3。

4.3 滑坡岩土体物理力学参数取值

4.3.1 滑体重度

根据滑体土室内试验及现场重度试验测试成果，综合确定滑坡稳定性和滑坡推力计算中所采用的重度值为：

滑体的天然重度 γ＝21.2 kN/m3； 饱和重度 γw＝22.4 kN/m3。

4.3.2 滑带土抗剪强度参数

（1）滑带土取样试验结果。

滑坡现场原位剪切试验数据，滑坡不同状态下的抗剪强度参数为： 天然残剪抗剪强度平均值：C＝15.1 kPa，Ф＝18.0°； 饱和残剪抗剪强度平均值：C＝12.1 kPa，Ф＝15.0°。

（2）计算参数的选择

参照类似工程经验结合临近场地综合确定，滑坡稳定系数和下滑推力计算抗剪强度参数取值，见表4。

4.4 滑坡稳定性计算

4-4′剖面为滑坡勘察设计的主剖面，剖面方向与滑坡滑移方向一致，在剖面上布置勘探钻孔13 个，均钻入滑床一定深度，剪出口位于边坡前部居民房屋后部，滑坡边界清楚。

该滑坡主要对主剖面4-4′剖面进行稳定性和推力计算，在各工况下的计算示意图见图3。

图3 4-4′剖面计算示意图

结合滑坡工程特征，采用基于极限平衡理论的折线型滑动面的传递系数法[5]来评价斜坡的稳定性及计算潜在滑坡推力。

4.4.1 稳定性系数计算公式

式中：

式中：

ψj-第i 块的剩余下滑力传递至第i+1 块时的传递系数（j=i）。

ψj=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tanφi+1

Wi-第 i 条块的重量（kN/m）。

Ci-第 i 条块内聚力（kPa）。

Φi-第 i 条块内摩擦角（°）。

Li-第 i 条块滑面长度（m）。

αi-第 i 条块滑面倾角（°）。

表3 岩石单轴抗压强度试验结果统计表

表4 滑坡滑带土体抗剪强度及重度综合参数取值

βi-第i 条块地下水线与滑面的夹角（°）。

A-地震加速度（重力加速度g）。

Kj-稳定系数

4.4.2 剩余下滑推力计算公式选择

Pi=Pi-1ψ+KS·Ti-R1i

滑坡推力计算的模型见图4。

图4 滑坡推力计算模型

其中：

传递系数：ψ=cos（αi-1-αi）-sin（αi-1-αi）·φi

下滑力：Ti=Wisinαi+Acosαi

抗滑力：Ri=（Wi（cosαi-Asinαi））+CiLi

Pi-第 i 条块推力（kN/m）

Pi-1-第i 条块的剩余下滑力（kN/m）

Wi-第 i 条块的重量（kN）

Ci、ψi-第 i 块的内聚力（KPa）及内摩擦角（°）

Li-第 i 条块长度（m）

ai-第 i 块的滑面倾角（°）

A-地震加速度（重力加速度g）

Ks-设计安全系数

按照上述工况及方法进行滑坡稳定性计算，根据滑坡勘查规范将稳定性划分为四级： 稳定系数Fs＞1.15 为稳定，1.15≥Fs＞1.05 为基本稳定，1.05≥Fs＞1.0为欠稳定，Fs＜1.0 为不稳定，计算结果见表 5。

由计算结果可知， 在天然工况下，4-4′剖面均处于稳定状态； 在暴雨工况下，4-4′剖面处于不稳定状态。通过勘探、访问、计算综合分析，滑坡整体较稳定，存在大范围失稳变形的可能性较小， 暴雨工况下，滑坡出现蠕滑变形，将可能对坡下的鑫丰达小区人民生命财产安全构成威胁。

5 滑坡稳定性综合评价及防治方案建议

通过对滑坡进行物理模拟计算，基本与目前滑坡的状况相符合，滑坡目前整体处于稳定状态，在暴雨的状况下，滑坡体处于不稳定状态，并且由于滑坡在外力及地下水和其他人为因素的影响下，都有可能改变目前的状态， 使得滑坡变形有继续加大的可能，由于滑坡前缘危害对象较大，所以治理滑坡是一项紧迫的任务。

根据该滑坡的形态、 结构特征以及形成机制分析，考虑在各种工况条件下的稳定性，以及滑坡失稳以后的危害性， 建议该滑坡防治工程采用地表排水+抗滑桩的方案[6]。

5.1 抗滑桩

滑坡前缘人为开挖建设小区， 陡坎高约3 m，建议在鑫丰达小区后部设置抗滑桩，桩径0.8 m，桩间距1.5 m，桩长8.0 m，地面上下各4.0 m。

5.2 地表排水

暴雨工况对滑坡的稳定性影响较大，考虑结合坡体上的自然冲沟修建截排水沟，防止地表水大量入渗引起滑坡稳定性降低。

6 结语

董家河老街鑫丰达小区滑坡属浅层小型牵引式土岩滑坡；在天然状态下滑坡处于稳定状态；在连续降雨、暴（大）雨及地震影响下，整体处于不稳定状态，易产生不同规模滑移垮塌， 滑坡有变形失稳隐患，直接危及滑坡体附近的70 人的生命财产安全和老街公路的正常运行， 采用地表排水+抗滑桩的治理方案切实可行。

表5 滑坡稳定性计算成果