古寨山滑坡地质灾害形成机制与防治对策

陈志芳

（福建省197地质大队，福建泉州362000）

1 概述

该滑坡位于福建省南安市洪濑镇谯琉村古寨山南侧，东临省道S307 线(泉州—永春)。滑坡发生于2017年6 月24 日。影响范围内危害对象为南侧2 个厂的6栋厂房（1～3 层），南侧及东侧8 户居民共46 人的生命及财产安全，约造成经济损失约500万元。为了消除滑坡地质灾害安全隐患，查明滑坡的形成机制及整体稳定性，为滑坡治理工程设计提供准确、可靠的依据。

2 滑坡发育历史及变形破坏特征

2.1 滑坡发育历史

根据现场调查了解，2017 年为6 月13 日8 时～16日8时，当地持续大雨甚至暴雨，边坡前缘土层数次崩塌滑落堆积在坡脚，于2017年6月24日发生滑坡，现今坡脚有大量碎块石堆积，根据实地调查及微地貌特征，滑坡主要发育于岩脉侵入及其两侧断层破碎带（图1）。

图1 滑坡现状

根据现场钻孔揭示的岩土分布情况及工程地质性能判定，滑坡的滑动面为强风化凝灰岩层中，推测剪出口为砂土状强风化凝灰熔岩与碎块状凝灰熔岩岩层的分界面附近。

2.2 滑坡的周界、规模、形态特征

滑坡平面形态呈“扇状”的单面坡，走向235°，主滑方向169°，坡度为45°～50°，滑坡长度约20m，滑坡宽度约33.40m，现状边坡高度约13.70～18.10m，坡顶标高59.30～65.30m，坡脚标高为45.60～47.20m，现状边坡坡脚有大量堆积物，坡脚砌有挡土墙基础，现今被坡前堆积物掩埋，滑坡体坡面出露的土层为坡积粉质粘土和岩脉，勘查期间坡面有几棵斜卧的树，雨季期间坡面出现小型的溜方滑坡。现场地质调查发现滑坡后缘及山坡上有3条拉张裂缝。

滑坡后缘高程59.3～65.30m，前缘高程约45.60～47.20m。斜长约20.00m，前缘宽约47.100m，后缘宽约33.40m，根据调查了解，滑体平均厚度约2.50m，面积约810m2，体积约2100m3，主滑方向为169°，坡度约45°～50°。滑坡体主要为坡积粉质粘土、砂土状强风化凝灰岩，为浅层滑坡。根据实地调查及变形特征，滑坡整体边界较明显，其大致状况为：

（1）后缘：根据现场实际调查，距离后缘滑动面5～20m范围内，发现3条裂缝，有明显的拉张变形特征，具体描述如下：

裂缝①：位于滑坡后缘处（坡面正后方），走向60°～70°，裂缝长度约18m，下错高度约1～2m，裂缝宽度约0.3～1.0m，可视深度1.0m；

裂缝②：位于滑坡后缘中部，距离裂缝①直距约6m，走向70°～80°，裂缝长度约10m，下错高度约0.1～0.3m，裂缝宽度约0.20m，可视深度大于0.2m；

裂缝③：位于滑坡后缘中上部（ZK4位置），距离裂缝②直距约4.5m，走向50°，裂缝长度约15m，下错高度约0.2～0.5m，裂缝宽度约0.3～1.0m，可视深度大于0.3m。

（2）两侧边界：勘查期间滑坡堆积体尚未清除，西侧边界被滑坡体覆盖，东侧有岩脉出露（岩脉宽度约6m），未见明显的两侧边界特征。

（3）前缘：勘查期间滑坡前缘距离房屋距离约3～6m，前缘主要为粉质粘土、砂土状、碎块状强风化凝灰岩等组成的堆积物，还含有块石、碎石等，粒径主要约5～50cm，大小不一，分布不均。

（4）滑坡体特征：滑坡体物质主要由坡积粉质粘土、强风化凝灰岩及少量块石组成，褐黄色、灰白色，结构松散、杂乱，土体厚度约1.0～5.0m。滑坡体表面可见少量植被。

（5）滑坡面特征：勘查期间滑坡堆积体未清除，滑坡面被掩埋，未见明显的擦痕及其他滑面特征。

2.3 滑坡变形破坏特征

整个滑坡体总体上坡度较大，坡面未采取有效的工程防护措施，长期在雨水的作用下，随着雨水的下渗，使滑坡土体自重加大，抗剪强度降低，前缘临空面较大，易导致前缘土体发生下滑变形破坏，牵引上部土体和推动下部土体向下滑移，从而使上部土体失去支撑随之变形滑动。上述表明该滑坡的变形破坏模式为牵引式滑动。

3 滑坡体稳定性分析

3.1 滑坡体岩土体特征

滑坡区上部土层为碎石粘土、残积粘性土（特殊性土）。碎石粘土层厚度大，一般3.80～5.30m，结构松散，内聚力低，透水性较强，具弱膨胀性和湿陷性，受水浸泡易软化及崩解变形，岩土体工程地质性能较差，力学强度中等，尤其是浸水后强度降低较大。下卧残积粘性土厚度大，力学强度中等。岩土物理力学性质详见表1。

表1 岩土物理力学性质指标分层统计表

3.2 滑坡稳定性分析与平价

3.2.1 稳定性环境因素评价

从滑坡所处的地质环境条件、变形特征、物探测试成果等综合分析可能导致滑坡形成因素主要有地质构造、岩土性质、水的作用以及人为因素。

地质构造：根据物探测试及现场调查滑坡整体处于断层破碎带斜坡上，破碎带内岩土体节理裂隙较发育，存在软弱结构面，在饱水状态下破碎带内岩土体力学性能显著降低，且滑坡区斜坡坡度45°～50°，为滑坡的形成创造了有利的滑移条件。

岩土性质：滑坡体上部土层坡积粉质粘土、砂土状强风化凝灰岩覆盖层厚度较大，坡脚砂土状强风化凝灰岩已风化成高岭土状，吸水性极强，浸水后软化，承载力急剧下降。

水的因素：在滑坡发生前由于暴雨和长时间的连续降雨，地表水渗入坡体（东侧岩脉为相对隔水层，阻碍水往东侧流，导致水汇集到B区破碎带），软化岩土及其中软弱面（砂土状强风化凝灰岩与碎块状强风化凝灰岩分层面处），土体吸水后增加土体自重，同时降低其承载力，降低土的抗剪强度，产生孔隙水压力等从而诱发滑坡。

人为因素：主要在滑坡体前缘为修建工业厂房开挖坡脚，改变了坡体的原始地形，对坡体前缘卸荷，减小了滑体阻滑力，从而降低滑坡的稳定性。

综上所述，在地质构造、岩土性质、水的作用以及人为因素的综合作用下，破坏斜坡稳定条件，最终导致斜坡的不稳定。

3.2.2 边坡定性分析

根据地质测绘及野外钻探结果显示，该滑坡属于牵引式浅层土体滑坡，滑坡体未清除，坡脚有大量堆积物，形成高陡边坡，根据调查滑坡成因及规模，推测现状滑坡存在潜在的滑动面，如不采取有效治理措施，在强降雨的作用下，继续发生滑坡，会危及坡脚处6栋房屋戴志乐等8户46人的生命及财产安全。

3.2.3 滑坡定量分析

（1）计算方法与参数选取。边坡现状属于土质边坡，采用传递系数法对边坡土体的稳定性及推力进行计算，计算公式如下：

①边坡稳定性计算：

②滑推力计算公式如下：

对剪切而言：

对弯矩而言：

（2）计算结果与评述。对滑坡7-7′进行边坡稳定性计算，计算模型见图2。

图2 7-7′剖面边坡稳定性计算模型（单位：m）

根据上面边坡稳定性计算模型和公式进行计算累计抗滑力和稳定系数，边坡稳定性分析计算成果见表2。

表2 滑坡稳定性分析计算成果表

从计算结果中可以看出：预估剪出口位于强风化与碎块状层位分界面附近时，滑坡轴线现状坡体在天然状态下处于基本稳定状态，在暴雨状态下处于不稳定状态。

4 滑坡地质灾害防治对策

4.1 滑坡地质灾害治理工程设计方案

根据上述边坡累计抗滑力和稳定系数计算参数，对该滑坡地质灾害治理工程进行优化设计，即拟采用以C20 混凝土片石挡土（护面）墙支挡为主，结合坡顶裂缝夯填、整平及植树，坡面挂网锚喷（含喷砼包边）、截水骨架植草及排水为辅的设计方案。

4.2 治理工程设计参数

4.2.1 C20混凝土片石挡土墙

边坡挡土墙高3m，长52.9m，顶宽1.23m，底宽为1.5m，墙面坡率为1∶0.3，墙背坡率1∶0.2；边坡护面墙高5.5m，长63.3m，顶宽0.75m，底宽为1.80m，墙面坡率为1∶0.5，墙背坡率1∶0.3；为提高挡土（护面）墙自身的抗滑稳定性，将挡土（护面）墙底部做成逆坡，逆坡坡率为1∶0.15。

构造设计：挡土墙持力层为砂土状强风化凝灰熔岩,要求基础承载力不小于300kPa；泄水管采用PVC管制作，管径∅75mm，间距为2000mm×2000mm 呈矩形布设，要求最下排泄水管高出地面不小于300mm，倾斜率5%；其中BCD段挡土墙最下排泄水管采用仰斜式排水管，长度10m，管径∅100mm；挡墙的沉降（伸缩）缝间距10～15m，缝宽20～30mm，缝中以浸沥青的木板或沥青麻筋沿缝内外顶三方填塞，填充深度不得小于150mm；为了避免墙后积水下渗，泄水孔进水口下方设置一层厚度50cm的夯实粘土。

4.2.2 坡面截水骨架植草防护工程

（1）截水骨架：截水骨架的断面形式为人字型，其中主骨架做成槽型，用以分流排除地表水(详见设计图) ,骨架内植草防护。人字截水骨架脚墙设计为M7.5 浆砌片石，基础宽0.6m，高0.4m。伸缩缝间距为10～15m，缝宽2～3cm，用沥青麻絮填塞，骨架厚度40cm,骨架宽度50cm。

（2）施工流程：设计采用M7.5浆砌片石护坡，骨架内喷播植草。分段自下而上砌筑，依序进行挖槽→砌筑脚墙→砌筑护坡→砌筑主骨架和支骨架→浆砌护肩→骨架镶边→勾缝→喷播植草。

（3）施工顺序：放样→削坡（自上而下）→坡面防护→平台内测排水沟。

4.2.3 排水工程

在边坡顶开挖截水沟，截面呈倒梯形，顶宽0.7m，底宽0.4m，深0.6m，浇注水平30cm 厚的C20 素混凝土护壁；排水沟纵坡降5.0%；沟底30cm 厚的C20 素混凝土；在挡墙顶、底内外侧及坡面分别开挖排水沟，截面呈正方形，宽0.6m，深0.7m，衬砌水平30cm 厚的M7.5浆砌片石护壁，外面勾缝，与片石面平，顶部水泥砂浆抹面；排水沟纵坡降3.2%，沟底衬砌30cm厚的M7.5浆砌片石，并用水泥砂浆抹面。

5 结语

以南安市古寨山滑坡为例，研究该滑坡发育历史、规模及形态特征，滑坡变形破坏特征，对滑坡体稳定性分析与评价，在此基础上提出了相应的防治对策。同样，对于相类似的滑坡体的工程治理，也有一定的参考价值。