周 文，周延奎

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì)，河南 鄭州450045）

1 引言

輝縣市沙窯鄉(xiāng)南坪村滑坡體位于國家AAAA級旅游區(qū)、國家地質(zhì)公園——河南省萬仙山風(fēng)景區(qū)內(nèi)的昆侖根至大河口公路一側(cè)。該公路不僅是連接南坪村大隊(duì)所轄4個(gè)自然村（丹分、南馬崖、北馬崖、東寨）的唯一通道，還是萬仙山風(fēng)景區(qū)旅游線路的唯一通道。該路段曾多次發(fā)生局部滑坡，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)卮迕竦纳?cái)產(chǎn)安全，威脅常住人口213人，小型水電站3個(gè)、水廠2個(gè)、賓館1個(gè)、民房60余間，潛在的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)5 000萬元以上。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)［1］，2009年該景區(qū)接待游客90萬人次，門票收入900余萬元，如遇極端氣象條件（暴雨或連續(xù)降雨）發(fā)生較大規(guī)模山體滑坡的可能性極大，滑坡一旦發(fā)生，將會(huì)造成嚴(yán)重的群死群傷特重大安全事故和巨大經(jīng)濟(jì)損失［1］。

2 滑坡區(qū)自然條件及地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于輝縣市西北部太行山區(qū)，區(qū)內(nèi)地形陡峭，海拔高程700～1 000m，相對高差較大，地形切割強(qiáng)烈，坡度起伏大，陡崖沖溝較多，屬中山區(qū)地貌，植被覆蓋率較高，達(dá)95%以上，植被種類主要為松樹。為開發(fā)風(fēng)景區(qū)旅游資源，區(qū)內(nèi)地形地貌進(jìn)行了較大規(guī)模的人工改造，如人工切坡修路、興建小型水電站、農(nóng)家樂坡賓館等［1］。

2.2 氣象與水文

滑坡區(qū)處于太行山與華北平原結(jié)合部，為北亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型氣候。由于受山脈走向和海拔高度影響，季風(fēng)作用較為明顯，春季多風(fēng)少雨，夏季多雨較熱，秋季氣候涼爽，冬季較冷少雪。據(jù)1971～2009年氣象資料統(tǒng)計(jì)分析，1月最冷，月均氣溫－0.6℃；7月最熱，月均氣溫27.1℃。極端最高氣溫41.5℃（出現(xiàn)在1992年7月2日）；極端最低氣溫－18.3℃（出現(xiàn)在1990年1月31日）。年均降水量589.1mm，7月降水最多，月均降水182.3mm。一日最大降水量178.0mm（出現(xiàn)在1981年8月16日）。境內(nèi)水系包括海河水系和黃河水系。主要河流有淇河、百泉河、劉店干河、黃水河、石門河、峪河、紙坊溝河［2］。

2.3 地層巖性

滑坡體滑床以上地層為第四紀(jì)殘坡積碎石土，滑床為中元古界汝陽群（Pt2ry）砂巖［3］。

2.4 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型為基巖裂隙水，分布于中元古界砂巖巖石裂隙中，接受大氣降水補(bǔ)給，以泉的形式排泄于溝谷中，含水較弱，涌水量一般為240～250m3／d，礦化度277mg／L，總硬度244.25mg／L，水化學(xué)類型為重碳酸·硫酸―鈣·鎂型水。

3 滑坡體空間形態(tài)及特征

滑坡體在平面形態(tài)呈“舌”字形分布，主滑方向348°，坡度42°，空間形態(tài)總體上前緣低，后緣高，前緣高程745m，后緣高程809m，相對高差64m?；聳|西長1 750m，南北平均寬56m，滑坡面積9.8×104m2，滑坡體堆積物為第四紀(jì)殘坡積層碎石土，滑床為中元古界汝陽群石英砂巖，滑體平均厚8m，體積78.84×104m3，屬中型土質(zhì)滑坡［3］。

3.1 滑坡體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

3.1.1 滑體（滑帶）

滑坡的物質(zhì)組成主要由碎石土組成，滑坡體坡積物縱向厚度變化特征為：前緣坡積物較薄，一般在1～3m，土石比為7∶3，滑體后緣坡積物較厚，一般在3～13m，土石比為3∶7；滑體中部坡積物厚3～7m，土石比為6∶4。碎石土土粒成分以粉質(zhì)粘土為主，碎石成分主要為砂巖，塊徑一般0.3～3.0m，最大可達(dá)4m，分選差，磨圓度低，呈次棱角－棱角狀?；麦w坡積物橫向變化不大，最厚為13m，最淺為4m，平均厚度8m。

3.1.2 滑床

滑坡滑床為中元古界汝陽群砂巖，巖性為淺紅、肉紅、灰白色巨厚～厚層狀細(xì)～粗粒淺變質(zhì)石英砂巖、塊狀構(gòu)造，由粘土礦物及云母等組成，節(jié)理、裂隙發(fā)育，易風(fēng)化，風(fēng)化后呈砂礫狀。與上覆地層接觸處有風(fēng)化殼存在，層厚0.5～1.0m。

4 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算及成因機(jī)理分析

4.1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算

4.1.1 計(jì)算模型

工程地質(zhì)勘探淺井和物探揭露的地質(zhì)剖面，其滑坡滑動(dòng)面整體呈折線型滑動(dòng)。計(jì)算基本假定如下，沿滑坡橫斷面方向取1m寬的土條作為計(jì)算的基本斷面，不計(jì)兩側(cè)摩阻力；滑坡體每一分條假定為整體滑動(dòng)；滑坡體推力的作用方向平行于滑動(dòng)面；推力的應(yīng)力分布為矩形。穩(wěn)定性計(jì)算選取軸向縱剖面作為穩(wěn)定計(jì)算模型基礎(chǔ)，采用傳遞系數(shù)法滑移變形體進(jìn)行計(jì)算，地形線和滑動(dòng)面分別按直線計(jì)算，整體呈折線型滑動(dòng)。計(jì)算時(shí)取單寬滑坡滑體進(jìn)行研究，簡化為二維空間問題進(jìn)行計(jì)算。滑坡穩(wěn)定計(jì)算剖面見圖1、圖2、圖3。

圖1 剖面1－1′條分

圖2 剖面2－2′條分

圖3 剖面3－3′條分

4.1.2計(jì)算方法

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算采用《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》［4］附錄公式計(jì)算?；路€(wěn)定性計(jì)算公式為：

ψj為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i＋1塊段時(shí)的傳遞系數(shù)（j＝i），即ψj＝cos（αi－αi＋1）－sin（αi－αi＋1）tgφi＋1；TDi＝rwhiwLitgβicos（αi－βi）為孔隙水壓力產(chǎn)生的平行滑面的分力；

式中K 為穩(wěn)定系數(shù)；RDi＝rwhiwLitgβisin（αiβi）孔隙水壓力產(chǎn)生的垂直滑面的分力；

NWi＝rwhiwLi為孔隙水壓力；Wi為第i塊段的重量（kN／m）；Ci為第i塊段內(nèi)聚力（kPa）；φi為第i塊段內(nèi)摩擦角（°）；Li為第i塊段滑面長度（m）；αi為第i塊段滑面傾角（°）；βi為第i塊段地下水流向與水平面的夾角（°）；A為地震加速度（單位：重力加速度g）。

4.1.3 計(jì)算參數(shù)的選取

（1）滑體（滑帶）土重度的確定?；w物質(zhì)成分為碎石土，天然狀態(tài)重度為17.024 1kN／m3，濕重度為17.044 6kN／m3。

（2）地震系數(shù)?；聟^(qū)地震基本烈度為Ⅶ度，地震加速度為0.20g。

（3）滑坡體抗剪強(qiáng)度參數(shù)的確定。碎石土粘聚力值C＝6.5kPa，內(nèi)摩擦角φ＝25.5°。

（4）荷載組合。根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中的滑坡防治工程工況組合要求，本工程計(jì)算工況組合如下，工況Ⅰ，自重（天然狀態(tài)，滑坡地表無建筑物因此可以認(rèn)為滑體無集中荷載，基本荷載為滑體的自重）；工況Ⅱ，自重＋10年一遇暴雨（滑體按飽水狀態(tài)計(jì)算空隙水的作用）；工況Ⅲ，自重＋10年一遇暴雨＋地震。

（5）滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)的采集方法。本項(xiàng)目滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)采集方法為按照工程地質(zhì)勘探淺井和物探揭露的地層資料制作滑坡剖面計(jì)算剖面條分圖，本次共計(jì)算滑坡剖面4條（見1－1′2－2′、3－3′、4－4′滑坡剖面計(jì)算條分圖）。采集剖面條塊的面積、滑面長度及傾角等有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和滑坡推力計(jì)算。4條滑坡剖面計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)見表1。

4.1.4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

將計(jì)算剖面條分圖采集的各種數(shù)據(jù)及滑體重、滑帶土抗剪強(qiáng)度等參數(shù)值代入滑坡穩(wěn)定性計(jì)算公式和滑坡推力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)

4.1.5 滑體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果分析

將計(jì)算滑體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果對照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分表［5］見表3。

表3 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分

本滑坡在不同工況條件下穩(wěn)定狀態(tài)如下。

（1）工況Ⅰ條件下（天然狀態(tài)）。1－1′、2－2′、3－3′計(jì)算剖面穩(wěn)定系數(shù) K 分別為1.03、1.01和1.05，滑坡體分別處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）工況Ⅱ條件下（自重＋10年一遇暴雨）。1－1′、2－2′、3－3′計(jì)算剖面穩(wěn)定系數(shù) K 分別為1.00、0.89和0.55，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）工況Ⅲ條件下（自重＋10年一遇暴雨＋地震）。1－1′2－2′、3－3′計(jì)算剖面穩(wěn)定系數(shù)K 均＜1.00，滑坡體均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 滑坡體穩(wěn)定敏感性分析

從滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)分析可以看出，大氣降雨與滑坡的穩(wěn)定關(guān)系密切，滑坡的穩(wěn)定與大氣降雨敏感性因素較大。

4.3 滑坡的成因機(jī)理分析

4.3.1 地形地貌因素

該滑坡體地形地貌形態(tài)為斜坡前緣高程745m，后緣高程809m，相對高差64m，滑坡坡度為40～45，屬中低山地貌?；虑熬壱蚓皡^(qū)公路建設(shè)人工切坡，使斜坡前緣臨空，這種地表形態(tài)為滑坡體上的巖土體運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造有利條件。

4.3.2 地層巖性因素

該滑體地層巖性為殘坡積土加碎石，其結(jié)構(gòu)松散，與下伏地層砂巖（滑床）地層形成了一個(gè)天然斜坡接觸面，在滑體自重條件下，滑體沿滑床巖石表層極易發(fā)生滑動(dòng)失穩(wěn)。

4.3.3 大氣降水因素

該滑坡體堆積物主要為碎石土，其結(jié)構(gòu)松散，大氣降水易滲入滑體，在飽水狀態(tài)下滑體重量增加，其力學(xué)性質(zhì)、力學(xué)強(qiáng)度、特別是抗剪強(qiáng)度急劇下降，難以抵抗土體自重產(chǎn)生的下滑力，造成土體的滑移。

4.3.4 人類工程活動(dòng)影響

人類工程活動(dòng)也是造成該斜坡不穩(wěn)定重要因素之一，主要表現(xiàn)為在景區(qū)建設(shè)期間修建道路切坡開挖，加高了坡體的臨空面，破壞和改變了斜坡的原始穩(wěn)定狀態(tài)，加快了滑坡體變形發(fā)展。

綜上分析，該滑坡在自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，在“自重＋10年一遇暴雨”和“自重＋10年一遇暴雨＋地震”工況條件滑坡體將發(fā)生局部和大規(guī)?；瑒?dòng)失穩(wěn)。

5 滑坡治理工程措施

5.1 削坡減載

削坡減載［6］，削去滑坡體上部的巖土體和降低使滑體坡角，從而減小滑體的自重和下滑力，使邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，這種工程措施施工方便、技術(shù)簡單，在滑坡防治中被廣泛采用。經(jīng)施工設(shè)計(jì)該滑坡削坡減載工程量為12 000m3。

5.2 修建地表截排水工程

該滑坡體的穩(wěn)定與大氣降雨敏感性因素較大，因此，需對滑坡體外地表水進(jìn)行截流旁引，不使其流人滑坡范圍，以減小滑坡的下滑力。經(jīng)施工設(shè)計(jì)［7］該滑坡后緣設(shè)置修筑截水溝，在滑坡體坡面和前緣修筑排水溝，使坡體地表截、排水溝形成地表排水系統(tǒng)，將大氣降水合理地排泄到滑坡體以外，從而達(dá)到坡體的穩(wěn)定。該工程設(shè)計(jì)地表截、排水明渠25 00m。

5.3 修建重力式抗滑擋土墻進(jìn)行支擋

支擋工程的作用主要是增加抗滑力，使滑坡不再滑動(dòng)。經(jīng)設(shè)計(jì)論證在滑坡體前緣修筑重力式抗滑擋土墻工程［7］，設(shè)計(jì)擋土墻工程400m。

6 結(jié)語

該滑坡治理工程經(jīng)過可行性研究、工程地質(zhì)勘察、工程施工圖設(shè)計(jì)等工作，上報(bào)河南省國土資源主管部門后，被列入2010年河南省財(cái)政地質(zhì)災(zāi)害防治“兩權(quán)價(jià)款”項(xiàng)目。目前該項(xiàng)目已進(jìn)入工程施工階段。

［1］河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.輝縣市沙窯鄉(xiāng)南坪村不穩(wěn)定斜坡和危巖體地質(zhì)災(zāi)害治理可行性研究報(bào)告［R］.鄭州：河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，2010.

［2］河南省環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測總站.河南省輝縣市地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃報(bào)告［R］.鄭州：河南省環(huán)境地質(zhì)監(jiān)測總站，2004.

［3］河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.輝縣市沙窯鄉(xiāng)南坪村不穩(wěn)定斜坡和危巖體地質(zhì)災(zāi)害治理勘察報(bào)告［R］.鄭州：河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，2011.

［4］中華人民共和國國土資源部.DZ／T0219－2006滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［5］中華人民共和國國土資源部.DZ／T0218－2006滑坡防治工程勘查規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2006.

［6］余祖湛，周延奎.三峽庫區(qū)秭歸段土質(zhì)滑坡成因影響因素及整治措施［J］.巖土工程界，2002（2）：67～68.

［7］河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院.輝縣市沙窯鄉(xiāng)南坪村不穩(wěn)定斜坡和危巖體地質(zhì)災(zāi)害治理施工設(shè)計(jì)書［R］.鄭州：河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，2011.