湘西南山区边坡滑坡地质灾害特征及稳定性评价

吴湘炬，王紫隆，刘 云，李 凯

（1.怀化市地质环境监测站，湖南 怀化 418000；2.湖南恒炬勘查有限公司，湖南 怀化 418000）

凉水井滑坡位于湘西南山区，滑坡区以分布板溪群板岩类地层为主，且地质构造不甚发育，但在对原有地面进行扩建时，引发了大型滑坡地质灾害，导致该段多年来一直处于中断状态。滑坡发生以来，该路段仅在滑体上修建了简易路面供车辆通行。为恢复该段建设，有必要对该滑坡进行了调查、评价，为地面建设的可行性提供依据。

凉水井滑坡于2013年8月发生，总方量约为27.15×104m3，为一个中型岩质滑坡。目前，虽在该滑坡附近无人员居住，不会造成当地人员伤亡，但由于滑坡体前缘仍有车辆通行，且前缘为人工开挖的冲沟，冲沟上游分布有大量的人员、农田，滑坡再次活动后，有可能造成大量的损失，故有必要对该滑坡的稳定性进行进一步的评价。

1 滑坡区地质环境特征

滑坡区地貌属于构造剥蚀低山地貌，滑坡区内地形陡峭，上、下陡，中部相对平缓，自然坡度25°～35°。最低点位于滑坡前缘冲沟部位，地面高程约513.00m，最高点位于滑坡后缘山脊处，地面高程约835.40m，区内最大高差约322.4m。滑坡区前缘因削坡修路、采石，开挖呈陡崖状，坡角近70°，高度在10m～15m。滑坡体已下滑，造成道路毁坏、溪沟阻塞，且在溪沟中形成了小型堰塞湖。现滑坡前缘地形坡度约30°，滑坡后缘山脊部位形成宽度近100m、深约8m～10m的缺口。

滑坡区属中亚热带季风性湿润气候，四季分明，严寒、酷暑期短。其主要特征：气候温和，三寒明显，降雨充沛，分布均匀，光能潜力大，冬春日照少，垂直差异不大，阶段性气候明显。年平均气温为16.5℃，以七月份最热，月平均气温在22.45℃，一月份最冷，月平均气温在3.65℃。气温日照变化具有周期性，境内年温差22.4℃。极端最高气温为40.9℃（1971年7月27日和1972年8月27日），极端最低温度为-10.3℃（1977年1月31日）。

年平均降雨量为1137.4㎜，最大年降雨量为1461.9mm（1998年），最小年降雨量为872.7mm（2001年）。年度降水分配很不均匀，雨量集中在春夏两季，约占全年雨量的70%，4月～6月降水量占全年的50.0%。

每年平均雪日为8.8天，最多的是1968年达20天，最少的为近几年的冬天仅为2天。降雪一般在腊月下旬开始至次年2月下旬断雪。

滑坡区属沅江水系，主要地表水流为滑坡前缘的西溪，为舞水一级支流，沅水二级支流。滑坡前缘河流宽度在40m～60m，流水宽度在10m～15m，水深在1.00m～2.00m，河流纵坡在5‰左右，一般季节流量在2m3/s～3m3/s，最大流量达24m3/s，最高洪水位508.00m。该河流为山区型河流，具暴涨暴落特性。

根据滑坡区工程地质调查，滑坡区地层自上而下为第四系残坡积层（Qel-dl）粉质粘土、碎石土，及板溪群五强溪组第四段（Ptbnw4）砂质板岩、粉砂岩。

第四系残坡积层（Qel+dl）：

（1）粉质粘土：棕黄色，稍湿，可塑状，含5%～25%的角砾，砾径0.2cm～2.0cm，呈次棱角状，母岩成分为板岩，干强度及韧性中等，切面较粗糙，无摇振反应。推测厚度约2.0m，广泛分布于滑坡区内。

（2）碎石土：褐黄色，稍湿，稍密状，含50%～70%的碎石，砾径2.0cm～6.0cm，呈次棱角状，母岩成分为强风化板岩，孔隙间由粘性土胶结，胶结程度较差。推测厚度约1m～3.0m，该层位于粉质粘土层下部，广泛分布于滑坡区内。

（3）板溪群五强溪组第四段（Ptbnw4）。

砂质板岩夹凝灰质板岩：灰绿色，板状结构，块状构造，中厚层状。凝灰质板岩呈褐灰色，薄至中层状，板状结构，碎块状构造。

强风化层：褐黄色，节理、裂隙发育，呈微张～张开状，岩体破碎，呈碎块状，厚度约3.0m～5.0m；

中风化层，褐黄色夹灰绿色，节理、裂隙较发育，多呈微张～闭合状，岩体较完整，厚度8m～10m。

凝灰质板岩呈夹层状分布于砂质板岩中。砂质板岩单层厚度在30cm～50cm，凝灰质板岩单层厚度在10cm～30cm。二者呈互层状分布，砂质板岩属较硬岩，凝灰质板岩属软质岩。

2 滑坡特征

2.1 平面地质特征及滑坡规模

滑坡区地貌类型属构造剥蚀低山地貌，地势整体北高南低，覆盖层厚度薄，植被一般发育，山坡上可见基岩出露。后缘高程835.4m，前缘高程513.0m，相对高差约322.4m。山坡较陡，坡度一般为25°～35°。前缘修路切坡处呈陡崖状，坡角达60°以上。滑坡平面上呈圈椅状，后缘直至山脊处，形成深度在8-10的缺口，两侧形成高度在3m～5m的直立陡坎或剪切、拉张裂缝。剖面上呈凸型状，滑面呈折线形。

前缘宽约300m，后缘宽约100m，平均宽280m，长约1000m，滑坡体厚8.0m～12.0m，平均厚约10.0m，面积约2.715×104m2，体积约27.15×104m3，滑坡主滑方向220°，滑动面为砂质板岩中的夹层凝灰质板岩，滑坡类型为复合式（推移及牵引共同作用）中型岩质滑坡。

滑坡左、右侧均以裂缝变形消失处为界，后缘以裂缝变形消失处及陡坎微地貌为界，前缘剪出口以坡脚为界，总体来看，整个滑坡的周界明显。

2.2 结构特征

2.2.1 滑体

根据现场工程地质测绘，该滑坡体主要由第四系残坡积层粉质粘土、碎石土，及强～中风化砂质板岩组成，坡体上部为少量种植土覆盖。滑体厚度约8m～12.0m平均厚约10m，厚度变化较大。滑坡体斜长约1000m，平均宽约280m，估算滑体体积约27.15×104m3，属中型岩质滑坡。

2.2.2 滑带特征

滑带为砂质板岩中的软弱夹层凝灰质板岩。滑面埋深一般10m～12m，厚度一般0.2m～0.5m，因地下水浸泡软化，强度降低，顺层产生位移。

2.2.3 滑床

为中风化砂质板岩，中至微风化，较坚硬。岩层产状220°∠25°，与滑动方向一致。

2.3 滑坡变形历史及特征

通过对滑坡现场详细调查，综合分析收集的资料，根据坡体的变形特征以及地形地貌特征、地层岩性、地质构造等条件分析，滑坡发生的主要原因为扩建X066线凉伞至玉屏公路开挖切坡致坡体稳定性变差，同时大气降水入渗降低了滑带的抗剪强度，导致滑坡发生。

根据调查和对当地居民的访问，该滑坡变形史主要分两个阶段：

2.3.1 初步变形阶段（第一次滑动）

2013年8月29日下午，因遇连续强降雨影响，加之斜坡前缘切坡扩建公路而形成高陡临空面，使坡体原始稳定状态改变。处于滑坡中部的村民发现房屋及坡体出现大面积开裂。

2.3.2 加速变形阶段（第二次滑动）

2013年8月31日凌晨，该滑坡快速下滑，造成滑坡中部民房损毁、前缘道路毁坏，冲沟堵塞，并将修路用的挖掘机推至滑坡对面山坡上，高出冲沟底部达50m左右，堵塞溪沟后形成堰塞湖。

滑坡发生后，其变形特征如下：

后缘：后缘处于山脊部位。前缘：滑坡发生后，原扩建公路所形成的陡坎全部坍塌，并将岩土体推至冲沟对面的山坡上，高出原冲沟底部近50m，造成冲沟堵塞，并形成小型堰塞湖，造成上游农田和部分居民住房被淹。应急抢险中将冲沟中部分滑坡堆积体清除，降低了堰塞湖水位。边界：滑坡发生后，在两侧边界部位形成了明显的边界线。滑体：该滑坡为顺向岩质滑坡，滑坡体平面面积达27.15×104m2，受地形坡度、土层厚度、滑体岩体强度、滑带性质等因素的影响，滑体中各部位向下滑动的距离不一致。从滑体堆积情况看，滑体前缘、两侧松散堆积体较多，而在滑体中部岩土体完整性相对较好，但因各部位滑移速度的差异而导致剪切性裂缝十分发育，既有纵向裂缝，也有横向裂缝。主要有3组：第1组，位于坡体中部道路，裂缝长约4m～6m，最大宽约12cm，可见深度20cm～50cm，为横向张拉裂缝。第2组，位于后缘顶部，裂缝长约4.5m，宽约2cm，可见深度15cm～50cm，走向305°，与滑动方向垂直，为张拉裂缝。第3组，位于滑坡体右侧，裂缝最大宽约15cm，可见深度50cm～100cm，长可达30m，垂直位移差约30cm，为纵向剪切型裂缝。

3 滑坡破坏模式及形成机制分析

3.1 变形破坏模式分析

根据滑坡破坏后的表现形式，判定该滑坡为复合式滑坡。第一次滑动为牵引式滑坡，第二次滑动为推移式滑坡。第一次滑动：滑坡前缘因扩建公路而对边坡进行开挖，形成了高度达10m～20m的高陡岩质边坡，导致滑坡前缘产生高大临空面，为滑坡产生提供了空间条件。第二次滑动：在第一次滑动产生后的前后几天，该区域内均为阴雨天，且降水时大时小，更有利于降水沿新形成的裂隙快速入渗，从而为第二次大规模滑动提供了诱发条件。

3.2 形成机制分析

该滑坡的形成有其内在因素和外在因素， 主要包括坡体的物质组成、坡体结构特征、暴雨和人类工程活动等。坡体物质组成及边坡结构特征是滑坡形成的内因，而人类工程活动是滑坡形成的外因，降雨是滑坡形成的诱发因素。

4 滑坡稳定性计算及评价

4.1 计算工程状况确定

该滑坡处于山坡上，属顺向岩质滑坡，影响滑坡稳定的因素主要为降水。故滑坡稳定性计算主要考虑以下工况：①天然状态，②暴雨状态。

4.2 计算指标选取

该滑坡为岩质滑坡，滑带为夹于砂质板岩中的凝灰质板岩，受降水浸泡后，其强度快速降低而形成软弱夹层。勘察中对该软弱夹层进行了大量的取样试验。但由于受试样采取条件和试验方法的限制，试验数据变化较大。故本次计算采用反演法、试验数据和经验值综合确定。

4.3 计算方法的确定

该滑坡为岩质滑坡，滑动面为岩层面。但由于滑坡规模大，且滑床为板溪群五强溪组砂质板岩、板岩、凝灰质板岩，受区域地质构造的影响，岩层面产生挠曲，故在局部地段为园弧形滑动，大部分地段为平面型滑动。本次按折线型滑动面、采用极限平衡法进行稳定性计算。对暴雨状况，计算时考虑地下水的浮托力和动水压力的作用。

4.4 计算结果及评价

滑坡稳定性计算结果是：天然状态时稳定性系数是：1.25，暴雨状态时稳定性系数是：1.03。通过上述计算可以看出，该滑坡在天然状态下，处于基本稳定状态。而在暴雨状态下处于欠稳定状态，安全储备不足。

5 滑坡防治对策

从上述定量评价可以看出，该滑坡在天然状态下处于稳定状态，而在暴雨状态下处于欠稳定状态。为了确保公路在重新修建后安全运行，建议采用如下措施：

应保持滑坡体前缘的地形，采用浆砌石的方法，建议将公路向外移，充分利用滑体前缘堆积体作为路基，减少对滑体前缘的开挖。建议在滑体的不同部位修建截排水沟进行截排水，建议对陡坡地段进行放坡，防止再次产生局部小型滑坡而危害到前缘部位公路的安全运行。

6 结语

该滑坡从地质环境条件、发育特征、形成机制等分析，均具有湘西南山区滑坡地质灾害的典型特征，可以为山区防灾减灾研究提供借鉴。该滑坡规模大，治理费用极高，但危害到的人员较小，目前进行彻底治理较困难。山体滑坡是山区公路建设中常见的地质灾害。有鉴于此，山区公路在今后的升级建设中，一定要提高安全防范意识，规范地质灾害危险性评估制度，加强对地质灾害预防和治理的管理，有的放矢，为人民群众创造一个安全、舒心的生产、生活环境。