浙南地区典型滑坡稳定性评价及治理研究

叶林香，张 政

（1、昆明工程勘察公司 昆明 650000；2、浙江海川勘察有限公司 杭州 310000）

0 引言

滑坡是斜坡岩土体在重力和其他因素作用下，由于应力状态的改变，或因水和其他物理化学作用降低了坡体内软弱带的强度，岩土体失去稳定而沿该带作整体的、缓慢和长期向下移动的现象［1］。形成的条件主要包括岩土体自身、地质构造、地形地貌等因素，而影响因素包括水的作用、地震以及人为活动等［2-3］。滑坡的稳定性评价包括定性分析为主的工程地质分析法，和定量分析为主的力学平衡计算法［4］。其中的力学平衡计算法有下面几个关键点：计算方法的选择；计算参数选择；计算工况中暴雨因素的考虑［5］。通过滑坡的稳定性数值分析，结合滑坡的变形监测数据分析［6］，两种方法相结合，能较好地评价滑坡的稳定性［7］。根据稳定性的分析结果，经综合分析采取有效的防治措施，以达到综合防治目的。

白岩下滑坡位于山麓坡脚，坡脚溪岸因溪水冲刷塌方后，在强雨降条件下引发溪岸上方自然斜坡体发生滑坡，滑坡体由第四系残坡积物和全风化流纹质晶屑玻屑凝灰岩组成，平均厚度4.0 m，滑坡体积约6 800 m3，属小型的浅层土质滑坡，滑坡后缘分布多条拉张裂缝，左右侧分布多剪切裂缝，滑坡后滑坡体处于临界稳定～不稳定状态，在强降雨条件下可能再次滑动，将堵塞溪流，对下游的白岩下村构成较大的威胁，具有浙南地区典型滑坡特征［8］。

1 滑坡区地质环境条件

滑坡区属中亚热带海洋性季风气候，气候温和，四季分明，温湿适中，热量充裕，雨量充沛。年平均降雨量为1 649.6 mm，平均降水天数为169 d，历年年降水量最多为2 483.1 mm，最大月降水量632.6 mm。滑坡灾害点活动前原始地形较缓，属于丘陵坡麓地带，斜坡坡度10°～30°。自然山体冲沟发育，植被覆盖率约70%。

出露地层主要为下白垩统高坞组（K1g）和第四系地层（Q4）。下白垩统高坞组浅灰色流纹质晶屑玻屑凝灰岩，局部夹凝灰质粉砂岩，具假流纹构造，岩石坚硬，抗风化能力较好，岩体强度随结构面的差异而变化较大；第四系地层为黄褐色、砖红色含碎石粉质粘土，碎石粒径1～2 cm，含量7%～14%，棱角～次棱角状，磨圆度一般，含腐殖质，上部见植物根系，厚度0.5～3.4 m不等。

所处大地构造位于温州-镇海、泰顺-黄岩大断裂带以东的沿海地带，属新华夏系第二个一级构造复式隆起带南段东侧，构造形迹反映以断裂为主，褶皱不发育。本区地震动峰值加速度为0.05g区，属震级小、烈度低的稳定区域。

2 滑坡形态特征

2.1 滑坡体特征

滑坡体位于缓坡地带，前缘下方即为溪流岸坡陡坡，东侧为原果园地的排水沟，西侧为自然沟谷。平面形态呈“U”型，如图1 所示，主滑方向181°。滑坡轴线长40.0 m，宽36.0～46.6 m，平均宽41.0 m，面积约1 700 m2，滑坡物质由第四系残坡积物和全风化流纹质晶屑玻屑凝灰岩组成，厚度0.5～5.3 m，平均厚度4.0 m，体积约6 800 m3，属小型的浅层土质滑坡。

图1 滑坡平面Fig.1 Landslide Plan

滑坡剪切口位于道路下方溪岸岸坡全～强风化分层处，勘查阶段降雨时，见有地下水从剪切口处渗流出。后缘裂缝分布明显，滑坡周界清晰，裂缝贯通性好，滑坡体北侧周界裂缝的力学性质为张性，发育的拉张裂缝，裂缝一般宽0.1～1.2 m，最宽处有2.0 m，可见深度一般在1.2 m左右，最深的约1.8 m。

2.2 滑动（面）带及滑床特征

2.2.1 滑动（面）带特征

根据地质测绘、钻探工程等查明，在滑坡体后壁底部多处发现存在白色、灰白色粘土，手摸有滑腻感，遇水软化、膨胀。该层粘土为良好的润滑物质。钻孔中在残坡积层、全风化层与强风化层的接触面附近也揭穿到一层灰白色、白色粘土层。根据滑坡剪切口附近出露岩土体情况，结合钻孔岩芯综合分析，滑动带深度约0.5～5.3 m，即灰白色、白色粘土层。

2.2.2 滑床特征

滑床由强风化凝灰岩构成，稍密-密实。滑床透水性较弱，滑床受上部松散层厚度控制较明显，从周界拉张裂缝底部，以及滑坡剪切口观测，滑床倾角较平缓，在20°～28°左右，滑床前缘与后缘的倾角变化不大，大致相近，中部较平缓。

2.2.3 剪切口

该滑坡体剪切口位于溪岸岸坡全～强风化分层处，滑坡产生后受强降雨影响，剪切口处局部岩土体已冲刷流失形成空洞。

2.3 滑坡形成主要因素

因受超强台风的影响，滑坡所处区域最大1 h 降雨量超过300 mm，短时间大量地表汇集的雨水汇入滑坡体上部，同时果园东侧的简易排水沟内的地表水也有大量的水流至滑坡区，大量雨水渗入后使土体达到饱和、过饱和状态，地下水水压力增大，且下渗的水起到润滑作用，从而引发滑坡，因此强降雨是滑坡产生的主要诱发因素。受溪沟水流冲刷造成岸坡塌岸，从而使前缘产生临空面，更有利于形成滑坡；较厚较松散的残坡积土层、全风化土层；存在的灰白色、白色粘土层软弱面，多因素共同作用形成了滑坡地质灾害。

3 滑坡稳定性及危害程度分析评估

3.1 滑坡稳定性分析

定性分析主要依据野外工程地质勘查结果，结合滑坡变形现状，运用工程地质类比法分析评价边坡稳定性状态及失稳模式。滑坡区位于浙南地区，台风期或梅雨季时，雨水汇流渗入至滑坡体内，南侧道路下方为滑坡剪切口，道路外侧无挡墙等防护设施，结合滑坡后缘拉裂缝、滑坡体表部裂缝情况推测，滑坡体目前处于临界稳定～不稳定状态，产生二次滑坡的可能性较大。

3.2 稳定性计算与评价

3.2.1 计算参数

⑴滑体重度

依据勘察资料，残坡积土天然平均重度取19.68kN∕m3，全风化流纹质晶屑玻屑凝灰岩天然重度取20.06 kN∕m3。经换算，滑坡体物质的天然重度取19.86 kN∕m3，饱和重度取20.23 kN∕m3。

⑵滑移带力学参数

依据勘查资料和滑坡体发展趋势及变形特征等，结合地区经验，采用反演法取值［9］，综合确定滑移带力学参数天然工况：c=10 kPa、φ=16°，暴雨工况：c=8 kPa、φ=12°。

3.2.2 计算工况

根据滑坡区地质环境条件及拟实施的工程活动，本次滑坡稳定性分析，台风期为最危险状态计算，选取工况为自重+暴雨。

3.2.3 计算公式

⑴稳定系数计算公式

滑坡体稳定性计算采用：

其中：Ri=［Wi（cosαi-Asinαi）-Nwi-RDi］tanφ i+ciLi

Rn=［Wn（cosαn-Asinαn）-Nwn-RDn］tanφn+cnLn

Ti=Wi（sinαi+Acosαi）+TDi

Tn=Wn（sinαn+Acosαn）+TDn

式中：Wi为第i条块的重量（kN∕m）；ci为第i条块的内聚力（kPa）；φ i为第i条块的内摩擦角（°）；Li为第i条块滑面长度（m）；αi为第i条块滑面倾角（°）；β i为第i条块地下水流向（°）；A为地震加速度系数a∕g（例如a=0.2g，则A=0.2）；Kf为稳定系数；Nwi为静水压力产生的孔隙水压力（kN∕m），Nwi=γwhiwLi；TDi为渗透压力产生的平行滑面分力（kN∕m），TDi=γwhiwLisinβ icos（αi-β i）；RDi为渗透压力产生的垂直滑面分力（kN∕m），RDi=γwhiwLisinβ isin（αi-β i）。

⑵推力计算公式

滑坡推力计算采用传递系数法进行［10］，其计算公式为：

Pi=Pi-1ψ+Ks×Ti-Ri

其中：下滑力Ti=Wisinαi+WAcosαi+TDi

抗滑力Ri=［Wcosαi-WAsinαi-Nwi-RDi］tanφ i+ciLi

传递系数ψ i=cos（αi-αi+1）-sin（αi-αi+1）tanφ i

3.2.4 计算结果

⑴稳定性计算结果

选取1-1′、2-2′、3-3′勘探剖面（见图2）进行稳定性计算，考虑地下水对滑坡的影响，计算采用理正岩土软件计算，结果如表1所示。

图2 3-3′计算地质剖面Fig.2 3-3′ Calculated Geological Profile

表1 稳定系数计算结果Tab.1 Calculation Results of Stability Coefficient

⑵结果分析

根据《滑坡防治工程勘查规范：GB∕T 32864—2016》中滑坡稳定状态划分标准：Fs＜1.0，不稳定；1.0＜Fs＜1.05，欠稳定；1.05＜Fs＜1.15，基本稳定；Fs＞1.15，稳定。由表1 可知：现状在考虑自重和地下水条件下，天然工况下滑坡处于临界稳定（欠稳定）状态，暴雨工况下滑坡体处于不稳定状态。

3.2.5 稳定性评价

综合分析认为：滑坡体处于临界稳定～欠稳定状态，在强降雨和人类工程活动等不利因素影响下，滑坡周界有进一步扩大的风险，同时随滑动面的进一步贯通，滑坡体可能由蠕动变形转化为速滑的危险，将严重危害滑坡体下方村庄及居民生命安全。

4 治理设计方案

滑坡防治方案，可考虑削坡载工程、回填压脚工程；支挡工程：抗滑桩、挡墙工程；排水工程：排水沟、管涵；其他工程：裂缝夯填、坡面绿化等。根据稳定性计算滑坡推力321～389 kN。若采取削坡减载措施，则将产生较大的削坡方量，且削坡区将延伸至山分嵴水岭，造成更大的生态环境破坏，而如果设置重力式挡土墙，经计算挡土墙结构尺寸较大，技术、经济上可行性低，综合考虑采取抗滑桩，结合截排水系统，为防止地表水体快速进入滑体，对滑坡体内所有的裂缝进行夯填，以达到综合治理的目的，并设置监测点。

4.1 抗滑桩工程

抗滑桩的平面布置尽量设置在剩余下滑力较小的坡段，同时避免滑坡体越过桩顶、从桩间滑动，又要保证桩前坡体具有足够的稳定性。考虑以上原则，结合斜坡地形，平面上抗滑桩布设一排，采用方形人工挖孔桩，设在+50 m 高程附近，数量为11 根（见表2）。抗滑桩采用C30 钢筋混凝土浇筑，方桩，桩截面尺寸2.0 m×2.5 m，设计桩长10.0～20.0 m，中心距为5.0 m。桩底按铰支端考虑，计算方法采用M 法。要求保证锚固段桩长不小于总桩长的1∕2，且桩基础需置入中风化基岩5.0 m 以上。抗滑桩箍筋间距200 mm，主纵筋选用HRB335φ32 的螺纹钢筋，每隔2.0 m 设定位筋4个，桩顶0.5 m返浆混凝土须凿除。

表2 抗滑桩长Tab.2 Length of Anti Slide Pile（m）

4.2 截水沟工程

主要布置在滑坡后缘及滑坡体中部。采用C25混凝土梯形截水沟；在水沟交汇处设置5 处C25 混凝土沉井，沉井规格：边长为1.0 m的正方形，井深1.0 m，井壁厚20 cm。

4.3 挡土墙

滑坡体前缘溪沟岸坡设置2.5 m 高重力式浆砌块石挡土墙，墙顶宽0.5 m，基础宽1.5 m，埋深1.0 m，挡土墙内坡1∶0.25，外坡垂直。

4.4 裂缝填补

裂缝采用粘土回填并夯实，防止雨水沿裂缝直接渗入坡体。

5 监测数据反馈

施工完成后进行变形监测工作。桩部位布置2个监测点（JC1、JC2），滑坡体中部布置2 个监测点（JC3、JC4），后缘布置2个监测点（JC5、JC6），如图1所示。监测报警值按如下：垂直位移报警值为50 mm，控制值为70 mm，垂直位移变形频率连续3 d 不得大于5 mm∕d。边坡水平位移报警值为50 mm，控制值为70 mm，水平位移变形频率连续3 d不得大于5 mm∕d。

根据监测数据，2019 年6 月～2019 年10 月，每星期观察1 次，位移、沉降观测各120 次，累计沉降量最小的点为JC4，累计沉降量值为2.2 mm，变化速率0.015 mm∕d，累计沉降量最大的点为JC6，沉降量为2.5 mm，变化速率为0.017 mm∕d；累计位移量最小的点为JC1，位移量为0.213 mm，变化速率为0.001 mm∕d；累计位移量最大的点为JC6，位移量为1.52 mm，变化速率为0.01 mm∕d。所有监测点的沉降量变化速率、位移量变化速率不断减少，逐渐势于稳定，表明经综合治理后的加固措施有效。

6 结论与建议

⑴因受超强台风带来的强降雨影响，大量雨水渗入岩土体，使土体达到饱和、过饱和状态，地下水水压力增大，且下渗的水起到润滑作用，为该滑坡形成创造了条件；受溪沟水流冲刷造成岸坡塌岸，从而造成滑坡区域的自然山坡前缘产生临空面，更有利于形成滑坡；加之较厚的残坡积土层、全风化土层；存在的软弱滑动面；造成了滑坡地质灾害。采用传递系数法，分别进行天然工况和暴雨工况下的稳定性计算，结果表明滑坡体处于临界稳定～不稳定状态。

⑵根据滑坡稳定性计算评价结果，综合考虑滑坡推力值、施工条件等因素，经分析比选抗滑桩方案、削坡减载方案、重力式挡土墙支挡方案，综合技术可行、经济合理、施工方便的原则，设计采用滑坡体中下部设置方形抗滑桩，桩截面尺寸2.0 m×2.5 m，设计桩长10.0～20.0 m，中心距为5.0 m；滑坡后缘及坡面设置C25 混凝土截排水沟；滑坡体前缘溪沟岸坡设置重力式浆砌块石挡土墙；现状裂缝采用粘土回填并夯实等的措施，达到综合治理的目的。

⑶为评价治理效果，及抗滑桩的运行状况、受力变形特征等，确保工程安全可靠和工程的正常运行，经实施地表位移监测、沉降监测的分析，所有监测点的沉降量变化速率、位移量变化速率不断减少，逐渐势于稳定，治理措达到预期效果。