艾灿伟

（贵州省煤田地质局一七四队）

关于滑坡成因及稳定性评价，穆鹏等［1］通过对陇南红土坡滑坡进行现场调查，研究了形成滑坡的主要因素，并做出了稳定性评价；刘德平等［2］通过对滑坡区详细地勘察，分析了滑坡成因，并对稳定性进行了定量分析；魏昌利等［3］采用工程地质分析、定量计算和数值模拟方法对滑坡堆积体稳定性及变形破坏机制做了研究，并对滑坡稳定性进行了预测；杜岩等［4］以重庆开县桌子石滑坡为案例，基于最新的研究成果和现场勘察结果，对滑坡的成因机制进行分析，并对稳定性计算公式进行修正；郭宁［5］通过分析普格县姚家山滑坡的基本特征及影响因素，研究了滑坡成因机制，并进行了稳定性计算；李海军等［6］通过对贵州发耳煤矿尖山营的地形、地貌特征详细调查，研究了滑坡的变形破坏特征及成因机制；马平等［7］通过对瓮马高速公路顺层边坡现场详细的调研，研究了顺层边坡的失稳机理。滑坡地质灾害严重威胁着人民的生命财产安全［8-10］。因此，通过对贵州七星关区某滑坡稳定性的分析及评价，为滑坡的治理提供科学的依据。

1 环境地质背景

1.1 地理位置

滑坡区位于毕节市七星关区西北方向，隶属毕节市七星关区野角乡。

1.2 地形地貌

滑坡区位于宽缓的沟谷处，为附近地表水汇集处，总体地势东高西低，坡角2～10°，属平坦—缓坡地形，后缘高程1 731 m，前缘高程1 688 m，相对高差43 m，属低中山山地地形，侵蚀溶蚀地貌。

1.3 气象水文

滑坡发生期间，该区域处于频繁降雨季节，最大降雨量26.4 m。

1.4 地层岩性

滑坡内地层由老到新发育有茅口组（P2m）石灰岩、二叠系上统峨眉山玄武岩组（P2-3em）岩浆岩、二叠系上统龙潭组（P3l）粉砂岩、泥岩，第四系（Q4el+dl）残坡积层。其中第四系残坡积层与上述岩组均有接触，接触关系为不整合接触。

1.5 地质构造

滑坡区位于可乐向斜北东段南西翼，整体呈一单斜构造，地层倾向为NW325～345°，倾角为27～40°，岩层产状变化不大。未发现断层现象及新构造运动。总体地质条件中等。

1.6 人类工程活动

某公路改扩建工程对滑坡区前缘进行开挖，人类工程活动强烈。

2 滑坡体概况

滑坡区地表地层属第四系残积坡积层，厚度平均为10.89 m，下伏基岩为龙潭组粉砂岩、泥岩、峨眉山玄武岩组岩浆岩及茅口组石灰岩。该滑坡区坡向为南西246°，坡角为2～10°，属平坦—缓坡地形，主滑方向也是斜坡坡向，即南西246°，整体平面形态为“舌”形，后缘较窄、中部及前缘较宽，前缘临空高度较高，约有11 m。滑坡规模18.6万m3，为中型土质浅层牵引式滑坡。该滑坡地质灾害造成居民房屋不同程度的开裂，给居民生命带来威胁，从地质调查宏观分析，目前处于蠕变阶段，整体欠稳定（图1）。

3 滑坡体现状特征

3.1 滑体现状特征

滑体最大纵长242 m，平均宽78 m，平均厚度为9.86 m，滑体体积为18.6万m3。滑体物质为碎石土、砂土、粉土及黏性土为主。纵向上，滑体中下部较厚，一般为12 m，上部较薄，一般为6 m；横向上，滑体两边薄、中间厚，中间最厚可达14.1m。坡体总体结构松散。

3.2 滑带现状特征

地表无明显滑带土露头，据钻探工程揭露情况分析，该滑坡滑带位于残坡积层底部，钻孔揭露的最大厚度为1.9 m，最小厚度为0.3 m，平均为0.95 m，距强风化基岩层0～4.0 m，平均为1.05 m，土体性质为灰色黏土，具强塑性，强含水性、密实等特点。

3.3 滑床现状特征

滑床主要为二叠系上统龙潭组（P3l）粉砂岩、细砂岩、泥岩；峨眉山玄武岩组（P2-3em）及茅口组（P2m）石灰岩。岩层产状325°∠30°。岩层倾向与坡面斜交。

3.4 水文地质现状特征

在滑坡前缘临空面底部出露泉点Q1，为下降泉，季节性泉水，大气降水补给为主；形成原因是临空面较高，为第四系孔隙水提供很好的排泄条件，孔隙水以面状形式从临空面溢处。滑坡范围的地下水补给主要为大气降水补给，径流方向沿着滑坡坡向，即西南236°方向，在滑坡前缘临空面底部以泉点形式进行排泄。根据钻孔终孔混合静止水位观测，地下水水位平均在2.70 m左右，其平均标高为1 701.43 m。

?

4 滑坡影响因数分析

4.1 自然因数

（1）大气降水。根据气象资料，滑坡发生期间处于频繁降雨季节，滑坡所处位置为本区地表水汇水区域，大气降水沿着孔隙及裂缝进入地下，加大了滑体的质量，使土体软化，上覆土体沿着滑带软弱面发生蠕变现象，进而导致地面及房屋开裂，说明大气降水对滑坡有一定的影响。

（2）地下水。大气降水沿着裂缝进入地下后，由于下伏龙潭组砂泥岩及峨眉山玄武岩的阻水作用，使得坡体达到饱和状态，致使土体软化，抗剪力减弱，导致下滑力增大，从而降低了坡体的稳定性，进而形成滑坡。

4.2 人类工程活动

某公路改扩建工程对滑坡前缘进行开挖，使土体失去支挡，破坏了土体原有的平衡结构；使坡脚土体形成临空面，滑带受地下水的影响，会发生软化，形成软弱面，其抗剪强度大大减弱，为土体滑动提供自由空间。

综上，滑坡是由于上覆土体沿着滑带软弱面发生蠕变进而形成。

5 滑坡体土样试验数据统计

5.1 滑体土样试验

滑体主要物理成分为砂土、粉土及黏土，根据在滑坡区采集的6件滑体土样作室内重塑土常规项试验，其中，天然密度及饱和密度试验成果及数理统计结果见表2。

5.2 滑带土样物理力学性质

钻探时采集扰动样作为样本（做重塑试验），共采取5组滑带土样做了饱和力学强度试验，统计结果见表3。

?

?

6 滑坡体稳定性计算及评价

6.1 计算模型与工况

根据钻探及地质调查资料，结合滑坡的变形情况，更能有效反映滑坡的变形发展现状。本次选取主滑方向的A剖面计算滑坡稳定性。选取剖面工况模型见图2。计算主要考虑降雨因素。稳定性分析计算的荷载主要有滑坡坡体及地下水自重力，本次计算选择工况为现状条件下的自重力+建筑荷载+地下水，滑体及滑带参数取饱和参数。

?

6.2 稳定性计算方法及结果

基本假定：沿断面方向取1 m宽的滑体作为检验单元，不考虑单元体两侧的摩阻力影响；滑体的每一分条假定为整体滑动，滑面为折线形；各滑块的推力方向平行于各块体的滑面。

6.2.1 滑带抗剪强度力学参数反演分析

本次采取的滑带土样均在钻孔中采取，其钻孔在钻进过程中已对滑带土样进行了扰动，未能准确地对其采集，导致试验后的抗剪强度力学参数与现实有差异，滑带土抗剪力学参数（C值、φ值）通过反演计算而得。本次采用《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864—2016）13.3中的公式对C、φ值进行反演。公式如下：

式中，F为稳定系数；ωi为第i块段滑体重度，kN/m3；αi为第i块段倾角，（°）；L为滑带长度，m。

（1）稳定系数。目前滑坡处于局部变形阶段，根据坡面形态、地下水位、滑带赋存条件和外荷载等因素，本次取临界基本稳定状态的稳定系数为1.05。

（2）滑体重度。结合野外钻探，揭露地下水埋深平均为2.7 m，滑坡土由砂土、粉土组成，综合确定，滑体土重度取饱和重度，根据钻孔采集后原状样室内试验成果统计分析，滑体容重为19.2 kN/m3。

（3）各条块相关参数。本次根据滑体厚度、物质组成及滑带基本特征等综合考虑，在主滑方向实测地质剖面上划分计算条块，并在CAD软件量取相关数值。

（4）滑带土抗剪强度参数分析及优化取值［2］。

6.2.1.1 敏感性分析

选择参数变化，黏聚力（C）和内摩擦角（φ）在同一方差内对滑坡稳定性的影响程度比值ηc:ηφ=1∶3.5。

6.2.1.2 滑带土抗剪强度参数反演及优化取值

通过上述参数，对本次反算得到的一系列抗剪强度参数值与统计的结果进行对比分析，选择最优的参数作为滑坡稳定性计算强度参数［11］。用于比较的计算公式如下。

式中，S为优化系数；假定ηc为1，则ηφ为3.5；μC为C值平均值；μφ为φ值平均值；σC为C值方差；σφ为φ值方差。

S中最小值所对应的C和φ即为最优的滑带土抗剪强度参数。反演结果：C值为17.55 MPa，φ值为4.4°。反演计算结果见表4。

?

6.2.2 稳定性计算

6.2.2.1 计算方法

滑坡滑面呈折线形，本研究采用传递系数法计算公式滑坡的稳定性，其计算公式如下。

其中，

式中，Fs为滑坡稳定性系数；ψj为传递系数；Ri为第i计算条块滑体抗滑力，kN/m；Ti为第i计算条块滑体下滑力，kN/m；Ni为第i计算条块滑体在滑动面法线上的反力，kN/m；Pi为第i计算条块滑动面上岩土体的黏结强度标准值，kPa；φi为第i计算条块滑带土的内摩擦角标准值，（°）；li为第i计算条块滑动面长度，m；αi为第i计算条块地下水流线平均倾角，一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值，（°），反倾时取负值；Wi为第i计算条块自重力与建筑等地面荷载之和，kN/m；θi为第i计算条块底面倾角，（°），反倾时取负值；PWi为第i计算条块单位宽度的渗透压力，kN/m；I为地下水渗透坡降；γW为水的容重，kN/m3，取10；Viu为第i计算条块单位宽度岩土体的浸润线以上体积，m3/m；Vid为第i计算条块单位宽度岩土体的浸润线以下体积，m3/m；γ为岩土体的天然容重，kN/m3；γ′为岩土体的浮容重，kN/m3；γsat为岩土体的饱和容重，kN/m3；Fi为第i计算条块所受地面荷载，kN。

6.2.2.2 计算参数的分选

计算参数主要包括滑体土重度及滑带土的抗剪强度参数（C、φ值）。针对滑坡目前的变形破坏现象以及其所处状态分析，对滑体进行参数反演分析具备条件，同时也是符合实际的。为此，本次滑坡稳定性计算参数采用室内土工试验成果、工程经验判断与滑带土参数合理反演相结合的方式进行综合确定。

（1）滑体容重。结合野外钻探揭露地下水埋深平均为2.7 m，滑坡土由砂土、粉土组成，综合确定，滑体土重度取饱和重度，根据钻孔采集后原状样室内试验成果统计分析，滑体容重为19.2 kN/m3。

（2）滑带参与计算的参数C、φ值。本次采用反演分析后的滑带抗剪强度参数，即C值为17.55 MPa，φ值为4.4°。

（3）各条块相关参数。本次根据滑体厚度及物质组成，滑带基本特征等综合考虑，在主滑方向实测地质剖面上划分计算条块，并在CAD软件量取相关数值。

6.2.2.3 计算结果与评价

经计算，滑坡稳定性系数为1.02。根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864—2016）13.3.4，滑坡稳定状态划分，划分标准见表5，滑坡体处于欠稳定状态。

?

7 结论

（1）地质现状调查宏观分析，滑坡整体处于蠕滑阶段，属欠稳定状态。

（2）在大气降水及地下水作用下，使滑坡体含水达到饱和状态，暴雨季节，加大了滑体的质量，使滑带土体软化，抗剪力减弱，导致下滑力增大，上覆土体沿着滑带软弱面发生蠕变现象。公路的开挖，使滑坡体前缘产生临空面，使土体失去支挡，破坏了土体原有的平衡结构，为土体滑动提供自由空间，进一步加剧了滑坡的形成。

（3）经过反演计算，滑带土抗剪强度C值为17.55 MPa，φ值为4.4°。

（4）经过稳定性计算，滑坡稳定性系数为1.02，属欠稳定状态。结合地质调查分析，其计算结果与滑坡变形的地质分析结果基本吻合。

（5）在持续暴雨影响下，滑坡体变形会进一步加剧，最后可能导致整体失稳下滑。