青川县某不稳定斜坡变形破坏机制及稳定性分析

周金龙

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川成都 610066）

0 引言

5·12汶川特大地震引发了一系列地质灾害[1-3]，总数达万余处，给人民的生命和财产安全带来了严重威胁。

某不稳定斜坡位于四川省青川县，该不稳定斜坡直接威胁不稳定斜坡前缘居民的生命和财产安全与公路安全。因此，在综合分析的基础上，对该不稳定斜坡的变形破坏机制与稳定性进行了分析和评价。

1 不稳定斜坡地质背景

不稳定斜坡区属于侵蚀构造中低山地貌，山峦、沟谷较发育，地势陡峻，地形变化大。

该区位于龙门山系北东部，区内出露的地层主要有第四系全新统崩坡积碎石土层（Q4col+dl）、寒武系邱家河组硅质、碳质板岩层（∈q）及震旦系元吉组白云岩与千枚岩层（Zy）。

2 不稳定斜坡工程地质特征

2.1 不稳定斜坡基本特征

不稳定斜坡前缘以沟为界，高程1190m；斜坡东南侧和西北侧均有千枚岩基岩出露，为不稳定斜坡的侧缘边界；后缘以耕地为界，高程1340m。不稳定斜坡相对高差约150m，坡度28°~32°，平面分布形态大致呈不规则的长条形，分布面积为4.48×104m2，堆积物厚度7~20m，体积为57×104m3。坡体上分布梯田陡坎，高0.5~1.5m，坡体前部主要为居民房屋和一条公路（图1、图2）。

图1 不稳定斜坡

图2 不稳定斜坡剖面图

2.2 变形破坏特征

根据现场调查，地震后，坡体上多处分布滑塌和裂隙。其中滑塌规模较大的有1处，裂隙发育规模较大的有两处。

滑塌位于斜坡上部，分布高程为1355~1380m，横向宽度3m，体积约300m3，崩滑方向为N75°E（图3、图4）。滑塌体的物质组成为灰黄色块碎石土，块石原岩成分为千枚岩和白云质灰岩，含量约60%~70%，块径20~50cm，个别大块石直径可达1m，滑塌体未造成人员伤亡。

图3 滑塌体滑动方向

图4 滑塌体形态特征

一处裂隙分布在公路上方130m位置，高程1230左右的坡体中，裂缝走向N35°~40°W，长度3~10m，缝宽4~40cm，下错5~30cm。（图5、图6）。另一处裂隙位于陡崖脚下方一带坡体中，裂缝走向N15°W，长8~9m，缝宽5~10cm，下错最大距离约50cm（图7、图8）。

图5 斜坡中部公路上方裂缝张开

图6 斜坡中部公路上方裂缝延伸情况

图7 裂隙变形情况

图8 裂隙下错情况

3 不稳定斜坡的变形破坏机制分析

3.1 影响因素分析

3.1.1 地形地貌

该不稳定斜坡相对高差约150m，相对高差较大，坡体上分布陡坎，具有良好的地形地貌和势能条件，为不稳定斜坡失稳提供了基础。

3.1.2 岩性和坡体结构

不稳定斜坡的组成物质为块碎石土，块碎石含量较高，约60%~70%，块径20~50cm，个别大块石直径可达1m，结构松散~稍密，具有良好的渗透性，为不稳定性斜坡失稳提供了物质条件。

3.1.3 水的影响

青川县地处四川北部边缘山区，属亚热带湿润季风气候类型，年降雨量1021.7mm，降雨主要集中在7—9月，一般出现在8月上旬和中旬的年最大日降雨量为80~100mm（图9）。

图9 青川县历年月平均降雨量

特别是5·12汶川特大地震后，青川县出现了两次特大暴雨。7月14—17日，持续三天的暴雨天气，累计降雨量最大达418.2mm。8月27—28日，青川部分地区突降暴雨，最大降雨量超过200mm。降雨渗透进入土体，增加了土体自重的同时又降低了抗剪强度，加速降低了不稳定斜坡的稳定性。

3.1.4 地震

不稳定斜坡区位于龙门山系北东部，新构造运动强烈，地震活动频繁。特别是5·12汶川特大地震后，又不断有余震发生，不稳定斜坡的土体变得更加松散，斜坡变形加强。

3.2 变形破坏过程及特征分析

经分析，该不稳定斜坡的变形过程分为3个阶段。

（1）该不稳定斜坡在5·12汶川特大地震前，当地居民在坡体上修筑梯田陡坎用来耕种，使坡体表面变得松散，同时，在梯田陡坎在天然状态下也会有缓慢变形。

（2）5·12汶川特大地震及地震引发的降雨，使坡体出现扩容或拉裂，局部坡体出现滑移-拉裂式变形破坏[4]。

（3）地震引起坡体顶部的山体发生大规模的崩塌落石并堆积于坡体后缘，对不稳定斜坡具有加载作用，使坡体出现推移式滑移-拉裂式变形破坏。

4 不稳定斜坡稳定性分析

为了定量地评价不稳定斜坡的稳定状况，选取图2作为计算模型进行稳定性计算，并确定两条潜在滑面，滑面1为局部坡体失稳情况，滑面2为坡体整体失稳情况（图10）。

图10 稳定性计算模型

计算参数的选取是根据《土工试验报告》实验值，结合经验类比法及不稳定斜坡的变形状况，综合确定不稳定斜坡的物理力学参数（表1）。

表1 潜在滑动带抗剪强度参数取值

根据相关规范[5-6]，计算中主要考虑以下三种工况下的坡体稳定性问题。

（1）工况Ⅰ：自重（天然）。

（2）工况Ⅱ：自重（天然）＋暴雨。

（3）工况Ⅲ：自重（天然）＋地震。

采用传递系数法对不稳定斜坡稳定性进行了定量计算，计算结果如表2所示。

表2 稳定性系数计算结果

通过对两个潜在滑面的稳定计算结果进行分析，该不稳定斜坡整体上在天然及地震工况下处于稳定状态，在暴雨工况下处于基本稳定状态；而公路上方的局部坡体在天然工况下处于稳定状态，暴雨工况及地震工况下为基本稳定。

5 结语

（1）该滑坡整体处于基本稳定状态。

（2）该潜在不稳定斜坡表部有滑塌现象，表明该斜坡整体虽然稳定，但局部处于欠稳定状态，在暴雨或地震等不利工况下可能发生失稳破坏。

（3）局部失稳给居民或公路造成威胁的部位应进行边坡治理。