某地滑坡稳定性分析评价及治理方案建议

朱 超

（湖南省地质矿产勘查开发局418队，湖南 娄底 417000）

1 滑坡概况

该地位于涟源市金石镇山茂村山茂水库南侧斜坡上，自然坡度20～25，微地貌单元属缓坡。该滑坡平面形态呈“圈椅状”，主滑方向为61°，滑坡体长度约36m，后缘宽度约50m，高程177.62m，前缘宽度约60m，高程约163.07m，相对高差约14.55m，坡度约20，滑体最大厚度约为6.10m，平均厚度约4.5m，体积约0.89万m³，剖面形态整体呈阶梯型。该滑坡现状威胁坡体上部、下部房屋4栋，威胁人员约37人，潜在经济损失约200万元。

2 形成机制分析

2.1 滑坡变形形成机制分析

据工程地质测绘、钻探和室内综合研究分析，该滑坡属整体性牵引式浅层土质滑坡，滑体为粉质粘土、人工填土，滑床为强风化砂岩，具体形成条件分析为：滑坡区土层含角砾，易于降雨入渗，雨季滑体土含弱孔隙水，主要受降雨补给。同时，滑床为强风化砂岩，为相对隔水层，导致地下水在近基岩面附近的土层中储集，一方面加大了滑体重度，另一方面软化岩土体，降低了接触带土体的抗剪强度。此外，滑坡前缘为陡坎，受建房影响，形成临空面，利于滑坡的发生。因此，综合分析该滑坡是在特有的地质条件下发生的牵引式浅层土质滑坡。主要诱发因素是降水。

2.2 滑坡近期发育阶段

滑坡区变形始于2018年，2021年雨季滑坡滑移迹象明显，造成滑坡后缘及中部出现地面裂缝，后缘房屋开裂、地基下沉，中部前坪坠落、损毁，因此滑坡整体上已处于加速滑动阶段。现状坡体在强降雨作用下仍处于不稳定状态，斜坡新出现裂缝等迹象。在雨季可能再次产生下滑，降雨对斜坡稳定性影响大。

2.3 滑坡稳定性影响因素

（1）地形地貌：滑坡所处为丘陵山腰地带，自坡脚至山顶，相对高差约30.49m，坡度20°～25°，经过长期人类工程活动作用，前缘、中部形成的斜坡临空面为滑坡提供了势能条件，在强降雨作用下，表层松散土体饱水后易发生滑动变形，是滑坡形成的重要条件之一。

（2）物质组成：滑体为粉质粘土，含少量角砾，结构松散，孔隙度大，地表水易入渗，土体遇水易软化，力学强度大大降低。同时，滑床为强风化砂岩，为相对隔水层，导致地下水在近基岩面附近的土层中储集，一方面加大了滑体重度，另一方面软化岩土体，降低了接触带土体的抗剪强度，不利于斜坡稳定。

（3）大气降水：大气降水是滑坡形成的直接诱发因素。一方面，连续强降雨造成土体饱和或近饱和，软化土体，强度变低，在重力作用下，促使斜坡失稳变形。另一方面，降雨形成地表水流，直接冲刷坡体，不利于斜坡稳定。

（4）人类工程活动：滑坡区修建房屋对坡体进行开挖，改变了原有坡体的平衡状态，同时增加了滑体动荷载，不利于斜坡稳定。

3 破坏模式分析

滑坡区总体为斜坡地形，根据现场调绘、勘探资料分析，目前滑坡主要表现为滑体向前缘滑移，后缘、中部出现拉张裂缝，前缘出现鼓张裂缝，滑坡破坏模式整体上以牵引式破坏为主。

4 物理力学参数分析与评价及参数取值

4.1 滑坡岩土体物理力学参数分析与评价

滑坡目前处于加速滑动阶段，由于滑坡区土层厚度小，其变形主要集中于雨季，综合分析滑坡滑面主要位于粉质粘土底部和强风化砂岩接触带中。

4.2 滑坡岩土体物理力学参数取值

为获取滑坡的稳定性分析和防治所需岩土参数，本次勘察采取了12个土样进行岩土力学参数检测。根据室内试验参数统计分析结果，滑体土的主要物理力学参数中，天然状态下粘聚力取值43.41Kpa、内摩擦角取值16.90°，饱和状态下粘聚力取值15.84Kpa、内摩擦角取值9.39°，滑体土的天然重度取19.90KN/m3、饱和重度取20.20KN/m3。

5 滑带土抗剪强度参数反演

5.1 计算剖面

根据场地勘探点的布置及滑坡的分布特征，选取1-1′线、2-2′线、3-3′线进行稳定性和推力计算，计算模型见图1、2、3。

图1 滑坡1-1′线剖面滑动面稳定性计算模型

图2 滑坡2-2′线剖面滑动面稳定性计算模型

图3 滑坡3-3′线剖面滑动面稳定性计算模型

5.2 计算工况

依据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）6.3表3，滑坡危害对象为坡体上、下部居民的生命财产安全，威胁人员约37人，潜在经济损失约200万元，确定该滑坡的防治工程等级为三级。依据现场实际情况及剖面分析，该滑坡坡体上部存在3处房屋及1条公路，考虑房屋分布位置、层数及其与滑坡关系，1-1′剖面房屋荷载按全荷载考虑，2-2′剖面房屋荷载按1/2全荷载考虑，3-3′剖面房屋荷载按1/2全荷载考虑，为方便计算，按延米取值，其值分别取10kN/m、10kN/m、3kN/m；公路处于滑体中后缘，根据村民介绍，该院落基建基本完成，不存在大货车出入，故本次不考虑汽车动荷载。依据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219-2006）5.4表5，综合分析，本报告采用Ⅰ、Ⅱ两种工况模型进行计算，滑坡推力安全系数取值如下：

表3 滑坡2-2′线剖面饱和状态抗剪强度参数敏感性分析表

工况Ⅰ：自重（天然状态），安全系数取1.20。

工况Ⅱ：自重+暴雨+地下水（饱和状态），安全系数取1.15。

5.3 计算结果

（1）计算思路：滑坡计算时选取1-1′线、2-2′线、3-3′线剖面进行反演，以求取与现状基本吻合的强度参数。

（2）计算方法：根据场区分布的岩土性质及滑坡变形特征，滑坡区潜在滑动面呈折线型，因此滑坡稳定性计算分析方法采用折线型不平衡传递系数法。

（3）计算参数的选取：计算参数主要包括滑体容重及滑带土的抗剪强度参数(C、φ值)。

（4）滑体土容重：根据滑坡区滑体土天然及饱和容重按原状样室内试验成果统计分析，综合确定滑体土天然容重计算取值为19.9kN/m3，饱和容重计算取值为20.2N/m3。

5.4 滑带土抗剪强度参数C、φ值

5.4.1 室内试验

依据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）13.3表8滑带抗剪强度指标取值表，该滑坡天然状态下稳定，饱和状态下不稳定，未形成统一滑带，故以滑体抗剪强度为参照。据勘查钻孔取样试验资料分析，提出滑带土的物理力学参数建议值（见表1）。本次勘查取滑体土样12个，其力学试验特征值见表1。

表1 滑体土物理力学性质统计表

5.4.2 反演分析

（1）反演分析：

反演公式为：

式中：Wi—第i条块的重量(kN/m)；αi—第i条块滑面倾角(°)；C—内聚力(kPa)；φ—内摩擦角(°)；L—滑面长度(m)；Ks—稳定系数。

因滑坡2-2′线于2021年5月变形最大，故选取2-2′线作为主滑剖面，对滑坡2-2′线剖面建立模型进行反演分析，因现状在自重+连续暴雨+地下水（饱和）工况下，滑坡处于不稳定状态，稳定系数取值范围Fs＜1.0。通过反演，2-2′线在饱和状态下，剖面稳定系数Fs取0.95，综合选取C=13.80kPa，φ=7.00°作为滑坡在暴雨状态下的滑带土参数反演值。

表2 滑坡2-2′线剖面抗剪强度参数反演表（饱和Fs=0.95）

（2）因素敏感性分析。

滑动面的C、φ值对稳定系数的影响十分显著。由上表可以看出，Fs-φ关系曲线的倾角（曲线与水平轴线的夹角）大于Fs-C关系曲线的倾角；当C=14kPa，φ由7°→8°每增加1°，则Fs值由0.959→1.016增加5.94%；而当φ=7°，C值由14kPa→15kPa，则Fs值由0.959→1.000，增加4.28%。

图4 滑坡2-2′线滑坡参数敏感性分析关系曲线图

（3）计算参数的确定。

综合以上室内试验数据统计分析、反演分析，天然状态下室内试验数据的凝聚力、内摩擦角要比反演状态下大，反演分析的结果试算后与实际稳定状况基本相符；试验参数实际上是总应力参数，反演分析得到的则是有效应力参数，在存在孔隙水压力的情况下，有效应力参数应大于总应力参数。

由于受大气降水及地表水下渗的影响，滑带土富水期处于饱和状态，枯水期滑带土含水量有一定量的降低，因此在对滑坡两个工况进行计算时，滑带土按计算工况不同取其相对应的抗剪强度参数值，综合取值结合试验值及反演值按权重选取，其中试验值权重取0.2，反演值权重取0.8，综合取值具体见表4。

6 滑坡稳定性计算及评价

6.1 稳定性计算公式

滑移面呈折线型，因此本次稳定性计算方法采用折线型不平衡传递系数法，计算公式如下。

式中：ψj-第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=i)，即：；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(°)；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。

6.2 评价标准

根据场区滑坡体变形特征及目前各滑体所处的状态，结合稳定性计算结果，可以将滑坡稳定性评价标准划分为：①Fs＜1.0不稳定；②1.0≤Fs＜1.05欠稳定；③1.05≤Fs＜1.15基本稳定；④Fs＞1.15稳定。

6.3 稳定性计算及评价

按整体稳定性计算：本次计算对滑坡1-1′、2-2′、3-3′线剖面剪出口进行条块划分，按折线型不平衡传递系数法进行滑坡稳定性计算，其结果见表5。

表5 滑坡稳定性计算结果及评价统计表

根据计算结果，滑坡在天然工况下处于稳定状态，在饱和工况下处于不稳定—欠稳定状态。

7 滑坡推力计算及结果评述

7.1 剩余下滑推力计算公式选择

式中：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、φi—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。

7.1.1 自重+天然

式中：Wi—第i条块滑体重量(kN)；Li—第i条块滑带长度(m)。

7.1.2 自重+暴雨+地下水

其中：Sxmin表示定位点在x坐标上与其相邻的两个定位点间距离较小的距离值，Symin表示定位点在y坐标上与其相邻的两个定位点间距离较小的距离值，Szmin表示定位点在z坐标上与其相邻的两个定位点间距离较小的距离值，k表示距离权值，将各个定位点的距离函数值由大至小依序排列，并根据如下公式将序列中距离函数值最小的定位点V更新为V':

7.2 推力计算结果及评述

滑坡在以上两种不同工况下对剖面按传递系数法进行计算，其计算结果为（因三条剖面线在工况Ⅰ状态下均为稳定，仅考虑工况Ⅱ）：①滑坡1-1′剖面在暴雨状态下稳定系数为0.999，滑坡体处于不稳定状态，最终滑坡推力Pi=83.13 kN/m。②滑坡2-2′剖面在暴雨状态下稳定系数为0.995，滑坡体处于不稳定状态，最终滑坡推力Pi=133.13 kN/m。③滑坡3-3′剖面在暴雨状态下稳定系数为1.005，滑坡体处于欠稳定状态，最终滑坡推力Pi=118.17 kN/m。据1-1′线、2-2′线、3-3′线三条剖面滑坡稳定系数及滑坡推力计算得出结论，滑坡整体在天然工况下处于稳定状态，在饱和工况下处于不稳定—欠稳定状态，其计算结论和实际情况基本吻合。

8 滑坡稳定性评价及发展趋势分析

8.1 滑坡稳定性和变形阶段

涟源市金石镇山茂村滑坡始发于2018年7月，于2020年5月导致水泥公路错断，房屋水泥前坪坠落、损毁，滑体中部和后缘产生大量地面裂缝，滑坡现已处于蠕变阶段，其变形集中于雨季。经计算，滑坡在饱和工况下处于不稳定—欠稳定状态，因此滑坡在暴雨诱发下，可能再次下滑。

8.2 影响因素

从滑坡稳定性计算结果和滑坡宏观变形分析可知，滑坡区变形主要集中于雨季，降雨入渗使岩土界面土体软化、降低了岩土体力学强度是诱发滑坡发生的关键因素，降雨对滑坡稳定性影响大。同时，滑坡区地表土体松散，利于雨水入渗。因此，降雨是诱发滑坡失稳的主要因素，雨季滑坡区变形明显。

8.3 变形方式

涟源市金石镇山茂村滑坡整体主要表现为滑体向前滑移，造成滑坡中、后部产生拉张裂缝，滑坡变形方式仍将以牵引式破坏为主。

9 治理方案建议

根据该滑坡的分布范围、变形特征、影响因素、稳定现状等，结合威胁对象、施工条件及村庄规划，建议治理方案如下。

9.1 削坡卸载工程

9.2 抗滑桩板墙工程

布置于滑坡中部（曾先石房前地坪外侧），建议设计桩顶标高与现有房前地坪标高持平，采用埋入式抗滑桩板墙，根据桩的布置位置及桩后填方高度按土压力及下滑力综合考虑桩的水平抗力。

9.3 挡土墙工程

布置于滑坡前缘（曾访齐、曾乐奇房后），建议设计墙顶标高高于现有地坪标高，采用重力式挡土墙，根据挡土墙的布置位置及墙后填方高度按土压力及下滑力综合。

9.4 截、排水工程

水是影响滑坡变形破坏的主导因素，因此坡顶、坡体各级平台内侧及坡体两侧应修建截排水沟，防止雨水对滑体的冲刷、浸泡作用。

9.5 裂缝填埋工程

建议对坡体后缘、中部拉张裂缝进行填埋，防治地表水下渗软化岩土体。

9.6 监测工程

在滑坡区建立监测网，对滑坡进行动态监测，实施监控。