黃志強(qiáng),任鴻飛,胡書(shū)禮

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，鄭州　450016)

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河南伊川瑤來(lái)滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

黃志強(qiáng),任鴻飛,胡書(shū)禮

(河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì)，鄭州450016)

摘要：瑤來(lái)滑坡為一蠕滑-拉裂牽引式土質(zhì)滑坡。通過(guò)分析地質(zhì)環(huán)境條件和基本特征，查明了滑坡形成機(jī)制，并運(yùn)用極限平衡法對(duì)其穩(wěn)定性進(jìn)行了定量評(píng)價(jià)。計(jì)算結(jié)果表明，在天然或地震狀態(tài)下滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在持續(xù)降雨(暴雨)狀態(tài)下滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，存在有整體滑移的可能性。結(jié)合工程實(shí)際情況，提出“地表截排水+抗滑樁+樁板墻”治理措施，為河南省相關(guān)類型滑坡防治提供參考案例。

關(guān)鍵詞：滑坡；形成機(jī)制；穩(wěn)定性；伊川

1概述

瑤來(lái)滑坡位于河南省伊川縣酒后鄉(xiāng)瑤來(lái)村。1982年7月，受雨季持續(xù)降雨影響，村民發(fā)現(xiàn)村后南側(cè)山坡出現(xiàn)裂縫，耕土與基巖下挫約60 cm。2010年4月20～21日，因豫西山區(qū)降雨量普遍達(dá)50～80 mm以上，致使滑坡體上民房開(kāi)裂，且有多處破壞嚴(yán)重不能住人，坡腳處小橋橋面向上隆起，出現(xiàn)裂縫，表現(xiàn)出了明顯的滑坡前兆，滑坡體潛在方量達(dá)65×104m3以上，危及到瑤來(lái)村35戶120人生命財(cái)產(chǎn)安全。瑤來(lái)滑坡重大險(xiǎn)情引起了政府的高度重視，要求申請(qǐng)資金對(duì)滑坡進(jìn)行勘查治理。2010年11月，項(xiàng)目獲得批復(fù)，2011～2012年，對(duì)滑坡進(jìn)行了勘查與工程治理設(shè)計(jì)[1]。

2地質(zhì)環(huán)境條件

瑤來(lái)滑坡位于剝蝕低山丘陵區(qū)，三面環(huán)山，一面臨空(圖1、圖2)?；履蠔|高，北西低，相對(duì)高差約60 m，自然坡度13°～25°，局部因村民修建房屋和耕地，開(kāi)挖成臺(tái)階，臺(tái)階高6～12 m，坡度大于50°。坡體上有一條沖溝，把滑坡分為1號(hào)和2號(hào)滑坡體，在平面上呈“M”型。居民房屋主要集中在2號(hào)滑坡體上，有少數(shù)房屋因破壞嚴(yán)重已廢棄不用。

圖1瑤來(lái)滑坡全貌圖

1.第四系殘坡積物；2.古近系；3.中元古界汝陽(yáng)群白草坪組；4.地質(zhì)界線；5.地層產(chǎn)狀；6.斷層；7.滑坡邊界；8.剖面及編號(hào)；9.鉆孔及編號(hào)圖2　瑤來(lái)滑坡工程地質(zhì)平面圖

滑坡區(qū)內(nèi)地層簡(jiǎn)單，除大部分第四系殘坡積物出露外，其余為新生界古近系(E)雜色砂巖、泥巖和中元古界汝陽(yáng)群白草坪組(Pt2bc)紫紅色砂巖，巖層產(chǎn)狀3°～12°∠5°～15°。

張拉型正斷層F1從1號(hào)滑坡體后緣通過(guò)，產(chǎn)狀為24°∠85°，寬度3～8 m，擦痕清晰，可見(jiàn)角礫巖。

場(chǎng)地巖土體自上而下可分為三層：第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土①、散體狀全風(fēng)化砂巖②-1、碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖②-2、強(qiáng)風(fēng)化砂礫巖②-3、中風(fēng)化砂巖③-1和構(gòu)造角礫巖③-2。

滑坡區(qū)位于寺溝河上游，是山前地表水徑流的匯集區(qū)，地表水從滑坡前緣排泄出區(qū)外。場(chǎng)地地下水類型主要為第四系殘坡積孔隙潛水和基巖風(fēng)化裂隙水。地下水位埋深在8～18 m，水位隨季節(jié)變化。

3滑坡基本特征

3.11號(hào)滑坡體

1號(hào)滑坡體北以中間沖溝為界，西以出露基巖為界，后緣以斷層F1為界，前緣為寺溝河?；聝A向北西，南東高，北西低，后緣最高點(diǎn)為417.1 m，前緣最低點(diǎn)348.1 m，高差為69 m，平均坡度13°?；潞蟛繛樘锏?，中前部為林地?；陆?jīng)人為改造成多級(jí)平臺(tái)，呈階梯狀。在滑坡體上有兩處房屋，因滑坡滑移，致使房屋變形過(guò)大而廢棄。1號(hào)滑坡體在平面上呈縮口型，后緣至前緣滑坡寬度逐漸變窄，平面近似呈桃葉型，主滑方向336°，滑坡軸線長(zhǎng)約295 m，平均寬度約120 m，面積約3.54×104m2，坡體厚度3～18 m，體積約33.65×104m3。

滑坡體表層為第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土，其下為散體狀-碎裂狀全-強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥巖，滑坡后緣下挫約60 cm，后緣壁斜切中風(fēng)化砂巖中?；茙楹槭圪|(zhì)粘土與下部泥(砂)巖接觸面以上10～50 cm的粉質(zhì)粘土層。粘土層呈黃褐、紅褐色，局部夾有少量薄層灰綠色粉土層，具有膨脹性，含水量較高，局部呈軟塑狀(圖3)。

3.22號(hào)滑坡體

2號(hào)滑坡體北以出露基巖為界，西南以中間沖溝為界，后緣以居民房屋為界，前緣為寺溝河?；聝A向北西，南東高，北西低，后緣最高點(diǎn)400.1 m，最低點(diǎn)345 m，高差55.1 m，平均坡度10°?；麦w上為居民區(qū)，建有大量房屋，滑坡前緣為田地。滑坡經(jīng)人為改造成多處平臺(tái)陡坎，呈階梯狀，總體是坡體后緣坡度較大，滑坡前緣相對(duì)平緩。在2號(hào)滑坡體后緣附近有3處泉水出現(xiàn)，流量約0.5 l/s(雨季)，明顯見(jiàn)有馬刀樹(shù)和醉漢林。2號(hào)滑坡體在平面上呈長(zhǎng)條形，滑坡主滑方向302°?；螺S線長(zhǎng)約360 m，平均寬度約110 m，面積約3.96×104m2?；麦w厚度3～10 m，體積約31.68×104m3。

1.第四系殘坡積物；2.古近系；3.中元古界汝陽(yáng)群白草坪組；4.含碎石粉質(zhì)粘土；5.泥巖；6.砂巖；7.構(gòu)造角礫巖；8.鉆孔及編號(hào)；9.地下水位線；10.第四系物質(zhì)界線圖3　瑤來(lái)滑坡Ⅰ-Ⅰ′工程地質(zhì)剖面示意圖

滑坡體表層為第四系殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土，其下為碎裂狀強(qiáng)風(fēng)化泥巖?；茙樯细埠槭圪|(zhì)粘土與下部泥巖接觸面以上10～50 cm的粉質(zhì)粘土層。粘土層呈黃褐、灰綠色，其中灰綠色粉質(zhì)粘土含水量較高，孔隙度較大，具有一定的膨脹性(圖4)。

3.3滑坡體變形特征

2010年4月20～21日，受暴雨影響，滑坡體前、后緣及其上出現(xiàn)了明顯的變形跡象。滑坡體上房屋開(kāi)裂，鄉(xiāng)村道路出現(xiàn)大量裂縫，前緣部位小橋，因滑坡變形，造成小橋開(kāi)裂，裂縫寬度10～20 cm，橋體中部發(fā)生隆起(圖5)。

1.第四系殘坡積物；2.古近系；3.含碎石粉質(zhì)粘土；4.泥巖；5.鉆孔及編號(hào)；6.地下水位線；7.第四系物質(zhì)界線圖4　瑤來(lái)滑坡Ⅱ-Ⅱ′工程地質(zhì)剖面示意圖

圖5　變形的房屋和橋梁

4滑坡形成機(jī)制

4.1影響因素

(1) 地形地貌

瑤來(lái)滑坡所處的位置，三面環(huán)山，一面臨空，這種特殊的地形地貌有利于地表水的匯集。

(2) 地層巖性

瑤來(lái)滑坡體以含碎石粉質(zhì)粘土為主，在滑移帶內(nèi)含有具有膨脹性、局部呈軟塑狀、黃褐-灰綠色粉質(zhì)粘土層，不利于滑坡穩(wěn)定。

(3) 地質(zhì)構(gòu)造

在1號(hào)滑坡體后緣部位有斷層F1通過(guò)，造成斷裂帶附近的巖層受到張拉破壞，巖體裂隙較為發(fā)育，破壞巖體整體性，為地表水進(jìn)入滑坡體提供了通道。

(4) 地下水

滑坡體內(nèi)地下水位埋深在8～18 m，水位隨季節(jié)動(dòng)態(tài)變化，對(duì)滑坡的穩(wěn)定有一定影響。

(5) 降雨

根據(jù)調(diào)查，瑤來(lái)滑坡的形成是在持續(xù)降雨(暴雨)的過(guò)程中形成的。根據(jù)調(diào)查每年6～9月為主要降雨期，占全年降雨總量的61.5%，最大日降雨量154.4 mm，時(shí)最大降水量54.8 mm，因此持續(xù)降雨是誘發(fā)滑坡的主要因素，降雨量的大小和降雨時(shí)間與滑坡滑動(dòng)關(guān)系密切。

4.2形成機(jī)制

瑤來(lái)滑坡的形成是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，其所處的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地下水特征是形成滑坡的基本條件，降雨是誘發(fā)滑坡的主要因素。

瑤來(lái)滑坡為老滑坡，1982年形成至今已30 a，在這30 a期間斷斷續(xù)續(xù)的發(fā)生變形，且近幾年滑坡變形較為明顯。根據(jù)調(diào)查成果，發(fā)現(xiàn)滑坡體前緣現(xiàn)寺溝河寬度與之前相比有了較大的變化，河道寬度逐年的變窄，滑坡前緣向河道內(nèi)水平移動(dòng)約1～2 m，寺溝河對(duì)岸的岸坡要高于瑤來(lái)滑坡前緣岸坡1～2 m，滑坡坡體上有下挫的臺(tái)階和橫向張拉裂縫，說(shuō)明瑤來(lái)滑坡的移動(dòng)形式為牽引式滑動(dòng)。從滑坡力學(xué)破壞模式角度分析，瑤來(lái)滑坡破壞模式是蠕滑-拉裂型。

根據(jù)模擬分析推演出在滑坡形成之前，滑坡前緣寺溝河河道寬度約10～15 m，河道內(nèi)長(zhǎng)期有水流動(dòng)，特別是在降雨期間河道水流量增加，水流速度增加，不斷的掏蝕河道兩岸，岸坡不斷的發(fā)生垮塌，形成高陡臨空面，岸坡土體初始應(yīng)力得以釋放，發(fā)生卸荷松動(dòng)，引起應(yīng)力重新分布。在坡體和坡頂形成拉張裂縫，為降雨入滲、運(yùn)移提供通道。這些裂縫一旦貫通就會(huì)將坡體切割成不同的條塊，當(dāng)被切割成的土層受到前部土層的牽引后，就會(huì)引起后部土層的滑移變形[2]。每年6～9月的持續(xù)降雨，引起滑坡體土層地下水位上升，使得滑移帶土體處于飽和狀態(tài)，降低滑移帶土的粘聚力和內(nèi)摩擦角，增大土體內(nèi)的動(dòng)、靜水壓力，產(chǎn)生向臨空方向的下滑推力，造成滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)也隨之降低。當(dāng)超過(guò)其極限狀態(tài)，滑坡將向前產(chǎn)生蠕變滑動(dòng)。從瑤來(lái)滑坡變形特征來(lái)看，瑤來(lái)村滑坡處于整體滑坡蠕化變形階段，局部失穩(wěn)。

5滑坡體穩(wěn)定性分析

5.1滑帶土參數(shù)建議值

根據(jù)巖土樣試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)和反演計(jì)算，滑帶土粘聚力和內(nèi)摩擦角建議值見(jiàn)表1。

表1　滑帶土粘聚力和內(nèi)摩擦角建議值

5.2穩(wěn)定性計(jì)算

1號(hào)和2號(hào)滑坡體采用主滑剖面作為計(jì)算剖面，計(jì)算采用理正巖土設(shè)計(jì)軟件，運(yùn)用傳遞系數(shù)法進(jìn)行穩(wěn)定性系數(shù)及剩余下滑推力計(jì)算?，巵?lái)滑坡防治工程為二級(jí)，依據(jù)《防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ/T 0219-2006)[4]要求選取穩(wěn)定性計(jì)算安全系數(shù)值，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　瑤來(lái)滑坡穩(wěn)定性和推力計(jì)算成果

5.3穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

從三種不同的工況看，持續(xù)降雨(暴雨)為最不利工況，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性較差，在“天然工況”和“地震工況”下，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。從計(jì)算的結(jié)果來(lái)看，滑坡目前整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，但是在持續(xù)降雨(暴雨)情況下，滑坡就會(huì)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，將會(huì)發(fā)生變形和滑移，造成滑坡整體失穩(wěn)，危及到瑤來(lái)村35戶120人生命財(cái)產(chǎn)安全。故對(duì)瑤來(lái)滑坡進(jìn)行治理是必要和緊迫的。

6防治措施

根據(jù)瑤來(lái)滑坡地貌特征、變形特征及保護(hù)對(duì)象，建議對(duì)1號(hào)滑坡體采取“地表截排水+抗滑樁”、2號(hào)滑坡體采取“地表截排水+抗滑樁+樁板墻”的治理措施。

(1) 對(duì)1號(hào)滑坡體在后緣布置截水工程，坡體上布置排水工程，在1號(hào)前緣部位布置1排抗滑樁，作為支擋結(jié)構(gòu)。滑坡后緣截水溝截面采取60 cm×50 cm，排水溝斷面采取50 cm×50 cm；截水溝設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度約263 m，排水溝設(shè)計(jì)總長(zhǎng)度281 m。采用M7.5漿砌塊石砌筑，采用M7.5砂漿抹面，面層厚度為2 cm，每隔15 m設(shè)置沉降縫，沉降縫寬度為2 cm，采用瀝青木條三面填充。抗滑樁總數(shù)為15根，樁截面為2 m×1.5 m，樁長(zhǎng)分別為20 m，樁間距為6 m，采用C30混凝土澆筑，護(hù)壁層厚度為15 cm，采用C20混泥土澆筑，抗滑樁鋼筋采用HRB 400和HRB 335，護(hù)壁鋼筋采用HRB 235和HRB 335。

(2) 對(duì)2號(hào)滑坡體在滑坡后緣截水溝，截面取60 cm×50 cm，排水溝斷面采取50 cm×50 cm；截水溝總長(zhǎng)度為229 m，排水溝總長(zhǎng)度236 m。采用M7.5漿砌塊石砌筑，采用M7.5砂漿抹面，面層厚度為2 cm，每隔15 m設(shè)置沉降縫，沉降縫寬度為2 cm，采用瀝青木條三面填充?？够瑯犊倲?shù)為41根，樁截面為2 m×1.5 m， 樁長(zhǎng)分別

為20 m和22 m，其中樁長(zhǎng)20 m的為21根，22 m樁長(zhǎng)為20根，采用C30混凝土澆筑，護(hù)壁層厚度為15 cm，采用C20混泥土澆筑，抗滑樁鋼筋采用HRB 400和HRB 335，護(hù)壁鋼筋采用HRB 235和HRB 335。擋土板凈跨為4.5 m，高2 m，厚度為0.3 m，鋼筋采用HRB 335，受力筋為Ф20@120，分布筋采用Ф18@160。

7結(jié)論

(1) 瑤來(lái)滑坡為一蠕滑-拉裂牽引式土質(zhì)滑坡。其所處的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及地下水特征是形成滑坡的基本條件，持續(xù)降雨是誘發(fā)滑坡的主要因素。

(2) 計(jì)算結(jié)果表明，在天然或地震狀態(tài)下滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在持續(xù)降雨(暴雨)狀態(tài)下滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，存在有整體滑移的可能性。

(3) 根據(jù)滑坡地貌特征、變形特征及保護(hù)對(duì)象，建議對(duì)1號(hào)滑坡體采取“地表截排水+抗滑樁”、2號(hào)滑坡體采取“地表截排水+抗滑樁+樁板墻”的治理措施。

參考文獻(xiàn)

[1]河南有色巖土工程公司．伊川縣酒后鄉(xiāng)寺溝瑤來(lái)村滑坡應(yīng)急勘查報(bào)告[R]．2012．

[2]章昱，譚建民．清水江布埡庫(kù)區(qū)豬卜籠滑坡形成機(jī)制及穩(wěn)定性分析[J]．地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2015，26(4)：31-35

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部．滑坡防治工程勘查規(guī)范(DZ/T 0218-2006)[S]．2006．

[4]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部．滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范(DZ/T0219-2006)[S]．2006．

E-mail：835104143@qq.com

FORMATION MECHANISM AND STABLITY EVALUATION OF YAOLAI LANDSLIDE IN YICHUAN，HENAN

HUANG Zhi-qiang，REN Hong-fei，HU Shu-li

(No.6 Geological team，Henan Provincial Non-ferrous Metals Geological Exploration and Mineral Resources Bureau，Zhengzhou450016，China)

Abstract:Yaolai landslide is a creep tensile traction type landslide. By analyzing the geological environmental conditions and basic characteristics， the formation mechanism of the landslide is identified， and the stability of the landslide is quantitatively evaluated by the limit equilibrium method. The calculation results show that under the condition of natural or earthquake， the landslide is in a stable state， and in the condition of continuous rainfall (rainstorm)， the landslide is in the unstable state， and there is the possibility of the existence of the whole slip. Combined with the actual situation of the project，this paper put forward measures of surface integrated drainage，anti-slide pile and sheet pile wall，to provide reference for the prevention and treatment of related types of landslide in Henan Province.

Key words：landslide；formation mechanism；stability evaluation；Yichuan

文章編號(hào)：1006-4362(2016)02-0005-05

收稿日期：2016-04-06改回日期：2016-05-12

基金項(xiàng)目：2010年河南省兩權(quán)價(jià)款地質(zhì)災(zāi)害防治項(xiàng)目(豫財(cái)建[2010]512號(hào))

中圖分類號(hào)：P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：黃志強(qiáng)(1971-)，男，碩士，高級(jí)工程師，注冊(cè)巖土工程師，主要從事礦產(chǎn)勘查、礦山水文地質(zhì)、工程地質(zhì)及地質(zhì)災(zāi)害防治工作。