孫 強(qiáng)，張?zhí)?，伍劍波，黃金玉

（中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016）

改革開放以來(lái)，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)蓬勃興起，尤其在東部省區(qū)，各類工程建設(shè)引發(fā)的滑坡危及工程運(yùn)行、國(guó)家財(cái)產(chǎn)和人民生命安全。因此，對(duì)滑坡穩(wěn)定性的研究越來(lái)越重要，不僅可為防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)理論依據(jù)，還對(duì)滑坡預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)具有重要指導(dǎo)作用［1］?；庐a(chǎn)生的根本原因是巖土體強(qiáng)度降低［2－3］，巖土體強(qiáng)度是決定滑坡發(fā)生與否及其類別的內(nèi)部條件，水、地震和人為因素影響是誘導(dǎo)或促使加速滑坡變形的外部條件［4－6］?；率窃诟鞣N因素作用下的綜合效應(yīng)，其形成條件和影響因素非常復(fù)雜［7］。地質(zhì)因素是形成滑坡的基礎(chǔ)，而非地質(zhì)因素是誘導(dǎo)或觸發(fā)條件。不同因素影響滑坡穩(wěn)定的機(jī)制復(fù)雜，用力學(xué)計(jì)算方法評(píng)價(jià)滑坡變形的穩(wěn)定性，是在對(duì)自然條件作某些簡(jiǎn)化的前提下進(jìn)行的。較合理的滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)步驟，應(yīng)首先全面考慮影響滑坡穩(wěn)定的自然因素，對(duì)其進(jìn)行定性評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上再作必要的力學(xué)計(jì)算，然后綜合考慮評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性［8］。

皖南黟縣林川滑坡是較典型因不合理的人類工程活動(dòng)而形成的堆積體碎石土滑坡。該滑坡是在采挖灰?guī)r時(shí)剝離的廢石廢土堆積體的基礎(chǔ)上發(fā)育形成的。原始自然條件下，堆積體處于自然放坡后的穩(wěn)定狀態(tài)。但從70年代開始附近居民陸續(xù)在坡體上墾殖，在坡腳部位切坡建房，改變了坡體原始應(yīng)力狀態(tài)?；w坡腳于1995年和2002年雨季發(fā)生崩塌，毀壞2間房屋，堵塞河道長(zhǎng)度達(dá)60m，形成堆積高度達(dá)2m，造成約15萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)該滑坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析和研究是十分必要的。

1 林川滑坡的分布與地質(zhì)條件

林川滑坡位于西遞鎮(zhèn)艾豐村林川組北側(cè)山體坡腳部位，采挖灰?guī)r時(shí)堆積的廢石堆積在海拔277 m處，形成寬15～30 m 呈長(zhǎng)方形的平臺(tái)。平臺(tái)西北靠山側(cè)有一個(gè)深1～3 m 的洼地，平臺(tái)下部山體總體坡度45°，可見五級(jí)臺(tái)坎，坎高3～5m，坡腳由于建房切坡形成高5～10 m 的陡崖。坡體植被主要為茶葉、農(nóng)田，覆蓋率20～50%。

區(qū)域內(nèi)地下水主要為基巖裂隙水。雖然區(qū)域地層裂隙較發(fā)育，但由于泥質(zhì)含量高，構(gòu)造裂隙多被脈巖、泥質(zhì)充填，因此地下水富水性差，主要受大氣降水的垂向入滲補(bǔ)給，并由山區(qū)向山前地帶徑流，直接補(bǔ)給附近溝谷中的地表水。

2 滑坡形態(tài)特征

2．1 滑坡周界及形態(tài)

該滑坡在平面上呈半圓形（圖1），滑坡長(zhǎng)41m，前緣寬約61m，后緣寬約31m，高程差24m，厚約10m，面積2500m2，規(guī)模2．5×104m3，屬于小型滑坡。滑體坡度42°，坡向154°。該滑坡剖面如圖2所示，從圖2可知，滑體地表呈階梯狀，滑面為折線型，形態(tài)為上部和下部滑面稍緩，中部滑面較陡?；媛裆?～10m，坡度10～40°，滑帶巖性為含碎石粘土，厚約0．4m。

圖1 林川滑坡平面圖Fig．1 Plan of Linchuan landslide

圖2 林川滑坡C－C′剖面圖Fig．2 C－C′geologic section of Linchuan landslide

2．2 滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)

根據(jù)野外勘探資料，結(jié)合室內(nèi)研究，將該滑坡巖土體分為兩類。

（1）滑體為松散的堆積層，厚約5～10 m，底板埋深6～12 m，松散，無(wú)分選性。碎石含量30～50%，局部有粘土和角礫透鏡體，角礫風(fēng)化強(qiáng)度不均勻，角礫成分主要為硅質(zhì)頁(yè)巖。

（2）滑床為基巖，巖性主要為寒武系下統(tǒng)大陳嶺組（∈1d）的硅質(zhì)頁(yè)巖和泥質(zhì)灰?guī)r。硅質(zhì)頁(yè)巖：黑色，薄層，結(jié)構(gòu)致密，較堅(jiān)硬，用力錘敲碎裂呈片狀，上部見4～6m 的破碎帶，塊度2～10cm，最大塊度20 cm。泥質(zhì)灰?guī)r：灰色，中厚層，巖體結(jié)構(gòu)完整、致密、堅(jiān)硬，錘敲震手，弱風(fēng)化。

3 滑坡成因及機(jī)理

3．1 滑坡成因

滑坡的產(chǎn)生與地質(zhì)環(huán)境、人類工程活動(dòng)及降雨關(guān)系密切。通過(guò)收集該滑坡地質(zhì)及降雨資料，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)量、訪問(wèn)，認(rèn)為該滑坡成因如下：

（1）地層因素：斜坡由原山體灰?guī)r開挖利用后廢棄的碎石土混雜堆積而成，孔隙發(fā)育，結(jié)構(gòu)松散，碎石間架空明顯，滲透性強(qiáng)，鉆進(jìn)時(shí)泥漿無(wú)返水，孔壁坍塌，指示坡體物質(zhì)的穩(wěn)定性差。滑床為寒武系下統(tǒng)大陳嶺組（∈1d）的薄層硅質(zhì)頁(yè)巖，其滲透性與上部堆積體有明顯差異，地下水下滲到堆積層和基巖接觸面形成飽和帶，導(dǎo)致滑帶土抗剪強(qiáng)度降低，對(duì)上覆堆積層形成浮托力。該滑坡屬于堆積層滑坡，堆積層和基巖接觸面是該滑坡的主控滑面。

（2）人為因素：斜坡地處人類密集區(qū)，由于居民建房，坡腳存在大量削坡，在滑坡坡腳部位形成60～80°、高5～10m 的臨空面，未采取相應(yīng)的護(hù)坡措施。人類不合理開挖破壞了斜坡結(jié)構(gòu)，打破了原堆積體的平衡狀態(tài)，坡體的支撐力下降，引發(fā)堆積體局部失穩(wěn)。

（3）降雨因素：皖南地區(qū)潮濕多雨，梅雨和臺(tái)風(fēng)季節(jié)降雨集中，暴雨及特大暴雨頻發(fā)是滑坡發(fā)生的重要觸發(fā)因素。

（4）植被因素：原坡表生長(zhǎng)的灌木對(duì)坡體的松散物質(zhì)有較好的固持作用，滑坡體表部坡面經(jīng)改造人為墾殖后，土質(zhì)疏松，使原本坡面徑流轉(zhuǎn)為地下徑流，增加了地表水的入滲。

（5）地形地貌因素：坡體下部自然斜坡坡度42°，上部為平臺(tái)，整個(gè)坡型呈上緩下陡的凸形坡。目前許多研究已證明凸型邊坡發(fā)生滑坡概率最大［9］。

3．2 滑坡機(jī)理

采挖灰?guī)r形成的廢石廢土的無(wú)序堆放，改變了原始斜坡的穩(wěn)定地貌，形成了上部平緩下部陡峭的凸形坡，且坡體物質(zhì)組成松散的堆架結(jié)構(gòu)，組織結(jié)構(gòu)完全被破壞，碎石之間粘結(jié)程度差。坡體后緣巖溶洼地匯集雨水，水沿坡體破碎帶或堆積碎石與基巖接觸帶滲流，使滑帶充水潤(rùn)滑。研究區(qū)地少人多，村民多挖坡建房，坡腳經(jīng)多次開挖形成高度達(dá)5～10m的陡崖，使坡腳形成臨空面，破壞了原堆積體的平衡狀態(tài)，坡體下部的支撐力下降，易引發(fā)堆積體失穩(wěn)。

4 滑坡穩(wěn)定性

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算方法和繁簡(jiǎn)程度隨滑坡性質(zhì)而定，根據(jù)滑坡不同性質(zhì)、滑動(dòng)形狀選擇合適的計(jì)算方法［10］。該滑坡的滑面呈不規(guī)則的折線型，且滑體的巖土性質(zhì)較均勻，因此，不平衡推力法對(duì)此類滑坡的計(jì)算有較好的適用性［11－12］。

4．1 滑坡概化模型

建立在極限平衡原理基礎(chǔ)之上的不平衡推力法是邊坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的主要手段［13］。該法計(jì)算要求滑面控制點(diǎn)處滑面傾角的變化要小，計(jì)算結(jié)果的誤差對(duì)滑面的傾角變化很敏感，而在滑坡后緣誤差對(duì)傾角的變化敏感度要小一些［14］。本滑坡滑面中所有控制點(diǎn)處滑面傾角變化值均＜10°，其計(jì)算誤差在允許范圍內(nèi)的［15］。根據(jù)以上基本原則，結(jié)合滑坡表面地形起伏、滑動(dòng)面的變化、巖性分層，對(duì)計(jì)算剖面進(jìn)行條塊劃分。

4．2 計(jì)算公式

滑坡穩(wěn)定性系數(shù)及剩余推力計(jì)算采用公式［16］為：

當(dāng)Pi＜0時(shí)，令Pi＝0

Fs—滑坡穩(wěn)定性系數(shù)

K—最小安全系數(shù)（取值1．10）［17］

ψj—第i條塊的剩余下滑力傳遞至第i＋1條塊時(shí)的傳遞系數(shù)（j＝i）

Ri—作用于第i條塊的抗滑力（kN／m）

φi—第i條塊土的內(nèi)摩擦角（°）

αi—第i條塊土的滑面傾角（°）

Ti—作用于第i條塊滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN／m）

Pn—第i條塊的剩余推力（kN／m）

對(duì)滑坡三個(gè)剖面的穩(wěn)定性進(jìn)行迭代計(jì)算。

4．3 參數(shù)取值

滑面自然狀態(tài)下強(qiáng)度參數(shù)值為根據(jù)多個(gè)滑帶土室內(nèi)試驗(yàn)值的平均值，飽和狀態(tài)下強(qiáng)度參數(shù)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值和反算值綜合考慮，其計(jì)算參數(shù)選取如表1所示。

表1 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)取值Table 1 Calculattion parameters of landslide stability

為了核對(duì)選用參數(shù)是否合理，選擇滑坡坡腳切坡變形前的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算［7］。本文選擇D－D′剖面切坡變形前的地面情形進(jìn)行剩余推力計(jì)算（將坡腳被切部分還原），最終下滑力是否符合于極限平衡（原始堆積體呈自然放坡狀態(tài)，久雨飽和時(shí)其坡體應(yīng)處于極限平衡狀態(tài)）。經(jīng)計(jì)算自然狀態(tài)剩余推力為－41．2kN／m，安全系數(shù)1．22，為穩(wěn)定狀態(tài)；久雨飽和狀態(tài)下剩余推力為134．5kN／m，安全系數(shù)0．99，表明土體接近極限狀態(tài)。以上參數(shù)計(jì)算結(jié)果符合切坡前的實(shí)際狀況，說(shuō)明采用的容重、粘聚力和內(nèi)摩擦角適合實(shí)際情況。

4．4 計(jì)算結(jié)果

采取表1中參數(shù)對(duì)滑坡的三個(gè)剖面分別進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下：

表2 剖面穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results of stability coefficient

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，滑坡穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：Fs＜1．0，不穩(wěn)定；1．0≤Fs＜1．05，欠穩(wěn)定；1．05≤Fs＜1．15，基本穩(wěn)定；Fs≥1．15，穩(wěn)定。根據(jù)剖面穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果可知：在自然狀態(tài)下，A－A′剖面所在區(qū)域目前均處于穩(wěn)定狀態(tài)，C－C′剖面和D－D′剖面區(qū)域均處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。在久雨飽和狀態(tài)下，滑坡三個(gè)剖面區(qū)域均處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

通過(guò)分析三個(gè)剖面各條塊的推力計(jì)算數(shù)據(jù)（表3～表5），以天然狀態(tài)為例，均是上部和下部坡體有抗滑力儲(chǔ)備，中間部分由較大的剩余推力，滑面傾角較大的部位滑坡的推力較大。說(shuō)明該滑坡在失穩(wěn)條件下坡體并不是以整體下滑，而是在C－C′剖面第2條塊和D－D′剖面的第4條塊的附近形成拉張裂縫，下部坡體滑動(dòng)，而上部的部分坡體保持穩(wěn)定。

表3 A－A′剖面滑坡推力及計(jì)算參數(shù)Table 3 Landslide thrust and calculation parameters of A－A′section

表4 C－C′剖面滑坡推力及計(jì)算參數(shù)Table 4 Landslide thrust and calculation parameters of C－C′section

表5 D－D′剖面下滑推力及計(jì)算參數(shù)Table 5 Landslide thrust and calculation parameters of D－D′section

5 結(jié) 論

（1）坡腳不合理的開挖使滑坡前緣邊坡高陡，斜坡應(yīng)力失衡，是誘發(fā)該滑坡的主要因素。地表排水系統(tǒng)失效、不利的氣象條件是加劇滑坡失穩(wěn)的關(guān)鍵。該滑坡的形成受人為活動(dòng)影響明顯。

（2）采用不平衡推力法對(duì)滑坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明，天然狀態(tài)下滑坡A－A′剖面區(qū)域較穩(wěn)定，C－C′剖面和D－D′剖面區(qū)域滑坡將處于欠穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀況。久雨飽和狀態(tài)下，整個(gè)滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（3）分析三個(gè)剖面各條塊的推力計(jì)算數(shù)據(jù)，認(rèn)為該滑坡失穩(wěn)時(shí)可能不是整體滑動(dòng)。由于上部和下部坡體有抗滑力儲(chǔ)備，中間部分由較大的剩余推力，所以滑坡在失穩(wěn)時(shí)滑坡會(huì)在坡體中部滑面傾角變化較大處拉裂，裂縫下部坡體滑動(dòng)，而上部坡體保持局部穩(wěn)定。

6 防治建議

結(jié)合林川滑坡體形態(tài)特征、變形規(guī)律、形成原因及穩(wěn)定狀況，綜合各種工程的適宜性、經(jīng)濟(jì)性、可操作性及工期等方面因素，建議該滑坡采用如下防治方案：

（1）地表排水，后緣洼地填埋處理。在地表建立排水網(wǎng)，單條排水溝積水面積不宜過(guò)大，對(duì)滑坡體后緣的洼地采用黏土填埋夯實(shí)，并對(duì)后期沉降區(qū)域進(jìn)行二次填埋以保證該處洼地不會(huì)形成積水。

（2）植被恢復(fù)。居民在坡體上的耕作致使滑坡表層土體疏松，抑制了降雨時(shí)坡面產(chǎn)流，加大了雨水的入滲強(qiáng)度，不利于滑坡的穩(wěn)定。建議滑坡區(qū)域停止種植，恢復(fù)植被。

（3）坡腳支護(hù)。不合理的開挖使滑坡的抗滑力下降，對(duì)坡腳進(jìn)行支護(hù)以彌補(bǔ)由于切坡造成的抗滑力損失，有效降低滑坡發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

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