万源市草坝镇一顺层边坡滑坡体形成机理及稳定性分析

林华章 严巍巍

（ 四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610000 ）

0 引言

万源市草坝镇一村六社某边坡于2017年9月在持续降雨后发生滑动变形，坡体中后部产生较多裂缝，坡体中两处民房垮塌并造成前缘公路错开。该边坡位于高速连接线右侧，路线以左挖右填的形式从坡体后缘陡坡上通过。该边坡位于古滑坡后缘，坡面呈折线形，微地貌发育：多陡坎、缓斜坡、缓平台、大孤石和冲沟等。在施工扰动与持续降雨的影响下，该边坡上已经产生较多裂缝，陡缓交接位置的变形和破坏尤为明显。基于此，对该滑坡体的形成机理和稳定性展开分析，为后续的防治工作提供依据和参考。

1 工程地质条件分析

1.1 构造地质特征

场区位于龙凤场-双龙场向斜内，该向斜核部附近受构造影响强烈，局部可见小挠曲，回龙河两岸分别为向斜的两翼，其中南西翼产状340～20°∠5～10°，北东翼产状235°∠10°，两翼出露地层主要为白垩系下统白龙组、苍溪组的粉砂质泥岩、细砂岩及粉砂岩[1]。

1.2 地表水分布

回龙安河为场地内的主要地表水体，河流由东向西流经场区北侧，河面宽约20～30m，水深约0.6m，流速约5m3∕s，河流水位具山区河流雨涨晴消的特点。另外，坡体中前沿的荒田中有较多地表水赋存。

1.3 地下水分布

区内地下水主要有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水[2]。其中，松散层孔隙水主要赋存于滑坡堆积层以及崩坡积层，主要接受大气降水。区内斜坡未发现稳定地下水位，但坡表水体丰富，坡体上村民修建有数个集水井以供取水使用。基岩裂隙水：该边坡为砂、泥岩互层，砂岩为相对透水层，泥岩为相对隔水层，浅表部岩体节理裂隙发育，其透水性相对较好；但随深度的增加，岩体趋于完整，其透水性逐渐变差，故而浅部基岩裂隙发育带尤其是强风化带为基岩裂隙水主要的赋存空间。据调查，该类地下水在斜坡一带较为发育，有居民常年以基岩裂隙处的泉点水作为生活用水。

2 滑坡体基本特征及分区

2.1 滑坡周缘特征

该滑坡处于回龙安河左岸（堆积岸），周界不甚明显，后缘位于基岩陡坎下方，前缘位于施工单位所建拌合站的料场台坎处，如图1所示。台坎开挖形成高约3～4m的陡坎，陡坎坡角70°～85°，局部达90°。

图1 滑坡工程地质平面图

根据变形特征以及裂缝发育和地形特征在平面图上圈出滑坡周界，可知该滑坡在平面图上呈“喇叭”形。从地形上看，坡面呈折线形，微地貌发育：多陡坎、缓斜坡、缓平台和小冲沟等，边坡整体坡度约17°～20°，整体呈台阶状，上台阶覆盖层厚约5～10m，下台阶覆盖层厚约12～16m。

2.2 滑坡坡体特征

根据坡表的地形特征和坡体结构分析，该滑坡由前缘古滑坡体系基岩顺层滑脱堆积体破坏形成。目前坡表的崩坡积层中含有大量块石，坡表发育大孤石，其主要成因为砂泥岩的差异风化后，砂岩发生滑脱、坠覆等破坏。滑坡体上零星散落1～2户民居，调查时一户农房已垮塌，另一户农房发生局部开裂破坏，坡体中后缘处被开垦为梯级水田与耕地，其余地方则以乔木为主，据调查坡体上树木树龄在5～15年，仅局部树木有歪斜。

2.3 滑坡大小特征

据调查，该滑坡前缘剪出口位于料场后缘开挖的陡坎，地面标高约为768m；后缘至基岩陡坎下方，地面标高约为875m；边坡前、后缘相对高差约107m，平均厚度约11m，主滑方向约为41°，为一中型土质滑坡[3]。

2.4 滑坡坡体分区

根据现场地形特征将滑坡分为两个区，①区主要为前缘第一台阶的坡体，该层普遍覆盖层较厚，约12～16m厚；②区位主要位于第二台阶上，该层覆盖层普遍较薄，厚约5～10m。①区与②区之间为一陡坎，该陡坎使得滑坡变形不连续，分区详见图1所示。

3 滑坡体形成机理分析

3.1 滑坡发生过程

2017年9月底，在施工单位修建好拌合站及正在开挖后缘连接线的情况下，草坝镇发生持续降雨近20余天，位于古滑坡后缘的边坡上产生了数道裂缝，拉裂缝宽度0.1～0.4m不等，局部地表下错20cm；坡体上陡缓相接处发生了一些变形垮塌；坡体上两处民房发生不同程度的破坏和开裂；前缘乡村公路发生位错和下沉，最大错开位置约25cm，最大下沉量约10cm。

3.2 滑坡体成因分析

滑坡后缘高速公路连接线下方修筑了一条拦石槽沟，沟宽约2.0～3.5m，深约2.0～2.5m，如图2所示。

图2 后缘临时截排水沟

据调查，该拦石槽沟在之前强降雨期间，地表水汇集灌满整条水沟，目前该沟水毁严重，且沟道没有疏水通道，地表水汇入沟后，漫过沟岸坡或下渗排泄至崩坡积体，对边坡稳定性不利。滑坡前缘拌合站对坡脚进行了一定开挖和整平，开挖高度约2～4m不等，目前料场挡墙发生了挤压变形，墙体上产生较多的鼓胀裂缝，裂缝呈横向贯通错开形，且料场的底板有地下水渗出，料场前缘拌合站地坪及挡墙未发现裂缝。

该滑坡体位于顺层边坡上，覆盖层总体分布为靠近小桩号的总体厚度比靠近大桩号位置的要薄一些，滑坡后缘土体比前缘薄。斜坡土体厚度较大，坡表地表水赋存丰富，基底为透水性较好的厚～巨厚层细砂岩和相对隔水的粉砂质泥岩，雨季地下水较丰富；在地下水浸泡下，坡体中的粉质黏土抗剪强度会急剧降低，块碎石在长期干湿交替作用下，风化程度进一步加剧，其抗剪强度大幅降低。在长时间雨水及地下水的浸泡下，土体根据自稳的需要其内部应力进行调整，在坡面及土体内部形成拉裂隙（蠕动变形），并逐步发展贯通，在暴雨季节，大量地表水沿孔隙及拉裂隙进入土体，增加土体重量，进一步弱化土体抗剪强度，从而使坡体产生进一步的变形，由于其前缘边坡拌合站开挖了一定高度的临空面，为形成滑坡蠕变提供了地形条件，后缘的截排水沟汇集的地表水下渗至坡体内增加了地下水来源。综上所述，特殊的地形条件、坡体的物质构成及大量降雨是形成滑坡的主要因素。①区坡体的稳定性较②区坡体的差，当前缘①区坡体发生破坏后，后缘②区坡体前缘形成临空面，变形将逐步发展致使后缘②区坡体继续发生破坏。

4 滑坡体的稳定性评价

4.1 滑坡状态分析

钻孔岩芯中未发现有镜面、擦痕、揉搓等迹象，而坡表裂缝未形成大规模的贯通连续，覆盖层厚约4.1～15.7m，组成物质为块碎石及粉质黏土。种种迹象表明，目前崩坡积体已经发生蠕滑挤压变形，处于滑坡的蠕滑变形阶段[4]。覆盖层以粉质黏土、碎石、块石为主，结构不均，粉质黏土、碎石与块石相互混合，总体呈现表层及基覆界面粉质黏土集中，而碎石与块石为中间夹层的规律；坡表地下水十分丰富，加之持续的降雨，使得覆盖层充分饱水，抗剪强度指标进一步降低，使坡体的稳定性大幅降低。综合判断为一蠕动变形阶段的牵引式滑坡，一旦滑体中积聚足够的能量，形成贯通的滑动面，坡体就会从前缘临空面剪出破坏。

4.2 稳定性分析

4.2.1 滑面及滑面参数的确定

目前钻探未揭示到有明显的滑面，坡体物质复杂，分布极不均匀，通过分析推测，滑面主要位于基覆界面。基覆界面处的土体主要为粉质黏土，局部为强～中风化块石土。当钻至基覆界面附近，所取土体主要呈软～可塑状，含水量较大，因此滑面参数取值主要考虑基覆界面处软弱夹层的物理力学性质，而非覆盖层整体粗粒土[5]（块石土）的综合物理力学参数。

滑面参数的确定，以现场岩土特征、钻孔中岩土体状态、基覆界面处软弱土的土工试验成果并结合相关规范进行综合取值。目前土体的天然含水率为17%～22.1%，天然密度为2.04～2.11g∕cm3，孔隙比0.518～0.619，饱和度为88%～99%。因为坡体地下水较丰富，土体长期处于饱和状态及蠕动变形状态，因此采用饱和不排水状态的快剪来模拟暴雨工况滑带土的力学指标，由于滑块处于蠕动变形阶段，随着变形的加剧，土体结构发生破坏，其抗剪强度指标将进一步降低。结合钻孔中滑动面的土体情况，经综合分析，建议采用饱和不排水状态的快剪平均值并结合反算修正后（C=13kPa、Φ=14.5°）作为进行最终工程处治措施稳定性计算的参数值。

表1 滑坡体物理力学参数表

由于滑体中土体地表水和地下水较为丰富，暴雨状态和天然状态下的滑带土力学性质差异较小，仅土体容重的增加对边坡稳定不利，滑坡体中除粉质黏土外，还有碎石、块石等粗粒土，会对滑坡体整体容重产生一定影响。因此，在滑坡稳定计算中，暴雨工况重度取21.2kN∕m3，天然工况重度取20.7kN∕m3。

4.2.2 计算剖面的确定

采用极限平衡中的瑞典条分法[6]对主剖面进行分块计算，原计算剖面如图3所示。

图3 滑坡计算剖面

4.2.3 下滑推力的计算

根据反算的参数进行下滑推力计算，可以得到当斜坡安全系数K0=1.00、1.05、1.10、1.15、1.20时，天然工况和暴雨工况滑坡的剩余下滑力计算值见表2 和表3所示。

表2 2-2’断面天然工况滑坡的剩余下滑力计算值

表3 2-2’断面暴雨工况滑坡的剩余下滑力计算值

目前坡体处于蠕滑变形阶段，在天然情况下，第二级台阶上的②区坡体处于稳定状态，第一台阶上的①区坡体在安全系数取1.10～1.20时，坡体剩余下滑力达191.42～1135.67kN∕m；在暴雨情况下，第二级台阶上的②区坡体处于基本稳定状态，而第一台阶上的①区坡体在安全系数取1.10～1.20 时，坡体剩余下滑力可达691.51～1662.96kN∕m。不能满足规范的安全要求[7]。

5 结束语

综上所述，该滑坡属中型土质滑坡，目前处于蠕滑变形阶段；特殊的地形条件、坡体的物质构成及大量降雨是形成该滑坡的主要因素；基于稳定性计算分析可知，该滑坡目前处于不稳定的状态，需要采取有效的处理措施。建议对滑坡采用分级设抗滑桩支挡、及时封闭裂缝并做好截排水等措施进行综合整治；并对该段连接线右侧路基段采取防护措施，以保证施工运营期间的安全。