陳林，朱劍

（成都興蜀勘察基礎(chǔ)工程公司，成都 610072）

1 前言

雅瀘高速公路沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，局部地段穿越昔格達(dá)地層，這套地層對水的靈敏度特別高，干時(shí)堅(jiān)硬，遇水迅速崩解，幾乎完全喪失強(qiáng)度，極易發(fā)生滑坡。目前國內(nèi)研究主要集中在昔格達(dá)地層形成時(shí)代及沉積環(huán)境、昔格達(dá)土的物理力學(xué)性質(zhì)及其工程地質(zhì)特性等方面，孔德坊、黃俊分析昔格達(dá)組粘土的力學(xué)特性及其與滑坡產(chǎn)生的關(guān)系［1]；羅永利、劉東生對昔格達(dá)組地層的形成環(huán)境作了較深入的分析研究［2]；彭盛恩在昔格達(dá)土作為筑壩土料特性的研究中分析論述了昔格達(dá)組粘土巖、“昔層”細(xì)砂巖、“昔層”混合粗粒土的物理力學(xué)性質(zhì)［3]，黃紹檳、吉隨旺、朱學(xué)雷等對昔格達(dá)滑坡從易滑結(jié)構(gòu)面著手，將昔格達(dá)滑坡歸為覆蓋層滑坡、昔格達(dá)基底滑坡和昔格達(dá)組層面滑坡等3類［4]，但我國公路部門對昔格達(dá)滑坡穩(wěn)定性分析研究甚少。因此，本文以雅瀘高速公路K154＋100～K154＋500段昔格達(dá)滑坡作為研究對象，從昔格達(dá)滑坡機(jī)制和滑坡穩(wěn)定性影響因素進(jìn)行分析，為昔格達(dá)滑坡穩(wěn)定性分析提供經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

2 滑坡區(qū)工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

昔格達(dá)滑坡位于四川省石棉縣栗子坪鄉(xiāng)栗子村筲箕灣組斜坡上。該處地形呈典型的圈椅狀，坡面上可見多級平臺及陡坎（圖1）。西側(cè)G108國道和孟獲河沿坡腳蜿蜒而過，后緣為一近南北走向的坡脊，滑坡剪出口位于坡腳孟獲河岸邊（圖2）。

圖1 筲箕灣滑坡全貌圖

2.2 地層巖性

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及地質(zhì)勘察，勘探區(qū)揭露的地層主要有第四系全新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（Q4）、第三系昔格達(dá)組粉砂質(zhì)泥巖（N2x）、早震旦系花崗巖（γ2）。

2.3 地震概況

滑坡區(qū)一般場地基準(zhǔn)期50 a超越概率10%的地震動峰值加速度a＝0.2 g，地震動反應(yīng)譜特征周期為0.45 s，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅷ度。

3 昔格達(dá)滑坡特征

3.1 滑坡基本特征

場區(qū)昔格達(dá)滑坡分為古滑坡和淺表層次生滑坡，分別針對其特點(diǎn)進(jìn)行介紹。

筲箕灣古滑坡平面呈圈椅狀，滑坡相對高差約240 m，南北兩側(cè)均為早震旦系花崗巖出露。該古滑坡主滑方向?yàn)?71°，縱向長約800 m，橫向?qū)捈s600 m，厚約15～36 m，滑坡方量約750×104m3，屬大型古滑坡?；麦w主要由成巖差的昔格達(dá)組泥巖組成，層理模糊凌亂，層面傾角一般20°～25°，局部達(dá)40°；下伏泥巖呈堅(jiān)硬粉土狀，巖芯難折斷，巖理明顯，層面傾角5°～10°?；瑤鳞E象不明顯，僅在個(gè)別勘探孔中可見鏡面及擦痕，據(jù)此推測為古滑坡滑動帶。

淺表層次生滑坡位于筲箕灣古滑坡后緣圈椅狀凹地內(nèi)，滑坡前緣為雅瀘高速公路施工便道，后緣為坡表發(fā)育的拉張裂縫帶，左右兩側(cè)以地裂縫為界。滑坡滑動方向約131°，縱向長約80 m，橫向?qū)捈s50 m，滑面深3～6 m，體積約2×104m3。該滑坡體由淺表粉質(zhì)粘土及昔格達(dá)組泥巖組成，滑帶土跡象明顯，大部分勘探孔中5～7 m處可見鏡面及擦痕，該地層遇水易崩解、軟化，在受到外界擾動影響下易發(fā)生滑動（圖2）。

圖2 筲箕灣滑坡B－B′工程地質(zhì)剖面圖

3.2 滑坡變形特征

由于古滑坡形成時(shí)間早，滑坡體上可能存在的滑坡裂縫及錯臺已被破壞，僅在古滑坡后緣山脊坡腳隱約可見滑坡平臺地貌特征?；麦w主要由昔格達(dá)地層組成，該地層為遇水易崩解、軟化，在整個(gè)滑坡范圍內(nèi)易形成次生滑坡。修建高速公路施工便道時(shí)對坡體切坡開挖，致使坡體前緣產(chǎn)生臨空面，在降雨誘發(fā)作用下產(chǎn)生次生滑坡。

3.2.1 淺表滑坡變形特征

昔格達(dá)地層為半成巖地層，粉砂質(zhì)泥巖遇水易崩解、軟化，在整個(gè)滑坡范圍內(nèi)易形成次級滑坡，高程為1 930～2 000 m，滑動方向約311°，該滑坡縱向長約120 m，橫向?qū)捈s80 m，滑面深為3～6 m，體積約4×104m3，該滑坡裂縫形成階梯狀，分為三級，近圓弧狀，長20～40 m，后緣裂縫寬20～50 cm，裂縫下滑1～2 m，滑坡坡度為20°～25°。主要為修建施工便道時(shí)對邊坡進(jìn)行開挖，產(chǎn)生臨空面，在飽水情況下，粘土的粘聚力降低，致使滑坡失穩(wěn)。

3.2.2 滑坡深部變形特征

為了進(jìn)一步查明滑坡深部變形情況，對滑坡深部進(jìn)行位移監(jiān)測，對古滑坡布置（弱變形區(qū)）6個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，對淺表層滑坡（強(qiáng)變形區(qū)）布置1個(gè)監(jiān)測孔（ZK7）。將監(jiān)測孔位移分為X方向（主滑方向）位移和Y方向位移，從而確定滑動面的位置，典型監(jiān)測孔X方向累計(jì)位移曲線（圖3），由監(jiān)測結(jié)果可知：

（1）ZK2等6孔監(jiān)測古滑坡深部變形結(jié)果均處于穩(wěn)定狀態(tài)，古滑坡未見明顯深層滑移跡象。

（2）ZK7孔X向累計(jì)位移－孔深曲線可知：孔口以下5～7 m存在一淺層滑動面，變形速率0.40 mm／d，尤其在暴雨天氣下有明顯加大。

3.3 滑坡破壞機(jī)制分析及定性評價(jià)

通過以上綜合分析可知，筲箕灣滑坡為順層古滑坡，目前條件下整體穩(wěn)定。由于雅瀘高速公路干海子大橋通過古滑坡后緣，由于橋梁基礎(chǔ)及施工便道開挖，邊坡開挖切穿了易滑地質(zhì)結(jié)構(gòu)面，為滑坡的產(chǎn)生提供了有效臨空面，開挖卸荷導(dǎo)致昔格達(dá)地層原有節(jié)理裂隙側(cè)向擴(kuò)展，為地表水的下滲進(jìn)一步創(chuàng)造了條件，由于昔格達(dá)土的親水性強(qiáng)、遇水軟化、物理力學(xué)參數(shù)降低，可能引起古滑坡的淺表層滑動。

對古滑坡體上淺表層滑坡特征的分析，淺表層滑坡均為漸進(jìn)后退式滑坡，裂縫體系的分期配套特性當(dāng)坡體滑動面傾角相對較均勻、平緩，或前緣臨空條件較好（如坡體前緣為一陡坎），或前緣受流水沖刷掏蝕、庫水位變動、人工切腳等因素影響時(shí)，在重力作用下坡體的變形往往首先發(fā)生在前緣。前緣巖土體發(fā)生局部垮塌或滑移變形后，形成新的臨空面，并由此導(dǎo)致緊鄰前緣的巖土體又發(fā)生局部垮塌或滑移變形，依此類推，在宏觀上表現(xiàn)出從前向后擴(kuò)展的“漸進(jìn)后退式”滑動模式（圖4）。漸進(jìn)后退式滑坡地表裂縫體系一般具有如下的分期配套特性（圖5）：

（1）前緣及臨空面附近拉張裂縫產(chǎn)生。當(dāng)坡體前緣臨空條件較好，尤其是坡腳受流（庫）水侵蝕、人工開挖切腳等因素的影響時(shí)，在坡體前緣坡頂部位出現(xiàn)拉應(yīng)力集中，并產(chǎn)生向臨空方向的拉裂–錯落變形，出現(xiàn)橫向拉張裂縫。

圖3 監(jiān)測孔累計(jì)位移－深度曲線

圖4 漸進(jìn)后退式滑坡典型剖面結(jié)構(gòu)圖

圖5 漸進(jìn)后退式滑坡地表裂縫的分期配套體系

（2）前緣局部塌滑、裂縫向后擴(kuò)展。隨著變形的不斷增加，前緣裂縫不斷增長、加寬、加深，形成前緣次級滑塊（如圖4、5所示的滑塊①）。隨著前緣次級滑塊不斷向前滑移，其將逐漸脫離母體，為其后緣巖土體的變形提供了新的臨空條件。緊鄰該滑塊的坡體失去前緣巖土體的支撐，逐漸產(chǎn)生新的變形，形成拉張裂縫，并向后擴(kuò)展，形成第二個(gè)次級滑塊②，依此類推，逐漸形成從前至后的多級弧形拉裂縫、下錯臺坎和多級滑塊（如圖4、5）。當(dāng)坡體從前向后的滑移變形擴(kuò)展到后緣一定部位時(shí)，受斜坡體地質(zhì)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成等因素的限制，變形將停止向后的繼續(xù)擴(kuò)展，進(jìn)一步的變形主要表現(xiàn)為呈疊瓦式向前滑移，直至最后的整體失穩(wěn)破壞。當(dāng)然，如果整個(gè)坡體的坡度較大，或巖土體力學(xué)參數(shù)較低，坡體穩(wěn)定性較差時(shí)，也有可能出現(xiàn)從前向后各次級滑塊各自依次獨(dú)立滑動，而不一定以整體滑動的形式出現(xiàn)。

大量的滑坡實(shí)例表明，當(dāng)滑坡進(jìn)入加速變形階段后，各類裂縫便會逐漸相互連接、貫通，并趨于圈閉。但是斜坡的變形破壞機(jī)制和過程非常復(fù)雜，個(gè)性特征明顯，在實(shí)際的變形過程中，推移式和漸進(jìn)后退式滑坡往往存在時(shí)間和空間上的轉(zhuǎn)換，在不同時(shí)間段和不同空間部位的滑坡裂縫體系可能會有所變化。

通過古滑坡和次級滑坡的特征分析，次生滑坡產(chǎn)生條件為前緣較陡約40°后緣較緩約20°，前緣有一定的臨空，并對坡腳進(jìn)行一定開挖，后緣較緩暴雨情況下易形成坡面積水，在雨水的滲透下砂質(zhì)泥巖崩解軟化，物理參數(shù)降低導(dǎo)致局部失穩(wěn)，尤其在人為的振蕩下，砂質(zhì)泥巖強(qiáng)度迅速降低，導(dǎo)致失穩(wěn)。通過地質(zhì)類比法，筲箕灣滑坡體上極有潛在不穩(wěn)定斜坡高程為1 930～2 000 m后緣邊坡（圖2），此邊坡前緣較陡后緣較緩，前緣有施工便道，在前緣產(chǎn)生臨空面，對坡腳進(jìn)行開挖及重型車的振蕩，前緣鎖固段巖體在飽水振蕩的情況下，極易軟化崩解失去鎖固作用，目前條件下前緣坡體已經(jīng)出現(xiàn)較大的拉裂縫。

后緣較為平緩局部出現(xiàn)較多拉裂縫，雨水通過裂縫滲透到坡體，對地層產(chǎn)生動靜水壓力，對巖層起到軟化崩解的作用。由于滑坡后緣有高速公路的橋墩通過，橋基的開挖過程中會對坡體巖層擾動，局部產(chǎn)生卸荷松弛，產(chǎn)生較多拉裂縫，也是地表水下滲的有利通道。在運(yùn)行過程會對坡體擾動，導(dǎo)致其砂質(zhì)泥巖強(qiáng)度降低，導(dǎo)致淺表層坡體失穩(wěn)，需對滑坡整體和淺表層的穩(wěn)定性做出定量評價(jià)。

4 滑坡穩(wěn)定性定量分析

4.1 滑坡穩(wěn)定性定量計(jì)算與分析

滑坡穩(wěn)定性定量計(jì)算常用一般條分法、簡布（Janbu）法和不平衡推力法對選取滑坡 A－A′、B－B′剖面進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，古滑坡在自然、暴雨及地震工況處于基本穩(wěn)定－穩(wěn)定狀態(tài)；次生滑坡在自然工況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在降雨及地震工況下處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2 滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析

采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法對滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性分析。

4.2.1 影響因素敏感性分析的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇滑帶土內(nèi)摩擦角φ、滑帶土粘聚力c、飽水深度h、及巖體的容度γ這4個(gè)因素進(jìn)行敏感性分析，選用B－B′剖面分析。選取因素水平表2，根據(jù)正交設(shè)計(jì)計(jì)算方案，選取L18（35）正交表，對剖面BB′采用剩余推力法計(jì)算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)，計(jì)算結(jié)果如圖6、表3所示。

表2 B－B′剖面因素水平表

4.2.2 正交試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果分析

對正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析判斷各個(gè)因素的主次順序，一般有極差分析和方差分析兩種。極差分析方法就是先求出各因素每一水平下試驗(yàn)指標(biāo)的平均值，然后計(jì)算出同一因素不同水平下試驗(yàn)指標(biāo)均值的極差，極差Rj越大的因素對試驗(yàn)指標(biāo)的影響越大，即可判定為主要影響因素，反之亦然。

通過公式（1）計(jì)算第j列上第i個(gè)水平的試驗(yàn)結(jié)果總和kij，然后通過式（2）計(jì)算Kij的平均值及公式（3）計(jì)算第j列的極差。

表3 B－B′剖面正交設(shè)計(jì)方案與極差計(jì)算結(jié)果表

根據(jù)極差分析表4可以看出4個(gè)因素進(jìn)行敏感性排序如下：地震作用→內(nèi)摩擦角→內(nèi)聚力→滑帶土容重。

方差分析就是將數(shù)據(jù)的總變差平方和分解為因素的變差平方和與誤差平方和之和，利用各因素的變差平方和與誤差平方和構(gòu)造檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量，作F檢驗(yàn)，即可判斷各因素的作用是否顯著。用F值與以上三種顯著性水平的Fa比較，可將因素對試驗(yàn)指標(biāo)影響的顯著性水平劃分為4個(gè)等級：

表4 B－B′極差分析表

圖6 B－B′剖面穩(wěn)定性系數(shù)與各因素各水平關(guān)系

①F≥F0.001，為有特別顯著影響；②F0.005≤F≤F0.001，為有非常顯著影響；③F0.005≤F≤F0.01，為有影響，但不顯著；④F≤F0.01，無影響 。

按照上述步驟，最終正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方差分析結(jié)果如表5所列。

4.2.3 影響因素敏感性分析

通過對滑坡穩(wěn)定性影響因素敏感性進(jìn)行正交試驗(yàn)的計(jì)算分析可以看出，孔隙水壓力是最為敏感的因素，其次是內(nèi)摩擦角。滑坡對孔隙水壓力及內(nèi)摩擦角因素的敏感實(shí)質(zhì)也就是對水的敏感，從影響因素和機(jī)制分析可知，降水對滑坡的形成、發(fā)展、發(fā)生的作用舉足輕重。

表5 B－B′剖面方差分析表

5 結(jié)論

（1）筲箕灣滑坡屬一大型古滑坡，滑體主要由昔格達(dá)地層組成，目前該滑坡未見明顯深層滑移跡象，整體穩(wěn)定性較好，由于昔格達(dá)地層特殊巖性，在外界因素?cái)_動下坡表淺層土體極易滑動，形成次生滑坡。

（2）通過滑坡穩(wěn)定性分析，目前滑坡整體穩(wěn)定性較好，變形破壞主要集中在坡表淺表地層中。影響滑坡穩(wěn)定性最為敏感的因素是水，應(yīng)控制水對滑坡的影響。

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［4]黃紹檳，吉隨旺，朱學(xué)雷，等.西攀路昔格達(dá)地層滑坡分析［J].公路交通科技，2005，6（22）：41－44.

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