方圆村1组滑坡稳定性分析及防治措施

2021-03-01邬学农王卫星

地质装备 2021年1期

邬学农，王卫星

(湖北省地质局第八地质大队，湖北襄阳 441003)

1 滑坡区概况

方圆村位于雅安市石棉县东北部的美罗乡，大渡河左岸，距离县城约25 km，区内乡道密布，并且通过宰羊乡与大渡河沿岸的108国道相连，交通比较便利。滑坡位于雅安市石棉县美罗乡方圆村1组，主要危害对象为滑坡体及前缘居住的7户28人、房屋11栋、农田和果树林地25亩、乡道水泥路面100 m。滑坡一旦失稳，将严重威胁滑体及前缘7户28居民的生命财产安全，会造成直接经济损失约96万元。为确保人民生命财产的安全，对滑坡体进行必要的地质勘察和稳定性分析与评价。

2 滑坡的基本特征

2.1 滑坡区地貌形态及边界特征

方圆村1组滑坡位于大渡河左岸，地形地貌单元为向东南倾的单面坡。滑坡形状近似长方形，前缘高程1163 m，后缘高程1232 m，长215 m，宽95～115 m，滑体平均厚度约8 m，面积约2.0×104m2，滑坡体积约16×104m3。滑坡地形为后缓—中陡—前缓的折线坡，总体地形坡度约25°，滑坡主滑方向150°。居民住房分散在坡体稍平缓部位，并以中前部居多。

方圆村1组滑坡后缘边界主要根据变形特征并结合地形特征划分，位于坡体陡缓交接线的下沿，交接线以上是坡角为7°～9°的缓坡，划分后缘边界呈圈椅状，高程1232 m。中部为坡角较陡的耕地和果树种植地，前缘为民居住地前方的壁坎，高程1163 m。西侧边界为一条自然冲沟，切割深度0.5 m，宽0.8 m，冲沟以西为另一自然坡地形单元，据村民介绍，房屋变形及田地变形主要表现在冲沟以东，冲沟以西变形特征不明显。东侧边界为坡地与山梁地形的交界线，且山梁下部陡坎有大片基岩出露。

方圆村1组滑坡中后部长95～105 m，宽80～100 m，坡角22°～24°。后缘有两条规模较大的裂缝，裂缝1(LF1)横穿乡路并延伸至乡路下方的水稻田，裂缝长约25 m、宽30～80 mm，走向95°，现已被当地村民填埋；裂缝2(LF2)位于裂缝1的西南侧，长约15 m，宽30～60 mm，走向60°，并延伸至某村民家院墙内。滑坡西北侧为强变形区，强变形区较滑坡其他部位坡度陡，且变形也较严重。强变形区整体坡度约23°～25°，后缘有一长约15 m，高度近0.3 m的错台(CT1)，错台走向45°，中部有小规模坍滑以及前缘有鼓胀现象。整个强变形区内均为果树、蔬菜及水稻种植地，没有居民居住。滑坡中部在“5.12”地震中产生一条裂缝(LF3)，并在此后不断扩大，致使滑坡中部村民搬走，房屋拆除。滑坡中前部长105～115 m，宽100～115 m，坡角20°～23°，前部较平缓。滑坡体上的民房均有不同程度的变形现象，尤其以后缘及中部的几座房屋为甚，目前滑坡及附近居民已陆续搬走6户。

2.2 滑坡体成因及变形特征

2.2.1 滑体成因

方圆村1组滑坡地形为向东南倾的单面坡，基岩为三叠系上统—侏罗纪下统遂宁组泥质粉砂岩，属于典型的易滑地层。滑坡体的物质主要为滑坡堆积层，斜坡构造类型为顺向坡，长期的坡积地质作用使得土体物质不断堆积，堆积物也不断向失稳方向发展。

2.2.2 变形特征

方圆村1组变形发现于2009年，乡路出现裂缝并延伸至乡路下方的水稻田，并且此裂缝西南方向某村民家房屋附近同时也出现裂缝并延伸至院墙以内，此后滑坡坡体一直向下缓慢滑移，形成约0.3 m的错台，附近民房墙体、地面开始出现不同程度裂缝，并且近期变形加剧。

强变形区后缘产生错台(CT1)，错台高度接近300 mm；中部出现小型局部土体坍塌；部分稻田水干涸；前缘有小型鼓胀现象。

目前整个坡体上的变形均为局部变形，说明该斜坡体的整体变形还没有完全形成，坡体仍处于蠕动滑移的欠稳定状态，详见图1。

1.滑坡边界；2.强变形区；3.裂缝；4.控制性钻孔；5.一般性钻孔；6.勘探探槽；7.地层代号；8.地层分界线；9.剖面；10.检测墩图1 勘察治理工程平面布置图Fig.1 Layout plan of survey and treatment project

2.3 滑坡物质组成及结构特征

2.3.1 滑体

方圆村1组滑坡滑体厚度差异较大，钻孔揭露深度最浅3.1 m(ZK2)，最厚13.00 m(ZK1)。前部、后部厚度较厚，中部较薄。滑体主要由黄色、黄褐色粉质黏土夹碎石组成。粉质黏土夹碎石广泛分布于滑体上部，硬塑～可塑，碎石含量10%～40%，碎石主要为粉砂岩、泥岩，呈棱角状～次棱角状，粒径20～50 mm，局部含大块石。表层土体结构松散，含少量植物根系。

2.3.2 滑床

方圆村1组滑坡滑体沿基覆界面滑动，滑床岩土体依次为强风化粉砂质泥岩、中风化粉砂质泥岩。强风化粉砂质泥岩(T3-J2bg)，灰色、青灰色，泥质结构，层理构造，岩石被风化裂隙切割成碎块状，浸水后部分孔段呈土状，具塑性，岩质软，属软岩，该层一般厚3.1～13.3 m。中风化粉砂质泥岩(T3-J2bg)，灰色、灰褐色，泥质结构，层理构造，因含泥质成份含量不同岩石抗压强度差异大，岩石单轴饱和抗压强度4.1～36.3 MPa，为软岩～较硬岩，软化系数为0.47～0.88，为软岩，该层未见底，钻孔揭露最大深度4.4 m。

依据钻孔、探槽揭露，方圆村1组滑坡滑带厚度0.1～0.4 m，埋深3.0(ZK2)～12.6 m(ZK1)。滑面呈折线型，后缘较陡，倾角25°～30°，中部较缓，倾角10°～20°，前缘平缓，倾角5°～10°。滑带为粉质黏土夹碎石与其下基岩接触界面，由含角砾粉质黏土组成，角砾含量5%～20%，角砾粒径以2～10 mm为主，角砾成份以砂岩、泥岩为主，粉质粘土稍湿～湿，可塑为主。

3 滑坡区工程地质水文地质条件

3.1 岩土体分布及特征

滑坡区内分布的主要地层以三叠系上统—侏罗系下统白果湾群(T3-J1bg)为主，按其老新顺序依次分述如下。

三叠系上统—侏罗系下统白果湾群(T3-J1bg)：岩性灰色、青灰色粉砂质泥岩，其间夹灰色、青灰色泥质砂岩，基岩产状180°∠9°，层状结构，中厚层～厚层状，单层厚200～600 mm，泥质胶结，剪切节理、裂隙较发育；主要分布在滑坡东侧边界以东，滑坡西侧边界以西也有少量分布。

第四系地层主要有残坡积层(Qel+dl)、滑坡堆积层(Qdel)。第四系残坡积层(Qel+dl)：褐黄色粉质黏土夹碎石或碎块石土，碎石成份为褐黄色泥岩、砂岩等，直径30～50 mm，大者500～600 mm，棱角状中等风化，厚度不均；主要分布在勘查区内滑坡边界以外的大部分地区。第四系滑坡堆积层(Qdel)：褐黄色粉质黏土夹碎石或碎块石土，厚度3.10～13.00 m，分布于整个滑坡体上；碎石母岩成分为泥岩及砂岩，次棱角状，块径变化大。

3.2 水文地质条件

根据地下水的赋存条件和水力性质，区内地下水主要类型有松散堆积层孔隙水和碎屑岩裂隙水两大基本类型。

(2)碎屑岩裂隙水。碎屑岩裂隙水为区内地下水主要类型，含水层由三叠系上统—侏罗系下统粉砂质泥岩、砂岩组成，地下水主要赋存在泥岩和砂岩的裂隙中。地下水主要靠大气降水补给，地下水流量随季节变化大。侏罗系泥岩、砂岩，地下水赋存条件差，地下水量贫乏。岩层风化作用强，风化裂隙发育，浅层风化裂隙水与大气降雨关系密切，地下水在浅层风化裂隙带相对较活跃，因此，风化带裂隙水对斜坡表层的岩土体影响作用明显。

4 滑坡稳定性分析计算与评价

4.1 滑坡形成机制分析

方圆村1组滑坡坡体为上缓—中陡—下缓的折线坡，滑体平面呈长舌状，滑坡纵长215 m，宽95～115 m，前后部分宽度相差不大，纵向长、横向窄，而滑面总体较陡，所以滑坡滑动容易受滑床摩擦阻力影响。滑坡后缘裂缝、错台规模不大，但较密集，中部也有小规模裂缝及小规模坍滑现象的存在，滑坡前缘变形情况不明显。滑坡整体现在未发生滑动，但滑坡上部滑体变形相对较大，具有滑坡能量，故滑坡在暴雨等不利因素作用下仍可能产生滑动[1]。

方圆村1组滑坡属于滑坡积层土质滑坡，并沿岩土界面滑移。滑坡位于大渡河左岸，岸坡相对高差较大，总体坡度较陡，且基岩为三叠系上统—侏罗系下统白果湾群粉砂质泥岩、砂岩，属于易滑地层[2]。滑坡体的物质主要为滑坡积层，斜坡构造类型为顺向坡，长期的坡积地质作用使得土体物质不断堆积，堆积物也不断向失稳方向发展。

4.2 滑坡稳定性影响因素

方圆村一组滑坡的形成受地形地貌、地层岩性、降雨等多种条件和因素的制约和影响。

(1)地形地貌。滑坡为构造剥蚀中山地貌，滑坡体地面相对高差近300 m，滑坡总体坡角较陡，具备临空条件和较大高差，为滑坡失稳提供了地形条件，且滑坡后缘以上较平缓，后缘部位的张拉裂缝为大气降水入渗滑体创造有利条件。

(2)地层岩性。滑体物质由滑坡堆积物碎块石土或粉质黏土夹碎石组成，与其下部原地表残坡积物经过长时间的风化压密混合组成，构成上硬下软的地层结构，残坡积一般较薄，且风化程度高，特别是残积土内黏性土成分含量大，碎石含量少，力学强度低。这种特征的岩土结构，在外界因素的触发下，特别是暴雨或长时间降雨，堆积体易沿与下伏基岩接触带失稳下滑[3]。

人为因素导致网络安全受到威胁主要有两种可能性，第一种可能性是外来的黑客对计算机网络系统进行攻击。第二种可能性是内部人员的非法操作对计算机网络系统带来的威胁。黑客攻击是目前计算机网络所面临的最大问题，也是很多计算机网络安全防范的重点所在。黑客之所以能够侵入计算机系统是因为他们发现了能够利用的漏洞，利用计算机网络本身的不稳定性来满足自己的不法欲望，对用户的财产和隐私安全造成威胁。任何的网络设计都不可能达到完美，内部网络的使用者如果没有强大的安全意识就很容易在操作时出现不当的操作，从而对数据造成损害和破坏，这些状况都很可能对计算机网络系统带来巨大的伤害。

(3)降雨。石棉县属北温带与季风带之间的亚热带气候，总体特征是冬暖夏热、四季分明，四周环山，山高谷深使其气候垂直变化十分明显，全县高地寒冷、河谷炎热，雨量偏少且不均匀。降雨主要集中在5～10月，降水量中等。降雨使斜坡土体饱和，碎块石土由于碎块石含量高、块径大，局部还有架空现象，地表水易沿碎块空隙下渗，特别是当滑坡后缘地表遭破坏时，地表水将直接渗入滑带，滑带强度将降低，随着滑面的逐步形成，最终发展为整体滑动，因此，降雨是斜坡失稳的触发因素。

(4)人类工程活动。该滑坡为上缓—中陡—下缓的折线坡，但滑坡总体坡角较陡，坡体表面为开垦的耕地，居民住房分布在坡体较平缓的地带，且坡体上的乡路为近几年重新改建，改建过程中的切坡行为、居民在坡体上兴建房屋以及引水灌田等人类工程活动，都会加剧滑体变形，导致滑坡失稳，存在不利影响[4]。

4.3 滑坡破坏模式分析

从现场勘探结果可知，滑坡前、后部滑体较厚(ZK1：13.00 m，ZK3：9.02 m)，中部薄(ZK2：3.10 m)，所以把方圆村1组滑体分为上部变形体、下部变形体两个模型进行计算分析。

方圆村1组滑坡上部变形体具推移式特征[5]。滑坡上部变形体总体坡角较陡，后缘已产生小型裂缝及小规模坍滑现象，但上部变形体并没有发生整体移动，仍具有滑坡能量，故滑坡在暴雨等不利因素作用下很可能产生滑动，并且上部变形体将在滑坡中部土层较薄的地方剪出，届时失稳后的滑坡将会淹埋滑坡下部一定范围内的居民房屋等设施。方圆村1组滑坡下部变形体相对上部变形体变形特征不明显，总体坡角相对较缓，稳定性较好，发生滑动的可能性较小。

方圆村1组滑坡斜坡构造类型为顺向坡[6]，沿岩土界面滑移[7]，属于典型的易滑地层，岩体的稳定性差，容易受到侵蚀作用，也容易产生滑移。长期的坡积地质作用使得土体物质不断堆积，堆积物也不断向失稳方向发展。

4.4 滑坡稳定性宏观判断

自2009年夏季以来，滑坡中后部出现多处小规模裂缝及小规模局部坍滑现象，后缘的小裂缝为降雨等不利因素提供入渗通道，且滑坡坡度总体较陡，所以滑坡中后部稳定性较差，滑体中前部变形特征不明显，相对较稳定。因此从宏观上判断方圆村1组滑坡属于稳定性较差的滑坡，在暴雨等不利触发因素的影响下可能发生局部滑移。

5 方圆村1组滑坡稳定性评价及预测

5.1 计算剖面的确定

本滑坡由于纵向宽度不大(约110 m)，勘查工作布置了1条纵剖面，详见图2。

1.第四系滑坡堆积粉质黏土夹碎石；2.三叠系上统—侏罗系下统白果湾群粉砂质泥岩；3.第四纪残坡积粉质黏土夹碎石；4.强风化岩层底界限；5.滑坡带；6.强风化岩；7.中风化岩；8.岩层产状；9.钻孔编号及深度；10.挡土墙图2 1-1剖面防治工程布置图Fig.2 1-1 section prevention and control project layout

根据纵剖面揭露滑坡特征可以对滑坡的运动模式进行分析[8]。

1-1剖面。主滑方向150°，后缘高程1232 m，剪出口高程1163 m，滑坡纵长约为215 m，纵向具前缓后陡的特征，在滑体中部1190 m高程以上地形纵坡约22°，在1190 m高程以下地形纵坡约14°。在该剖面上布置有3个钻孔，中间ZK2钻孔揭露滑体厚度3.10 m，为中部薄弱带，上部ZK1钻孔揭露滑体厚度13.0 m，下部ZK3钻孔揭露滑体厚度9.0 m，剖面特征为上下较厚、中间薄。在对其进行运动模式分析时，认为由于中间薄弱带的存在，切断了上下块体之间的力学联系，上下作为一个整体滑移运动的可能性小，上部可能的滑移运动方式是从中间陡坡段剪出，下部则作为一个独立的块体运动。变形情况的调查也反映近期变形主要发生在中后部，而下部变形迹象并不明显[9]。

基于上述运动模式的分析，建立的计算剖面为1-1(上)和1-1(下)两个剖面，根据《滑坡防治工程设计与施工规范》，按以下三种工况进行滑坡稳定性分析。

工况Ⅰ，自重。在此工况下不考虑天然状态下地下水渗透压力的影响，对地下水位以下的土体取饱和重度，滑面在地下水位以下的取饱和力学参数。

工况Ⅱ，自重+暴雨。在此工况下考虑地下水渗透压力的影响，对地下水位线以下的土体取浮重度，滑面在地下水位以下的取饱和力学参数。

工况Ⅲ，自重+地震。此工况是在工况Ⅱ的基础上考虑地震的影响，水平地震加速度取0.05g。

2个计算剖面3种工况下计算剖面条分图见图3～图6。

图3 1-1(上)剖面计算条分图(工况Ⅰ、Ⅲ)Fig.3 1-1 (upper) section calculation strip diagram (working condition Ⅰand Ⅲ)

图4 1-1(上)剖面计算条分图(工况Ⅱ)Fig.4 1-1 (upper) section calculation bar graph (working conditionⅡ)

图5 1-1(下)剖面计算条分图(工况Ⅰ、Ⅲ)Fig.5 1-1 (lower) profile calculation strip diagram (working condition Ⅰ and Ⅲ)

图6 1-1(下)剖面计算条分图(工况Ⅲ)Fig.6 1-1 (lower) profile calculation bar graph(working condition Ⅲ)

5.2 计算参数的确定

5.2.1 地勘报告推荐参数

(1)滑坡体

滑坡体土层为粉质黏土夹碎石，具体参数见表1。

(2)滑带

勘察报告对滑带进行了取样室内试验，由于受钻孔数量所限，钻孔仅3个，取出的具代表性的滑带土样为ZK1-2和ZK2-1，在室内进行了天然快剪和饱和快剪，试验结果见表2。

表1 滑体物理力学参数建议值表Tab.1 Recommended value table of physical and mechanical parameters of sliding body

快剪天然状态c值平均值为29 kPa，φ值为15.5°，而在饱和状态下c值平均值为19 kPa，φ值为6.5°，其中c值下降了34.5%，φ值下降了58.0%，严重不合理。对试验结果分析认为，天然状态下原状样的快剪试验比较可信，结果也与地区经验接近，饱和状态下是采取重塑土试验，试验结果相对偏差较大，因此，在对试验结果分析取值上，采取首先确定天然状态下快剪值，并以此为基础，对饱和值按地区经验选用天然值的85%。

由于试验土样数不足统计分析要求，勘查报告根据同类岩土工程地方经验，选用统计修正系数为0.95，首先得出天然状态下的c、φ值的标准值，再根据上述原则，给出饱和状态下的c、φ值的标准值，勘察报告建议值见表3。

表2 滑体土物理力学试验参数统计表Tab.2 Statistical table of physical and mechanical test parameters of sliding soil

表3 滑带土抗剪强度参数建议值表Tab.3 Recommended value table of shear strength parameters of sliding zone soil

(3)滑床

滑床物理力学参数建议值见表4。

表4 滑床物理力学参数建议值Tab.4 Suggested values of physical and mechanical parameters of sliding bed

5.2.2 反演分析

根据现场地质调绘和工程勘察分析，方圆村1组滑坡上部即1-1(上)近期变形迹象明显，故选择1-1(上)剖面进行反演分析[10]。

反演分析的假定条件：1-1(上)剖面代表近期变形明显的滑体上部。假定在暴雨工况下，方圆村1组滑坡1-1(上)剖面处于欠稳定状态，稳定性系数为1.00～1.05。在参数反演时采用滑坡在自重+暴雨工况下进行，用传递系数法通过计算机软件进行反演分析计算，得到计算结果如表5所示。

方圆村1组滑坡1-1(上)剖面处于欠稳定状态，稳定性系数1.00～1.05。经对“滑带土物理力学试验参数统计表”进行对比分析，滑带土饱和状态下c的直剪标准值为23.5 kPa，φ的直剪标准值为12.5°，代入反演分析计算模型中，计算“自重+暴雨”工况下的滑坡1-1(上)剖面稳定系数为1.033，处于欠稳定状态，与宏观变形迹象反映的稳定状态相吻合，故合理可行，说明室内试验与反演分析结果能相互印证。由此确定滑带土饱和状态下c=23.5 kPa，φ=12.5°，通过此建议值进行滑坡稳定性评价及滑坡设计。

5.2.3 参数选取

根据勘察报告及反演分析可知勘察报告提供的c、φ等参数建议值是合理的，据此建议值进行滑坡稳定性评价及滑坡设计。滑坡稳定计算参数天然状态c=27.5 kPa、φ=14.7°，饱和状态c=23.5 kPa、φ=12.5°；天然状态重度γ=19.6 kN/m3、饱和状态重度γ=19.9 kN/m3。

滑床岩体的物理力学参数：容重26.4 kN/m3，天然饱和抗压强度7.2 MPa，软化系数0.58。

5.3 稳定性计算及计算结果

根据《滑坡防治工程勘查规范》危害对象等级划分标准，确定本工程的危害等级为三级，防治工程等级为三级[6]。滑坡的稳定性分析计算结果见表6。

表5 1-1(上)剖面反演分析表Tab.5 1-1(upper) profile inversion analysis table

表6 滑坡稳定性系数计算成果统计表Tab.6 Statistical table of calculation results of landslide stability coefficient

5.4 稳定性综合评价

根据滑坡稳定性计算结果，对滑坡稳定性做如下评价：1-1(上)剖面代表滑体上部，在天然工况下处于稳定状态，在自重+暴雨状态下，稳定性显著降低，处于欠稳定状态，在自重+地震状态下，处于基本稳定状态；1-1(下)剖面代表滑体下部，其稳定性较好，在天然工况下、自重+暴雨或自重+地震状态下，均能处于稳定状态。

通过斜坡稳定性计算与分析，可得出以下结论：1-1剖面上、下两段呈局部运动的特点，稳定性有明显的差异，两者之间无明显的力学联系；根据稳定性的差异确定防治工程的重点，建议对滑坡上部进行重点防治，而1-1(下)剖面由于已能满足设防标准，可以不进行防治。

6 滑坡发展趋势分析

方圆村1组滑坡在自重工况下处于稳定状态，在暴雨工况下整体处于欠稳定状态。滑坡受大气降雨入渗稳定性会显著降低，特别是后缘裂缝的产生会利于降雨入渗，降低整个滑坡软弱滑动面的抗剪强度，同时对滑坡体产生浮力及动水压力，大幅度降低滑坡的稳定性，在地震、暴雨等不利因素的影响下滑坡向更加不稳定的趋势发展。

7 防治工程方案建议

根据已查明的方圆村1组滑坡特征、覆盖层厚度、稳定性状况，同时考虑到防治工程的施工环境、经济合理性与环境适应性，滑坡防治建议采取挡土墙、监测等工程进行治理。

①在滑坡中部布置挡土墙工程，抗滑桩宜布置在1190～1200 m高程一带，即1-1剖面(上)滑体可能剪出部位，充分利用滑体自身的阻滑段，在滑体薄、基岩埋深浅的地段布置支挡工程，节省工程量，降低造价。②对滑坡体上的裂缝进行填埋，减少降雨入渗坡体。③设置必要的监测工程对滑坡体进行监测。④建立群测群防体系对可能的灾害进行防范。