特大型滑坡群地质灾害治理研究

张环春

（广东省地质局第八地质大队,广东 梅州 514089）

滑坡群是一种群发性的地质灾害，灾害点在较小的地理空间内密集发育，灾害体之间距离较短，一旦发生滑坡灾害，容易引起链式反应，致灾后果严重[1]。因此，必须在滑坡群引发安全事故前进行治理，确保山区的生命财产安全，为当地社会经济的发展提供相对稳定的环境。本文结合梅州市大埔县山区滑坡群的地质灾害特点，提出灾害治理方案，并对方案有效性进行验证。

1 项目概况

广东省梅州市某山区滑坡群治理项目，位于大埔县山脉，该山区主脉为南北走向，周边高，中间低，属于山地、丘陵地貌，地质特点是侵蚀切割较多，冲沟较多且不开阔，是滑坡群集中区域。受断裂带影响，岩体裂隙发育活跃，岩层完整度较差，表面岩石风化程度高。该山区滑坡群为第四系覆盖层碎石土与三叠系泥岩接触面形成的土质山坡，山坡土体厚度为12～18 m。山坡下缘周边为冲沟地形。由于山坡聚集，一旦某个山坡发生滑坡灾害，容易引发链式反应，形成滑坡群地质灾害。因此，大埔县山区滑坡群必须进行治理。

2 滑坡群形成机制

滑坡群的形成和发生由内因和外因共同作用。地质构造、岩层特性和地形地貌是内因，降雨、地震是外因。

大埔县山区滑坡群为中、低山丘陵地貌，地形高度起伏较大，坡度为8°～35°，斜坡段相对高差达到180 m。绝大多数山坡三面临空、地形突兀，缺乏两侧约束，极易产生崩滑破坏，这是滑坡群发育的地形条件。山坡上部为风化的碎石，下部为含粉质黏土较多的泥岩。上部碎石透水性强，下部粉质泥岩透水性差，遇水容易软化。地表水渗透到下部泥岩，形成地质软弱带[2]，为上部山坡沿软弱带滑动创造条件。大埔县山区滑坡群的岩体裂隙较多，岩层完整性较差，岩体破碎程度较高，透水性较强，加快风化速度，加深风化程度，岩体的力学性能变差。

大埔县乃至整个梅州地区，降雨集中，雨季容易出现暴雨或大暴雨，遇水增大岩土重量，下滑力增大。浸润雨水的滑动面摩阻力减小，土体附着力降低，极易诱发山坡失稳滑动。此外，地壳运动产生地震波也不断作用于山坡。在重力和地震力的耦合作用下，上、下岩层的接触面易产生拉伸裂缝，结合层分离，土体失去稳定，形成滑移带，发育成松散层滑坡，最终以崩滑的方式向临空侧滑落。

3 滑坡稳定性分析

以滑坡群中最为典型的一处三面临空的山坡为例，建立模型如图1 所示。

图1 滑坡模型

碎石土、角砾土、泥岩为主的滑动带，沿断层滑坡的可能性最大。选择1-1'、2-2'和3-3'剖面对该山坡进行稳定性分析。结合滑体的变形特征，在3 个剖面上确定主滑动面和次级滑动面。1-1'剖面的滑动面如图2 所示。

图2 1-1'剖面的主滑动面和次级滑动面

为了分析典型山坡的稳定性，按照自然状态、暴雨工况和地震工况分别进行稳定系数计算。暴雨工况取梅州地区10 年一遇的暴雨，山坡饱水状态为1/3。地震工况取规范GB18306 规定的地震设防8 度计算。

根据传递系数法，对上述3 个剖面进行计算，得到稳定系数[3]，进而判别稳定状态，如表1 所示。

表1 滑坡稳定性分析结果

由表1 可知，在自然状态下，该山坡处于稳定状态；在暴雨工况下，1-1′剖面和3-3′处于欠稳定状态，2-2′剖面处于稳定状态；在地震工况下，1-1′剖面和3-3′的主滑动面和次级滑动面以及2-2′剖面的主滑动面均为不稳定状态，容易发生滑坡，进而引发滑坡群地质灾害，必须进行针对性治理。

4 滑坡地质灾害治理措施

4.1 抗滑桩和预应力锚索

抗滑桩结合预应力锚索，是高效的支护技术，能够有效治理滑坡。桩身可将上部承载的山坡土体推力传递给下部的侧向土体，利用下部的侧向阻力来平衡山坡的下滑推力，保持山坡稳定。预应力锚索则通过锚杆进一步拉紧桩身的下部，主动对抗山坡的下滑推力，为维护山坡稳定增加一道保障[4]。抗滑桩和预应力锚索的结构如图3 所示。

图3 抗滑桩和预应力锚索

根据滑坡推力计算数据和工程经验，在山坡的下半部设置3 道U 型抗滑桩，桩身截面为2 m×1.5 m，桩间距为6 m，桩身长度为16～22 m，预应力锚索的角度为20°～25°。两排抗滑桩之间的间距为10 m。

4.2 排水工程

雨水下渗、富集和径流作用是诱发滑坡的外因之一。合理的设置排水设施，对于保持山坡稳定意义重大。根据地形特点和既有排水路线，设计排水沟，大样如图4 所示。在山坡两侧冲沟以及沿边坡设置如图所示的排水沟，同时设立消力池，降雨时将地表水引出山坡，尽量减小雨水渗入山坡土体内。

图4 排水沟大样（单位mm）

4.3 重力式挡土墙

在山坡底部的堆积土区域设置重力式挡土墙，依靠墙身自重和土压力来维持山坡稳定。挡土墙顶宽为1.0 m，底宽为2.0 m，地上墙身高度为2.5 m，地下埋深为2.0 m，基底位于砂岩层中，面坡的倾斜角为1:0.3，采用M7.5 的浆彻块石砌筑而成。

5 治理效果分析

为了验证上述治理措施的有效性，利用Flac3D 软件建立数字高程模型，在自然状态、暴雨工况和地震工况下，对山坡的变形特征和稳定性进行数值模拟分析。

5.1 自然状态下治理措施有效性分析

通过Flac3D 软件仿真分析得到治理前后的变形数据和稳定性参数如表2 所示。

表2 自然状态下变形数据和稳定性数据

自然状态下，经治理后的最大位移为1.72 mm，减小89.2%，剪切应变为0.35 mm，减小55.1%，稳定系数提升3.5%。

5.2 暴雨工况下治理措施有效性分析

暴雨工况下，治理前后的变形数据和稳定性参数如表3 所示。

表3 暴雨工况下变形数据和稳定性数据

暴雨工况下的位移云图和剪应变云图分别如图5、图6 所示，经治理后的最大位移为2.37 mm，比治理之前减小90%，最大位移出现在滑体的中部，沿山坡线逐级递减。剪切应变为0.48 mm，减小85.7%，稳定系数提升27.7%，说明山坡稳定性增强，不会由于降雨而失稳，治理效果明显。

图5 暴雨工况下主滑动面位移云图

图6 暴雨工况下主滑动面剪应变云图

5.3 地震工况下治理措施有效性分析

以ELCentro 地震波为动力荷载，按照抗震设防烈度为8 度，加速度的设防值为0.2 g，地震波前10 s 的波形如图7 所示。

图7 EL Centro 地震波

地震工况下，治理前后的变形数据和稳定性参数如表4 所示。

表4 地震工况变形数据和稳定性数据

在地震工况下的位移云图和剪应变云图分别如图8、图9 所示，经治理后的最大位移为4.75 mm，比治理之前减小89.6%。剪切应变为2.44 mm，减小66.3%，稳定系数提升37.2%，抗滑桩在地震作用下支护效果良好，山坡由不稳定变为稳定，治理效果明显。

图8 地震工况下主滑动面总位移云图

图9 地震工况下主滑动面剪应变云图

6 结语

结合梅州市大埔县山区地质情况，对滑坡群的地质灾害治理展开研究，得出以下结论：

（1）三面临空的地形特征，上部松散、下部完整的岩层特性是滑坡群产生的内因，降雨、地震是滑坡群产生的外因；

（2）针对稳定性分析结果，提出抗滑桩和预应力锚索+排水工程+重力式挡土墙的组合治理方案；

（3）通过数值分析，经过治理后，暴雨工况和地震工况的位移和剪切应变显著减小，稳定系数得到提升，转为稳定状态，验证了治理方案的有效性。