湖南某滑坡的变形机制分析及其稳定性评价

黄绍琼

（湖南省核工业地质局三0六大队，湖南 衡阳 421008）

滑坡是斜坡的岩土沿着某一破坏面(或软弱面)整体向下滑动的现象，是一种常见的不良地质现象,常会给社会经济和人类生活带来巨大的危害[1-3]。很多滑坡现象是由人为因素造成的，与人类的工程活动息息相关。滑坡既有自然属性，又有社会、经济及环境等属性。随着经济的快速发展及城市化进程的不断加快，滑坡及其危害问题日益突出[4-6]。

2015年7月3日上午10时，受持续强降雨影响，湖南省某小学后山滑坡发生滑动，直接威胁滑坡体下方民居47户、商住房85户计635人、某小学师生952人（学生917人、教师35人），共计1587人，以及坡体上部电力微波塔一座，直接经济损失1000万元，潜在经济损失约1亿元。本文通过对滑坡的基本特征、变形机制及稳定性进行分析研究，并提出滑坡的防治措施。

1 地质环境条件

1.1 地形地貌

滑坡区位于侵蚀丘陵山坡，地势较为平缓。滑坡区内丘顶浑圆，山顶较平缓呈台地，海拔标高75m～125m。相对高差20m～45m，坡角为10°～20°，坡面植被欠发育，主要以耕地为主。坡体前缘为某小学和居民房屋。

1.2 地层岩性

滑坡区出露的前第四纪地层主要为白垩系下统（K2）：岩性为紫红色粉砂质泥岩夹砾岩，抗风化能力较弱，强风化——中风化，薄层状，软岩，裂隙较发育，岩体较完整，主要分布在滑坡调查区西侧。

第四纪地层主要为全新统（Q4）：主要为坡积层，少量滑坡堆积层、崩积层。坡积层（Q4dl）厚度变化较大，在3～15m不等，主要由含砾粉质粘土组成，褐黄色，多呈可塑-硬塑状分布，含泥岩碎块，含量10%～30%，粒径5～40mm，棱角状。滑坡堆积层（Q4dcl）厚度变化较大，在5～15m之间，主要由粉质粘土组成，黄褐色，可塑-软塑状，含少量砾石，为滑坡体的主要土层，呈层状、带状分布。

1.3 地质构造与地震

据《1：20万衡阳幅区域地质报告》，滑坡区大地构造单元属新华夏构造体系中。根据野外现场实地调查，未发现断裂构造。区内岩层为单斜构造，区域内岩体相对破碎，节理裂隙发育。岩层产状为350°∠10°。

根据衡阳地震史及近期资料记载，场区内未发生过大于Ⅵ级的地震，属弱震区。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），场区地震设防烈度为Ⅵ度区，地震动峰加速度值a为0.05g，地震动反应谱特征周期Ts=0.35s。

1.4 水文地质条件

滑坡区及其附近地下水类型为第四纪松散层孔隙水和裂隙岩碎屑水。

1.5 人类工程活动

滑坡区常年耕作，表土疏松，地表水容易浸润软化岩土体，并下渗补给地下水，不利于斜坡的稳定。同时，滑坡体前缘修建民房和学校，大量的民房修建，需开挖填平、切坡弃土，改变了斜坡的原始地貌景观，增加了斜坡体的下滑力，对滑坡稳定性有一定的影响。在滑坡区中部修建了公路，破坏了坡体的原始地貌，有利于水体入渗，不利于滑坡稳定。

2 滑坡变形机制分析

2.1 滑坡体的形态及规模

受持续降雨影响，雨水从勇明小学后山甑米山、五里排山老滑坡的裂缝渗入、软化软弱层及加重上部土体重量，山体沿不同方向往下滑动，其中西面坡往西滑、北面坡往北滑动，根据低空航拍和地面踏勘结果，该滑坡体为复合型土质滑坡，由4个滑坡体（H1～H4）组成（见图1）。

H1滑坡位于甑米山的西北面坡度靠近山顶的斜坡地带上，前缘为耕地，自然坡度10°～20°；中部为灌木林，自然坡度15°～25°；后缘较陡，自然坡度30°～45°，微地貌属缓坡，原始坡形为弧形。该滑坡平面形态呈圈椅状，主滑方向为358°，滑坡体长度约170m，宽度约150m，前缘高程90m，后缘高程125m，高差约35m，滑体最大厚度约为25m，平均厚度12m，体积约为30.6×104m3，剖面形态整体呈直线型，为一中型推移式岩质滑坡。该滑坡后缘以坡顶下挫陡坎为界，滑坡前缘以居民区后陡坎为界，滑坡左、右侧界线以变形裂缝消失为界。

H2滑坡位于甑米山的西面坡度靠近山顶的斜坡地带上，前缘为耕地，自然坡度12°～22°；中部为耕地和灌木林，自然坡度15°～25°；后缘较陡，自然坡度20°～30°，微地貌属缓坡，原始坡形为凸形。该滑坡平面形态呈半椭圆状，主滑方向为307°，滑坡体长度约180m，宽度约130m，前缘高程80m，后缘高程118m，高差约38m，滑体最大厚度约为25m，平均厚度13m，体积约为30.42×104m3，剖面形态整体呈弧线型，为一中型牵引式岩质滑坡。该滑坡后缘以坡顶下挫陡坎为界，滑坡前缘以学校篮球场处陡坎为界，滑坡左、右侧界线以变形裂缝消失为界。

H3滑坡位于甑米山的西南面坡度靠近山顶的斜坡地带上，前缘为居民民房，自然坡度10°～15°；中部为灌木，自然坡度12°～28°；后缘较陡，自然坡度20°～30°，微地貌属缓坡，原始坡形为凸形。该滑坡平面形态呈圈椅状，主滑方向为273°，滑坡体长度约100m，宽度约130m，前缘高程75m，后缘高程110m，高差约35m，滑体最大厚度约为15m，平均厚度10m，体积约为13.0×104m3，剖面形态整体呈弧线型，为一中型牵引式岩质滑坡。该滑坡后缘以坡顶裂缝为界，滑坡前缘以居民房屋后陡坎为界，滑坡左、右侧界限以变形裂缝消失为界。

图1 滑坡区平面图

H4滑坡位于甑米山的南面坡度靠近山顶的斜坡地带上，前缘为居民房屋，自然坡度8°～12°；中部为灌木林，自然坡度15°～25°；后缘较缓，自然坡度10°～25°。原始坡形为凸形。该滑坡平面形态呈圈椅状，主滑方向为177°，滑坡体长度约80m，宽度约90m，前缘高程101m，后缘高程121m，高差约20m，滑体最大厚度约为12m，平均厚度8m，体积约为5.76×104m3，剖面形态整体呈直线型，为一小型牵引式岩质滑坡。该滑坡后缘以坡顶裂缝为界，滑坡前缘以居民房屋后陡坎为界，滑坡左、右侧界限以变形裂缝消失为界。

2.2 变形特征

滑坡于2015年7月3日发生滑动，本次滑动变形主要集中在H1和H2两个滑坡区域内：

2.2.1 H1滑坡

HI滑坡滑动剧烈，后缘出现下挫裂缝宽1m～3m，坡体中部出现下挫形成多级台阶，相对高差1m～2m地面下沉，中部水泥公路出现破裂，前缘滑移至房屋墙后毁坏房屋。

2.2.2 H2滑坡

H2滑坡滑动剧烈，后缘出现下挫裂缝宽0.5m～1m，坡体中部出现下挫形成多级台阶，相对高差1-2m地面下沉，前缘土体挤压教学楼、压占篮球场和操场。

2.2.3 H3、H4滑坡

H3、H4滑坡相对于H1和H2滑坡体俩说变形较少，主要集中在滑坡体的后缘出现少量的拉张裂隙，裂隙宽约0.5m～1m，裂隙长约10m～20m，可见深度约20cm。

2.3 滑坡岩性特征

（1）滑体：组成滑坡体的岩土层分为两层，一层为黄褐色的粉质粘土，呈可塑-硬塑状，含约10%的泥岩角砾，粒径一般为2mm～10mm，呈棱角状，表层见少量植物根系，用手捻时有滑腻的感觉，不易粘手，无摇振反应，主要分布与滑坡前缘，中、后缘分布较少。另一层为紫红色粉砂质泥岩，强风化，岩体裂隙较发育，岩体破碎，岩质软，容易被水软化，主要分布在滑坡后缘和中部。

（2）滑带组成滑带的岩土层为软-可塑粉质粘土，褐黄色，土体韧性较高，土体湿润含水量丰富，含约2%的角砾，用手捻时有滑腻的感觉，易粘手，无摇振反应，由于长期位于地下水位以下，质软，该层厚度在0.1m～0.5m，该层位于稳定基岩面以上，故易沿层面产生滑动。

（3）滑床滑床主要由白垩纪粉砂质泥岩组成，紫红色，泥质结构，薄层-中层状构造，泥质胶结，节理裂隙较发育，裂宽一般为2mm～8mm，多为泥质充填，岩质较软，岩体较完整，呈层状结构，遇水易软化、崩解，风干易开裂。

3 滑坡成因机制分析

通过对滑坡所处地质环境条件、岩土体特征、人类工程活动以及出现险情时的降雨情况分析，本次滑坡成因机制主要可以概括为以下几个方面。

3.1 地质环境因素

滑坡所处为低山丘陵地貌，高差近50m，坡度10°～35°，斜坡呈阶梯，坡面凹凸不平，前缘形成临空面。滑坡区岩层产状平缓，坡向北西向，与地形坡向相同，构成顺层坡，岩层倾角与地表坡度相近，地层层面构成了岩土界面。滑坡区上部粉质粘土含少量砾石，土质松散，坡面多处开裂且未经覆土压实、雨水易渗入，结构力差；下部碎屑沉积物质成分较杂、泥质含量高、岩质软硬相间，抗风化能力弱，裂隙发育，暴露地表以崩解、脱落成碎石，堆积在斜坡地带，为滑坡形成提供有利条件。

3.2 工程活动因素

滑坡体前缘修建民房和学校，大量的民房修建，需开挖填平、切坡弃土，改变了斜坡的原始地貌景观，增加了斜坡体的下滑力，对滑坡稳定性有一定的影响。在滑坡区中部修建了公路，破坏了坡体的原始地貌，有利于地下水的下渗；同时，滑坡区常年耕作，表土疏松，地表水容易浸润软化岩土体，并下渗补给地下水，不利于斜坡的稳定。

3.3 降雨因素

滑坡区降水丰富，年平均降水量1322.4mm，本次滑坡前出现间歇性强降雨，其中某镇降雨量达148.3mm，大气降水与地表水长期沿坡体下渗，由于下伏碎屑沉积岩软硬相间，透水性不均匀，且上覆松散堆积层隔水，使上部粉质粘土、孔隙水压力不断增大，基岩浅部软化、岩面上部土层饱和，在稳定基岩面上形成软弱层，降低岩土力学性能，从而导致岩土体失稳，产生滑坡。同时，滑坡区地下水较丰富，松散堆积层赋存孔隙水，基岩浅部含裂隙水。地下水埋藏浅，位于基岩面上部，且流量稳定，顺层岩面、岩土界面渗透，浸润软化岩土层，形成滑动带。

表1 滑坡稳定性计算结果

4 滑坡的稳定性分析评价

4.1 计算模型

本滑坡稳定性计算分别选取H1～H4滑坡的主滑面1-1’～4-4’剖面4个滑移面进行计算，并对可能的滑移面进行稳定性计算。根据地质调查推断，本滑坡的滑移面为基岩与覆盖层接触面，起滑面形态呈折线型(图2)，采用传递系数法计算滑移面稳定性及滑坡推力。

4.2 滑坡稳定性计算

对1-1’～4-4’剖面分天然状态和饱水状态两种工况下，采用相关软件，分别进行稳定性计算，结果如下：天然状态下，H1滑坡和H2滑坡处于基本稳定状态，H3滑坡和H4滑坡处于稳定状态；饱水状态下H1滑坡、H2滑坡和H3滑坡处于不稳定状态，H4滑坡处于欠稳定状态（计算结果见表1）。

图2 折线滑动法模型及条块划分图(折线形滑动面)

4.3 滑坡稳定性分析

根据滑坡体的定性分析及定量评价，某小学滑坡现状为基本稳定—稳定状态，但滑坡体各处变态与稳定性现状不同，其中H1、H2滑坡变形较大，H3和H4滑坡变形较少，滑坡的形成地形地貌、地层岩性与构造、大地降水等的综合作用形成，其中大气降水与地下水活动是滑坡的诱发因素，斜坡地形为滑坡提供了势能。滑坡的发展趋势受人类工程活动影响较大，无序的工程建设与农业耕种破坏地形地貌景观，改变岩土体力学结构，不利于滑坡的稳定，将加速滑坡滑动。

5 滑坡治理措施

为保障居民和学校的安全，根据滑坡所处的地质环境条件结合周边自然环境。本滑坡主要采用的治理措施为：

（1）在H1和H2滑坡前缘布设抗滑桩工程；在H3和H4滑坡体前缘剪出口位置和H1和H2之前不稳定坡体位置布置挡土墙工程。

（2）为防止滑坡体内部地表径流无序排放，影响滑坡体整体稳定性，在滑坡周界外5m～10m设置截水沟，拦截地表径流，并在滑坡体中部村道内设置排水沟，引排流水，截排水沟通过村道及居民地坪处采用预制混凝土管涵进行穿越。

（3）对因滑坡破坏的路面进行修复，同时对滑坡进行监测，及时发现异常保证安全。

6 结语

该滑坡位于某小学后甑米山，目前该滑坡处于基本稳定状态，但滑坡堆积体严重影响勇明小学和当地居民的正常生产生活。且滑坡失稳将对将对小学和当地居民造成严重危害，必须对滑坡体进行治理。根据勘查结果，在分析滑坡机理和进行滑坡稳定性计算评价的基础上,滑坡主要采用详细勘查+抗滑桩+挡土板+截排水沟+道路修复+监测的综合治理措施，切实可行，最终达到消除滑坡隐患的效果[7，8]。