汉中市镇巴县道子坎滑坡隐患地质特征及稳定性研究

强 帆 张暖宗

（陕西核工业工程勘察院有限公司，陕西 西安 710054）

道子坎滑坡隐患点位于镇巴县黎坝镇长柏村，该隐患点于2019 年7 月份，由于降水等因素，坡体上出现多条裂缝，裂缝最大宽度约3cm；至2020 年9 月初裂缝最大宽度已达1m，目前滑坡处于加速变形阶段，部分坡体已有滑塌、沉降现象。该隐患点在极端降雨条件下，发生整体滑坡的可能性大，且滑坡体一旦失稳，将危及到滑坡区内17 户71 人53 间房屋、1 个村卫生室，威胁财产1000 万元，急需进行治理，消除隐患[1-3]。

因此，本文拟通过对该滑坡的分析研究、模拟验算及结合工程实践，进一步总结提高对该类滑坡的认知。

1 研究区地质环境概况

1.1 区域地质地貌条件

研究区位于扬子地台，大巴山坳褶带，属于低山区与河谷阶地交汇处，山势低缓，山坡坡度多在20°～40°。区域出露地层岩性主要有砂岩、泥岩及松散岩土。

1.2 水文地质条件

滑坡隐患点及周边地区地下水的类型有基岩裂隙水和松散层孔隙水两类，大气降水为主要补给源[1]。

基岩裂隙水：赋存于砂岩风化裂隙带中，含水性较差，由山坡或顺节理裂隙带向沟谷排泄，深部新鲜完整的岩石则为弱透水或相对不透水层。

松散层类孔隙水：呈带状分布于山谷两侧斜坡及沟谷松散层中，含水岩性为粉质粘土，地下水位埋深较浅，以上层滞水为主，埋深约2.4～8.3m。以径流排泄为主。

1.3 滑坡区工程地质条件

1.3.1 岩土体分布及特征

研究区内各地层工程地质特征，见表1。

表1 研究区地层工程地质特征

1.3.2 人类工程经济活动

随着城镇建设规模的不断扩大，人类工程活动对滑坡区的影响主要为：

（1）区内修路、建房等切削山体形成的高陡边坡，在降雨及重力影响下，加剧破坏了坡脚的原有应力作用，更容易造成坡体的崩塌、滑坡等现象

（2）人类的开荒种植，破坏了坡体的原有生态结构，加剧了水土流失，破坏了坡体的稳定性。

2 滑坡基本特征

2.1 形态

道子坎滑坡长约125m，宽约100m，平面面积约1.25×104m2，滑向约40°，滑坡区相对高差约61m，滑坡体积10.5×104m3。滑坡体变形迹象最早发生于前缘，滑坡整体边界较为清晰，为一中型堆积层牵引式土质滑坡[2]。

2.2 滑坡岩土体结构特征

滑体：该滑体主要由粉质粘土组成，厚3.0m～8.3m，湿度中等，可塑性中等，干强度中等，韧性中等。滑体土天然含水率在18.4～27.0%之间，平均值21.88%；天然重度18.7～20.5 kN/m3，平均值19.8 kN/m3；天然孔隙比0.58～0.81，平均值0.66，塑性指数10.7～15.5，平均值12.84，重型触探试验平均值约16.2 击，工程性能较差。

滑面：滑面呈上陡下缓状，上部坡度约30°，下部坡度15～20°，滑面为土岩接触面。滑面上部地层以含碎石粉质粘土为主，含水量较大，软塑，可见擦痕。

滑床：滑床为含碎石粉质粘土，顶部为泥岩。

2.3 变形特征

在滑坡隐患点上发现多处裂缝，裂缝宽度约2～3cm，最大宽度约40cm，错台高度最大约30cm，沿滑坡隐患点周界及后缘形成多条裂缝。滑坡体前缘上山道路外侧出现滑塌，滑塌段长度约25m，滑塌后形成高约70cm的陡坎，滑塌造成道路部分地段下陷。滑坡后缘道路下陷约1m，下陷段长度约30m。

该滑坡处于持续变形中，变形迹象明显，在滑坡前缘浆砌石挡墙上发现裂缝，裂缝宽度约10～60cm，该段挡墙已被错断，其余地段挡墙多处出现的裂缝、鼓包等，在降雨等因素作用下，发生垮塌的可能性较大[1-4]。

3 滑坡稳定性分析计算与评价

3.1 滑坡形成机制分析

经过现场调查和勘查分析，该滑坡为中型土质滑坡，形成条件为：

3.1.1 地形地貌

该区域位于低山区与河谷阶地交汇处，山坡坡度多在20°～40°，该类型地貌特征为滑坡地质灾害的发育提供了必要的条件。该滑坡体在底部和中部砌有挡石墙和临时截排水工程，但均已遭到破坏。

3.1.2 地层特性

坡体地层结构为含碎石粉质粘土、含块石粉质粘土层和砂岩泥岩互层，水体渗入粉质粘土层间富集，降低其抗剪强度，发展成滑动面。

3.1.3 降雨作用

降雨作用是滑坡形成的关键性因素，一是增加坡体的自身重量，二是加快软弱结构面的形成和贯通，据现场调查及统计，滑坡在雨季的变形速率明显高于旱季。

3.1.4 人类工程活动

随着经济发展人口不断增长，面临居民用地紧张，道路修建导致坡体前缘开挖，底部阻滑段不断减少，坡面中上部居民垦荒，破坏了坡脚的原有应力作用，使下滑力大于抗滑力，坡体向下滑动形成滑坡。

3.2 滑坡破坏模式分析

滑坡向下滑动，坡体前缘首先变形破坏形成裂缝，在暴雨条件下雨水沿裂隙进入坡体使滑带土软化，前缘变形导致造成滑坡体后缘发生变形，裂缝进一步扩大，造成坡体出现一定程度的剪切破坏进而使滑面贯通，造成滑坡整体剪切破坏。该滑坡类型为牵引式滑坡[1-5]。

3.3 滑坡体物理力学特征

勘查过程中根据现场原位测试、室内土工试验，对滑坡体参数和指标进行了统计分析，详见表2、3。

表2 滑坡体物理力学性质特征表

试验及统计结果表明：滑体土天然含水率在18.4～27.0%之间，平均值21.88%；天然重度18.7～20.5 kN/m3，平均值19.8 kN/m3；天然孔隙比0.58～0.81，平均值0.66，塑性指数10.7～15.5，平均值12.84。

3.4 滑坡稳定性计算与评价

3.4.1 公式选择

按照《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）中滑坡临界计算方法，采用表2 试验数据，进行滑坡稳定性计算，选择传递系数法，计算公式如下[2-4]：

式中：

Ti——第i 条块下滑力（kN/m）；

Ri——第i 条块抗滑力（kN/m）；

Ψj——第i 条块剩余下滑力传递至i+1 块段时的传递系数（j=i 时）；

Wi——第i 条块自重标准值与相应附加荷载之和（kN/m）；

ci——第i 条块滑面粘聚力标准值（kPa），；

φi——第i 条块滑面内摩擦角标准值（°）；

n——条块数；

Fs——稳定性系数。

3.4.2 计算方案选取

通过调查发现，该滑坡体滑面主要为含碎石粉质粘土层与基岩接触面处（图1），稳定性分析计算选择传递系数法。经上述公式计算，得到不同工况下的稳定系数Fs 值见表3。

图1 剖面图

表3 滑坡稳定性计算结果表

通常滑坡整体稳定系数Fs＜1.0 为滑移状态；1.0≤Fs＜1.05 为欠稳定状态；1.05≤Fs＜1.15 为基本稳定状态；Fs>1.15 为稳定状态[4]。该滑坡体在自重状态下，稳定系数Fs=1.00～1.13，处于欠稳定～基本稳定状态；在暴雨条件下，稳定系数Fs=0.95～1.04，处于不稳定状态～欠稳定状态。

3.5 基于颗粒流的数值模拟

通过构建道子坎滑坡颗粒流数值模型，可模拟坡体滑动全过程[4-6]，滑体运动总持续100s，主滑时间约50s（图2）。滑坡发生时，坡下居民基本没有反应时间，该滑坡需进行及时治理。

图2 道子坎滑坡模型图

对模型数据分析，建立道子坎滑坡运动图（图3），将滑坡从失稳滑移到停止运动分为四个阶段。

图3 道子坎滑坡运动图（35s～100s）

第一阶段：滑坡在运动前期，前缘出现了明显位移，经历35s，滑坡从失稳到整体下滑；

第二阶段：滑坡在滑动55s 后，由于抗滑力的增加，大部分堆积于坡脚停止运动；

第三阶段：滑坡在滑动75s 后，任有部分土体存在较小的运动速度，但在自身重力影响下逐步进入稳定压密阶段。

第四阶段：滑坡在滑动100s 后，逐步趋于稳定状态。

4 滑坡发展趋势及工程防治

4.1 滑坡发展趋势

4.1.1 滑坡稳定性综合评价

滑坡体在连续降雨作用条件下为不稳定状态，发生整体滑动的可能性较大[5]。

4.1.2 滑坡变形发展趋势

根据滑坡体稳定性综合评价结果结合滑坡变形破坏特征，预测滑坡体在暴雨状态下发生滑移的可能性大，一旦再次产生滑移现象，对滑坡后缘起到牵引作用，裂缝增多，滑坡失稳，威胁当地人民群众生命财产安全。

4.2 工程防治

根据滑坡现状及治理经费实际情况，采用抗滑桩+挡墙+截、排水工程等进行滑坡治理[2]。

4.2.1 抗滑桩

在对比考虑滑体土厚度、结合地形条件、滑坡剩余下滑力的基础上，在滑坡前缘设置抗滑桩。

4.2.2 挡墙工程

根据现场调查，在滑坡前缘替换原有坡脚破坏挡墙。

4.2.3 截、排水工程

通过疏排地表水，达到减少土体重量，提高滑体稳定性的目的。

5 地质灾害防治效益评估

5.1 社会效益

通过对滑坡的工程治理，将彻底消除滑坡灾害对当地群众的生命财产安全，使人民群众生活于安全环境之中，促进社会稳定[3]。

5.2 经济效益

通过对滑坡体进行工程治理，一方面可消除地质灾害造成的财产损失和人员伤亡；另一方面可改善当地环境，实现土地资源的合理、综合利用，繁荣市场经济，增加人民收入、增加地方财政税收收入，对实现镇巴县经济的可持续发展具有重要意义[3]。

5.3 环境效益

通过滑坡的综合治理，可最大限度的减少水土流失，美化人居环境，促进生态环境进一步改善[4]。

6 结论

6.1 该滑坡体斜长约125m，宽约100m，平均厚度约7m，为中型堆积层牵引式土质滑坡。滑坡威胁对象主要是坡体下方住户共计17 户71 人53 间房屋、1 个村卫生室，威胁财产1000 万元，危险性大。

6.2 该滑坡体的形成与该地区地形地貌、地层特性、降雨作用关系密切。在自重条件下，处于欠稳定～基本稳定状态；在暴雨条件下，处于不稳定状态～欠稳定状态。

6.3 通过构建滑坡颗粒流数值模型，判断该滑体运动总持续约100s，主滑时间约50s，滑坡发生时，坡下居民基本没有反应时间，该滑坡需进行及时治理。

6.4 根据该滑坡发生条件，建议对滑坡采取抗滑桩+挡墙+截、排水+监测的综合防治措施，防治后可产生较好的生态、环境、社会效益。