某降雨型中-浅层滑坡成因分析

■余海强

（福建省交通规划设计院有限公司，福州 350000）

1 引言

截水、 排水工程是滑坡治理工程中一种非常重要的手段，大多数情况下对于降雨型中-浅层滑坡应优先考虑排水工程， 并在滑坡防治总体方案基础上，结合水文地质、工程地质条件设置地表截水、排水和地下排水方案[1-2]。本试验采用了以地表截水、排水和地下排水方案为主要治理手段，取得了较好的效果。

2 滑坡场区工程地质条件

滑坡场址区处于多座火山中心附近的空落相、碎屑流相、火山通道相、喷溢相区域。 4 座火山间歇性交互作用形成了该区域火山灰、碎屑流、熔岩流交互沉积的复杂地质环境， 最终形成了凝灰岩、含砾凝灰岩、 熔结凝灰岩等多种岩性组合的复杂场区。 熔结凝灰岩相对于凝灰岩坚硬，且不易于风化，由钻孔揭示岩芯不难发现， 该场区凝灰岩均已风化成土状， 而熔结凝灰岩多为大块或整板状孤石置于凝灰岩风化层中。 再经区域地质构造运动，致使场区内岩土层差异风化更加强烈，形成了多条风化凹槽[3]。

由场区微地形地貌特征可将其分为A、B、C 3 个区域，A、C 区为B 区两侧山脊，A 区覆盖层厚度＞B 区覆盖层厚度＞C 区覆盖层厚度。 C 区覆盖层最薄且在坡脚处发育反翘形式的基岩，好比天然的抗滑桩挡在C 区坡脚前缘， 也挡住了地下水的排泄，使其向B 区改道。全风化凝灰岩、砂土状强风化凝灰岩多穿插发育于熔结凝灰岩及其风化层中。 场区水文地质情况为地表水、地下水排水条件A 区最好，C 区最差，B 区介于两者之间[3]。

土工试验成果显示残坡积层及全风化、砂土状强风化层均属高液限土。 由表1 可知，土层直接快剪的内摩擦角在18°～25°，与天然坡体坡角接近；进行饱和快剪时内摩擦角仅在11.3°～13.5°，土体的反复直剪残余强度接近。

表1 土层室内试验成果

3 治理后坡体再次变形破坏特征

滑坡现场观测到的坡体变形特征如下：

（1）坡体后缘：A、B 区后缘未见明显破坏特征，C 区后缘见拉张裂缝。

（2）坡面：A 区仰斜排水孔一直有地下水流出，坡面未见明显破坏特征；B 区抗滑桩桩前土体被地表水冲刷垮塌，土体堆高2～4 m，土质较纯地段坡面坡度9°～15°， 重力式挡土墙上未施仰斜排水孔，但坡面有地表水漫流痕迹。 由监测成果可判断，桩前土坡冲毁较为严重的4、9、18 号抗滑桩稳定性尚可，天气晴朗时抗滑桩前侧挡土墙上重新施打仰斜排水孔，地下水自流一段时间后，监控量测成果显示抗滑桩位移有较为明显的回调收敛现象，23～27号抗滑桩水毁情况较轻；C 区坡面仰斜排水孔未施工，试验场区开挖形成较大临空面，采用框架锚索、锚钉墙结构加仰斜排水孔等措施综合治理，坡面多处锚索、锚头崩裂。

（3）坡脚前缘：A 区未见破坏现象；B 区1～22 号抗滑桩间坡体前缘未见明显剪出破坏现象，24、25号抗滑桩前缘路面可见地表鼓胀裂缝推测该处滑动面向深层改造；C 区岩土接触带可见明显剪出口，剪出口产状与B 区早年发生的剪出口产状基本一致：45°∠13°，C 区两侧剪出口高程与B 区早年发生的剪出口一致，但C 区滑动体主轴线上剪出口高程较两侧高10 m 左右，C 区经回填反压加固措施处理后，坡体暂时稳定。

（4）滑动面：B 区1～22 号抗滑桩间的滑动面向下改造的可能性较小，23～27 号抗滑桩间的滑动面向深层改造可能性大， 且在桩底附近；C 区滑动面部分在全风化凝灰岩中，部分沿土石界面。

4 滑坡成因分析

滑坡一般发生在断裂带、堆积层、风化带及岩土体的软弱夹层所组成的斜坡地带， 自下而上发展，规模不断扩大。 从总体上看，影响该滑坡的成因有以下几个因素。

4.1 人类活动因素

边坡开挖施工前山体天然边坡整体稳定。 施工开挖改变了山体的应力平衡， 坡体发生了位移，为保护边坡的稳定，在B 区坡前二阶平台上设置了锚拉式抗滑桩， 坡前设置了重力式挡土墙，A、C 区设置了十字板锚索。 A 区设置了相对应的地表、地下截排水导流系统；B 区设置了地表截排水系统，但仅起到部分排水作用， 部分地表水被关在坡顶上方，直接下渗进入坡体，当雨量较大时呈漫流状越过排水沟直接冲刷抗滑桩桩间土及桩前土体，且未设置地下水排水系统；C 区地表、 地下排水系统均未设置[3]。

4.2 水文地质条件

由地下水稳定水位等势线图（图1）不难发现：A 区地下水位等势线分布较均匀且相对疏松，即水力梯度相对较小； 在抗滑桩延长线上，A 区的地下水位埋深最深， 与地形地貌及地层条件相符，其排泄条件相对较好。

图1 2016 年10 月强降雨后地下水水位等值线

B 区1～15 排抗滑桩间地下水位等势线分布相对较均匀，水力梯度略大于A 区，地下水位随着桩号增加而缓慢增加；B 区16～27 排抗滑桩地下水位等势线分布有突变现象，且抗滑桩桩背处等势线密集，即水力梯度大，地下水水位迅速提高；B 区地下水位态势的主要原因有（1）抗滑桩阻挡地下水向坡下运移；（2）坡前挡土墙的阻挡；（3）B 区下游存在基岩面反翘突起现象， 再次阻挡了地下水向坡外运移，地下水水流方向改道大部分流向A 区下游。

C 区地下水同B 区16～27 排抗滑桩桩后地下水分布形态特征基本相似，水力梯度更大，地下水水位更高，C 区地下水位更高的主因与B 区第3 个因素相似，C 区坡前基岩面突起， 阻挡地下水顺坡排出[3]。

场区地层发育比较混乱，A 区以土状风化层为主，其间夹有碎块状强风熔结凝灰岩，巨块状孤石相对较少， 透水性相对最好；C 区开挖揭露坡面分布较多巨块状中风化熔结凝灰岩孤石，可视为隔水层；B 区介于两者之间[4]。

4.3 大气降水因素

根据当地气象局提供的资料，2016 年初当地降雨天数较多，进入4 月后降雨更加频繁。 2016 年7 月、9 月，场区遭遇最强台风，7 月8-11 日受台风“尼伯特” 影响， 局部地区24 h 最大雨量约222.5 mm， 超过百年一遇降雨量；9 月13-16 日受“莫兰蒂” 超强台风影响， 仅9 月15 日降雨量为70.1 mm；9 月17-18 日受“马勒卡”台风影响，9 月17 日单日降雨量为51.9 mm；9 月27-29 日受 “鲇鱼” 超强台风影响， 仅9 月28 日降雨量达157.6 mm。结合滑坡深部位移监测数据分析，2 次台风后的一段时间内，坡体地下水位明显上升，且无法及时排出，使土体迅速饱水软化，土体自重增加，坡体下滑力增加，土体抗剪强度降低，抗滑能力减弱，坡体发生较明显的变形活动；同时短时间持续暴雨造成抗滑桩桩间、桩前土体发生大面积的浅表层冲刷滑塌，桩前抗力丧失较多，导致部分抗滑桩出现向坡外倾斜现象。 持续强降雨是滑坡发生变形的主要外因[3，5]（表2)。

表2 丰水期与枯水期坡体稳定性对比

由监控量测成果可以看出， 持续强降雨过后，坡体呈现向外倾覆的趋势，但天晴后又会向坡体内收敛，如图2、3 所示。

图2 2016 年4 月-2018 年6 月地下水位埋深动态变化

图3 抗滑桩位移量随地下水位升降变化

由表3 可知，持续强降雨导致坡体地下水水位迅速提升，B、C 区地下水排泄条件较差， 坡体地下水较长时间处于高位，使得坡体土质软化抗剪能力下降，是本次坡体变形的主控因子。

表3 场区地质条件对比

5 处治措施及效果分析

为防止降雨时地表水大量渗入坡体内，加剧坡体变形，建议在原有加固、支护措施的基础上，进一步完善引排疏干地表水与地下水的措施； 在B 区24 号抗滑桩上边坡约8 m 处，布设集水井与水平钻孔进行深层排水；在A、B 区坡脚处重力式挡土墙上补充仰斜排水孔；在C 区基岩面较浅处增加7 根锚索抗滑桩进行强支护且在C 区抗滑桩上边坡坡面上补充仰斜排水孔[3]。 在施工及完工后均对坡体进行变形观测，及时了解施工及雨水对坡体的影响和变形的发展趋势， 保证施工及高速公路运营安全，建立完善的监测安全预警机制，做到防患于未然。

集水井及仰斜排水孔施工后，场区所有监测孔内地下水水位均有下降且达到预期效果，原抗滑桩位移量也随着地下水位的下降而回调， 呈收敛态势，坡体稳定。 采用引排疏干地表、地下水的方案，不仅提升了坡体自身稳定性， 达到了治理的目的，同时还节省了大部分强支护的费用， 符合安全、科学、经济、合理的设计原则[6]。

6 总结

（1）持续强降雨是引起本次坡体变形的主要原因，即异常、持续的集中降雨造成坡体地下水急剧抬高，且地下水堵在坡体内未及时排出，致使土体较长时间处于饱和状态， 抗剪强度降低且自重增大；同时短时间持续暴雨造成抗滑桩桩前、桩间土体发生大面积的浅表层冲刷滑塌， 桩前抗力减小，造成坡体抗滑力不足，导致抗滑桩出现向坡外倾斜的现象[3，7]。

（2）对于降雨型中-浅层滑坡，一般情况下宜优先考虑排水工程，结合工程地质、水文地质条件，确定地表截、排水和地下排水方案。 计算滑坡的稳定性时应考虑截、排水工程的影响，而不只是作为滑坡稳定性计算的安全储备，从而减少其他治理工程的经济费用[8]。

（3）通过A、B、C 3 个场区地质条件的对比分析，表明地下水高水位持续时间决定了坡体的稳定性，地下水的排泄条件决定了地下水能否处于高位及其时间的长短，处治时应认真遵循“治坡先治水”这一治理原则[9]。

（4）对于降雨型中-浅层滑坡，地下水水位对坡体的稳定性影响大， 治理时不仅要考虑力学强支护，还应考虑强支护对水文地质条件的改变，以确定地表截、排水和地下排水综合排水方案。