贵定县绿豆坪滑坡成因及稳定性分析

常亚婷 金 波

（1.贵州省地质矿产勘查开发局一〇四地质大队，贵州 都匀 558000；2.贵州省地质矿产勘查开发局一一五地质大队，贵州 清镇 551400）

0 引言

绿豆坪滑坡位于贵定县城北部，滑坡平面形态呈半圆形，剖面形态呈直线型，主滑方向为315°，滑坡体长约80 m，宽约60 m，滑体平均厚约5 m，滑坡体积为2.4×104m3，为小型岩质滑坡；滑体为中风化灰岩岩体，富含泥质条带，滑面为3 cm 左右的泥质条带，滑床为较完整的灰岩［1］（见图1、图2）。

图1 绿豆坪滑坡平面图

图2 绿豆坪滑坡2-2’剖面

2020年6月7日上午9时，由于滑坡体前缘临空，在雨水的浸润下，滑坡前缘发生向下的位移，并牵引滑坡后缘、左右侧滑移，导致后缘、左侧出现拉张裂缝，拉张裂缝变形不断加剧。2020年6月10日，滑坡后缘、左右侧拉张裂缝已基本贯通，为牵引式滑坡。

1 滑坡区地质环境条件

1.1 气象水文

1.1.1 气象。研究区地处低纬度高海拔的云贵高原山区，位于冷暖气流的交汇地带，气候温和、湿润，多阴雨天。多年平均气温15 ℃，极端最高气温为34.8 ℃，极端最低气温为-8.7 ℃，多年平均降雨量为1 143 mm，最大降雨量1385.7 mm（1977年），最小降雨量722.3 mm（1966 年），日最大降雨量234.9 mm（1999 年6 月30 日），小时最大降雨量52.8 mm。雨季一般始于每年的4 月，结束于10 月下旬，降雨量占全年降雨量的84.94%，旱季为11月至次年三月，降雨量占全年降雨量的15.06%。

1.1.2 水文。研究区属长江流域乌江水系清水河支流，区内地表水体不发育，研究区西侧100～150 m 为清水河（上游为马场河），清水河历史最高洪水水位与滑坡前缘坡脚高差为10 m，滑坡体受清水河影响小。

1.2 地形地貌

研究区属于低山丘陵地貌，以剥蚀作用为主，滑坡区地形起伏较大，地形坡度在20～40°为主，地形高度差异较大，该斜坡地形上部陡，坡度在30～40°，下部相对平缓，坡度在20～30°左右，坡脚处为平地。滑坡体前缘高程980.0～984.0 m，滑坡后缘裂缝最高高程1 002 m，最大相对高差22 m。受坡面农耕、建筑物修建切坡作用影响，滑坡体范围内微地貌类型多样，以斜坡、台地、陡坎为主。

1.3 地层岩性

研究区出露的地层为第四系（Q）覆盖层和三叠系下统大冶组（T1d）基岩，各地层主要岩性分述如下。

1.3.1 残坡积层（Qel）。红黏土，黄褐色，可塑状，可搓成土条，韧性中等，干强度中等，无摇震反应，底部含少量角砾及砂，红黏土广泛分布于斜坡表层，厚度变化大，整体厚度较小，该层在滑坡范围内厚0～1.5 m，平均厚度0.5 m。

1.3.2 三叠系下统大冶组（T1d）。中风化灰岩：灰色，微晶结构，薄层状，节理裂隙较发育，裂隙面无充填，局部溶蚀裂隙较发育，岩体较完整，岩层层面间富含泥质条带，岩芯呈短柱状、块状，岩芯采取率为70%～80%，岩体基本质量等级为Ⅳ级，该层未钻穿。该层岩体属可溶性岩体，岩溶发育，岩层层面间富含的泥质条带为滑坡发育的主要地层［2］。

1.4 水文地质

1.4.1 地下水类型。根据出露的地层岩性及地下水在含水介质中的赋存特征，研究区地下水类型可分为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶水两大类。

①松散岩类孔隙水。主要赋存于第四系红黏土中，该层岩土固结性差，孔隙率较大，主要为大气降水垂向补给及地表水体补给，以分散潜流形式沿斜坡表面及土层中径流。地下水埋深较浅，在陡坎冲沟等低洼地段时有出露。该类水量严格受降水量的控制，多为季节性含水，水量动态变化大，总体富水性差。

②碳酸盐岩夹碎屑岩类岩溶水。主要赋存于灰岩的溶蚀裂隙和岩溶管道中，富水性中等。据访问调查，区内岩溶发育，位于滑坡前缘的部位存在多处岩溶溶洞，在村民家中可见溶洞的天窗，天窗口大小约为直径1.0 m 的似圆形状，地下5.3～9.4 m 位置可见水面，调查期间，地下暗河水流量约5.4 L/s，除此之外，其他钻孔均未发现稳定地下水。

1.4.2 地下水的补给、径流和排泄。地下水主要接受大气降水补给，沿节理裂隙向深部下渗，并沿裂隙及相对隔水层层面向低洼方向径流，最终以渗流形式向西侧的清水河（马场河）排泄。

1.4.3 地下水埋藏类型。研究区内地下水的埋藏类型主要为潜水，主要集中在二叠系上统大冶组灰岩中。地下水埋藏深度受地形的变化而变化，地势高，地下水的埋藏深度就深，反之就浅。

1.5 地质构造及地震

1.5.1 地质构造。研究区大地构造位置属于江南造山带西南缘、扬子准地台滇黔褶断区黔南凹陷北东部，区内构造活动频繁，以燕山期构造为主。

研究区位于贵定-新场街向斜西翼，工作区附近地层呈单斜产出，岩层倾向308～310°，倾角28～40°，优势产状303°∠31°，未见断层发育，地质构造简单。岩层层面平直光滑，局部略有起伏，层理张开度小于3 mm，层间光滑无充填，层面结合程度差，属于软弱性结构面。

区内共发育两组优势节理，J1：125°∠60°；J2：185°∠80°。J1 节理面平直光滑，局部略有起伏，层理张开度小于2 mm，节理面间光滑无充填，发育密度1～3 条/m，该节理面属于结合差的软弱结构面。J2 节理面起伏粗糙，层理张开度小于3 mm，节理面间无充填，发育密度1～2 条/m，该节理面属于结合差的软弱结构面。

1.5.2 地震。根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)，工作区抗震设防烈度为Ⅶ度，Ⅱ类场地峰值加速度为0.10 g，基本地震动反应谱特征周期为0.35 s，晚、近期构造活动不明显，属构造较稳定区域。

2 滑坡变形特征

2.1 滑坡体变形特征

2.1.1 滑坡前缘。滑坡前缘受民房、X924 县道建设切方作用，在建房施工中开挖暴露出了溶洞1，并形成了高陡切方边坡，边坡垂高2～5 m 不等，坡度45°～80°不等，边坡坡脚为场平平地，边坡顶部为自然斜坡，自然斜坡坡脚坡度约30°，前缘受切方影响，形成临空面，为滑坡体剪出口的形成创造了有利的地形条件，勘查期间，前缘切方边坡发生局部岩体顺层滑移现象（见图3、图4），并导致前缘两栋2 层砖混结构建筑物破坏。2020 年6 月7 日上午9时，前缘中部发生向下位移变形，滑坡前缘变形导致上部电线杆歪斜和上部一栋砖结构民房破坏，6月10日，滑坡后缘、左右侧拉张裂缝已基本贯通。

图3 滑坡前缘

图4 滑坡前缘边坡局部

2.1.2 滑坡中部。滑坡坡体岩性主要为中风化灰岩（富含泥质条带），上覆薄层（0～0.5 m）耕植土，因滑坡为整体变形破坏，且属顺层岩质滑坡，滑体刚性较大，因此，滑坡坡面整体未发现明显变形破坏迹象，但局部变形明显。

2.1.3 滑坡后缘。后缘发育一条拉张裂缝L1（见图5），L1 裂缝走向近北东—南西向，裂缝切入中风化灰岩岩体中，断面形态呈“U”字形，上部开口0.5～2.0 m，裂缝特征见表1。

表1 裂缝特征统计

图5 滑坡后缘L1裂缝

2.1.4 滑坡侧缘。滑坡左右侧缘均发育拉张-剪切裂缝L2，其中L2 裂缝（左侧缘）走向近东—西向，裂缝切入中风化灰岩岩体中，断面形态呈“U”字形，上部开口0.5～1.5 m（见图6至图8），裂缝特征见表2、表3；L3、L4、L5裂缝（左侧缘）走向近北西—南东向，裂缝切入中风化灰岩岩体中，断面形态呈“折线形”，上部开口0.05～0.2 m，裂缝特征见表1。

表2 岩溶溶洞发育特征

表3 各溶洞现状变形特征

图6 滑坡右侧缘L2裂缝

图7 滑坡左侧缘L2裂缝

图8 滑坡左侧缘L2裂缝（泥质条带）

2.2 滑坡物质组成及结构特征

2.2.1 滑体特征。滑体物质即为滑移面以上的岩体，根据钻孔、浅井揭露及现场调查，绿豆坪滑坡滑体主要为三叠系下统大冶组中风化薄层灰岩，厚约2.0～6.5 m，富含泥质条带，节理裂隙较发育，裂隙面无充填，局部溶蚀裂隙较发育，岩性呈短柱状，岩心采取率达70%～80%。

2.2.2 滑带特征。根据浅井揭露，滑带物质主要为泥质条带，厚约3 cm，滑坡主滑方向岩层产状303°∠29°与滑坡坡向（307°）为顺向关系，滑坡岩体视倾角（26～31°之间）。泥质条带遇水软化失去原有的力学性质，形成一个软弱夹层，为滑坡的变形提供了条件。

2.2.3 滑床特征。滑床为滑带之下的稳定中风化灰岩，结构稳定，岩石结构较完整，钻进速度较慢，岩心呈饼状、短柱状，少量呈碎块状，无临空面发育，处于稳定状态。

3 岩溶溶洞基本特征

根据现场物探和钻探资料，研究区内共发育4处溶洞（其中RD1、RD4 洞口与地表连通），各溶洞发育特征见表2，溶洞变形特征见表3。

4 滑坡成因及变形破坏模式分析

4.1 滑坡成因分析

4.1.1 地形地貌。该滑坡所处斜坡地貌为上缓下陡，前缘由于切坡形成了40°～80°的临空面，上部岩土体在重力及其他外力作用下，产生向下的作用力，前缘临空后没有抗滑作用力，导致滑坡从前缘开始牵引向下滑动。

4.1.2 岩土结构。从钻探、浅井资料结合现场勘查可知，滑坡区岩体结构主要为薄层状的中风化灰岩，富含泥质条带（即滑坡滑带），遇水泥质条带失去原有的物理力学性质，强度变低，最终滑坡向下位移产生滑动，此为滑坡形成的内在原因。

4.1.3 降雨。从坡体变形时间分析，2020 年6月以来连续降雨，降水量大。滑坡体物质组成主要为松散堆积物及中风化灰岩，透水性较强，滑带为泥质条带，不透水，为隔水层，在连续强降雨条件下，地表水沿着松散层空隙及节理裂隙下渗到泥质条带面，软化岩层层面（滑面上的泥质条带），使得其失去原有的力学性质，成为软弱结构面，进一步增加了滑坡的下滑力，为滑坡的直接诱发因素。

4.1.4 溶洞。研究区岩体为灰岩，属可溶性岩石，岩体在岩层层面J1、J2 节理面切割作用下，结构破碎，面理发育，裂隙面成为地下水流经的主要通道，在丰富的地下水溶蚀作用下，在地形低洼处，岩体内部开始形成不规则的网状溶蚀裂隙，这类网状溶蚀裂隙在地下水的不断侵蚀破坏作用下，逐渐形成各个独立的空穴，空穴不断融合，最终形成溶洞，与滑坡的形成无直接联系。

综上所述，研究区前缘切坡、岩性中含软弱夹层及持续的降雨耦合之作用，使得绿豆坪滑坡变形失稳，其中降雨是滑坡发生的直接诱因。

4.2 变形破坏模式分析

绿豆坪滑坡整体呈上缓下陡的微地貌，斜坡坡向与岩层走向基本一致，为一顺层坡，特殊的斜坡结构为滑坡的发育提供了有利条件。滑坡前缘因为修建房屋对斜坡坡脚进行过开挖，且无任何支护措施，导致坡体前缘形成高约1～3 m 的临空面，使得斜坡失去阻滑段，大大增加了斜坡的下滑力，为滑坡形成提供了有利地貌。连年汛期持续降雨为斜坡提供了丰富的水资源，地表水沿着松散空隙及节理裂隙垂直入渗，促使软弱面加速软化，大大降低其抗剪强度，使得滑坡在连续蠕动过程中形成连贯的滑移面，加速其整体变形形成滑坡。

从现场调查结果分析来看，绿豆坪滑坡前缘先发生位移，带动中后部变形，因此可判断该滑坡主要为一牵引式滑坡。

5 滑坡稳定性分析

5.1 计算模型及工况

从勘查资料和分析剖面可以看出，该滑坡的滑动面为岩层层面间滑动，因此采用单一平面滑动面，用系数传递法进行稳定性评价［3-4］。分别选取工况Ⅰ天然状态、工况Ⅱ饱水状态、工况Ⅲ地震状态及工况Ⅳ暴雨+地震来定量分析滑坡稳定性。计算模型如图9所示。

图9 绿豆坪滑坡稳定性计算模型

5.2 计算参数

根据室内试验成果统计分析，结合同类工程经验及反演分析，综合选取岩体物理力学参数，见表4。

表4 岩体物理力学参数统计

5.3 计算结果及综合分析

根据现场详细勘查，结合滑坡体所处的地形地貌，滑坡滑体主要物质为第四系堆积层及富含泥质地带的中风化灰岩，滑坡体后缘地形不利于排水，滑坡及岩溶溶洞稳定性计算结果见表5。天然状态下滑坡稳定系数Kf 为1.08，处于基本稳定状态；强降雨时滑体饱水，其稳定系数Kf 为0.98，处于不稳定状态；在地震作用下，其稳定系数Kf为1.02，处于欠稳定状态；在暴雨及地震作用下，其稳定系数Kf为0.93，处于不稳定状态。可以看出，绿豆坪滑坡受降雨因素影响较大。

表5 滑坡及岩溶溶洞稳定性计算结果

6 结论与建议

①绿豆坪滑坡为一岩质滑坡，沿泥质条带发生滑移，滑坡体积约为2.4×104m3，为小型牵引式滑坡。②通过对绿豆坪滑坡进行工程地质条件、变形特征、形成机制的研究分析，结合稳定性定量计算，滑坡目前处于基本稳定状态，但是在暴雨或者暴雨及地震作用下处于不稳定状态，整体滑移可能性较大。③绿豆坪滑坡变形比较大，后缘、前缘、两侧缘都有发生变形，为避免其变形现象继续扩大，危及前缘住户，建议在滑坡前缘布置微型桩挡墙工程，并配合排水工程以提高其稳定性。