吳亞子，朱建東，李福德，劉文東

(1.化學工業(yè)第一勘察設計院有限公司，河北省滄州市運河區(qū)御河路28號 061001； 2.成都理工大學環(huán)境與土木工程學院，四川省成都市成華區(qū)二仙橋東三路1號 610059； 3.滄州水利勘測設計院，河北省滄州市新華區(qū)交通大街8號 061001)

全球范圍內(nèi)凡是有人類居住和工程活動的山嶺地區(qū)，幾乎都有滑坡災害發(fā)生，滑坡已成為各災種中頻度最高、損失最大的地質(zhì)災害類型[1]。降雨作為誘發(fā)滑坡的眾多因素之一，很多國家和地區(qū)的斜坡失穩(wěn)都與降雨有密切關系[2]。眾多的事實表明，降雨是導致邊坡失穩(wěn)的最主要和最普遍的環(huán)境因素，是滑坡最關鍵的觸發(fā)因素[3-5]。

眾多學者對降雨滑坡的形成過程、穩(wěn)定性與成因機制進行了研究。Skempton等[6]、Pradel等[7]、Sung等[8]對降雨條件下發(fā)生的淺層滑坡，以無限邊坡模型為基礎，分別提出了不同適用條件的邊坡模型。林孝松和郭躍[9]從暴雨頻次、降雨的周期變化、降雨歷時、降雨量以及雨型等方面進行研究，發(fā)現(xiàn)它們與滑坡的發(fā)生存在著密切的聯(lián)系。劉禮領和殷坤龍[10]考慮邊坡裂隙對降雨入滲的影響，采用Bishop法對不同埋深滑動面的穩(wěn)定性做了計算分析，表明在評價降雨入滲對斜坡穩(wěn)定性的影響時，要充分考慮裂隙的存在。馮杭建等[11]以淳安縣作為研究區(qū)，選取高程、坡度、坡向、曲率、工程地質(zhì)巖組、距斷層距離、距道路距離、土地利用和植被等9個滑坡影響因子，利用GIS技術與確定性系數(shù)分析方法，對這9個影響因子開展敏感性分析，表明工程地質(zhì)巖組、坡度、曲率、植被對是否發(fā)生滑坡有重要影響。張朝陽[12]對雅安市張家溝滑坡進行野外勘察、室內(nèi)物理實驗，采用定性分析方法、定量分析方法對滑坡體進行了穩(wěn)定性分析與評價，表明降雨強度的大小對滑坡的發(fā)生將起著決定性的作用，人類工程活動加劇了滑坡失穩(wěn)的風險。文中在前人已有研究的基礎上，對2010年四川“8.19暴雨”引發(fā)的觀音灘滑坡的穩(wěn)定性與成因機制進行分析。

1 滑坡區(qū)工程地質(zhì)概況

觀音灘滑坡位于雅安市名山縣城東鄉(xiāng)，緊鄰縣道名王路，距名山縣城約1.5km，行政區(qū)劃隸屬名山縣城東鄉(xiāng)平橋村二組，其地理位置如圖1(a)所示?；聟^(qū)屬亞熱帶季風性濕潤氣候區(qū)，“夏無酷日、冬無嚴寒”，氣候宜人，降雨充沛，日照少、無霜期長、四季分明。該區(qū)年平均氣溫15.4℃，歷年極端最高氣溫34.70℃，極端最低氣溫-5.40℃；相對濕度年平均82%，最高日為86%，最低77%；年均降雨1500mm，降雨時段多在6～9月份4個月，多為大到暴雨、連續(xù)降雨、夜雨，春、秋、冬為小雨到中雨。山縣區(qū)域地質(zhì)構造屬成都平原凹陷、熊坡背斜雁行帶，形成與龍門山構造帶走向一致的蒙頂山背斜、總崗山背斜夾名山向斜的褶皺凹陷地帶?；聟^(qū)以臺地、丘陵和淺丘、平壩為主，丘陵平緩起伏，邊緣為低山。

(a)滑坡地理位置

(b)滑坡全貌

圖1觀音灘滑坡示意圖
Fig.1DiagramofGuanyintanlandslide

觀音灘滑坡處于所在斜坡中下部，坡腳處民房集中?；潞缶壖皟蓚缺谝粤芽p及下錯陡坎為界，前沿以滑坡堆積物與原人工堆土間形成的凹陷槽為界(圖1(b))。該滑坡主滑方向275°，前沿寬85m，后緣寬57m，平均縱長約170m，平面上面積約1.23×104m2；滑坡后緣高程700m，前沿高程644m，高差約56m，坡度一般15°～20°，最陡處約30°；滑體厚度一般3～10m，局部超過13m，平均厚度6.6m，空間上存在北側薄，南側厚的特點；滑坡體積約8.1萬m3，屬小型滑坡，滑坡體平面形態(tài)呈舌形。滑坡區(qū)工程地質(zhì)平面如圖2所示。

圖2 滑坡工程地質(zhì)平面

滑坡體的厚度變化空間較大，滑坡體在縱向上表現(xiàn)為薄-厚-薄，坡體后部厚3～4m，中部厚5～13m，前部厚3～8m；在橫向上，北部厚3～10m，中部厚4～13m，南部厚3～12m。據(jù)鉆孔、探井、探槽揭露，滑坡體物質(zhì)主要由紅棕色、棕黃色塊碎石土夾卵石組成，結構松散。塊碎石成分主要為泥巖、泥質(zhì)粉砂巖，直徑一般為5～50cm，最大直徑超過100cm，含量約60%～70%；卵石成分主要為石英砂巖、砂巖，直徑一般為5～30cm，最大直徑約70cm，含量約10%～20%，余為粉質(zhì)粘土，軟塑-可塑?；鹿こ痰刭|(zhì)剖面如圖3所示。

圖3 滑坡工程地質(zhì)剖面

2 滑坡變形特征分析

2.1 坡表變形特征

觀音灘滑坡于2010年受“8.19”暴雨誘發(fā)產(chǎn)生，滑坡產(chǎn)生強烈的變形，形成一個明顯的下陷凹地，在滑坡后緣及北側壁處形成高約1～4m左右的下錯陡坎(圖4a)，北側壁底部出露基巖上可見明顯擦痕(圖4b)，在距離后壁約80m左右的范圍內(nèi)，地面普遍低于周邊2～4m，前緣堆積區(qū)鼓脹隆起；在主滑體南側靠近坡頂處存在次級滑動，后緣地面開裂，裂縫張開5～30cm，地面下陷約20cm，形成70°左右的臨空面。

(a)滑坡后壁

(b)擦痕

圖4 滑坡后壁及擦痕
Fig.4 Backwall and scratch of landslide

該滑坡表面變形跡象主要分布在滑坡中后部，在滑坡后緣、側壁及中后部發(fā)育7條明顯裂縫，裂縫均呈折線型，各裂縫特征如表1所示。

表1 滑坡變形裂縫調(diào)查統(tǒng)計表

根據(jù)現(xiàn)場踏勘和訪問知，該滑坡自2010年形成以來，后緣及側壁每至雨季均有不同規(guī)模的變形破壞，今年8月暴雨后主滑體后緣處又發(fā)生新的滑塌，方量約140m3。據(jù)此，判斷名山縣城東鄉(xiāng)平橋村二組觀音灘滑坡自2010年發(fā)生滑移破壞后現(xiàn)在仍繼續(xù)變形，滑坡后部強變形區(qū)處于蠕滑變形階段。

2.2 滑帶變形特征

根據(jù)勘探工程揭示，滑坡的滑動帶主要由泥巖和泥質(zhì)粉砂巖在滑坡滑動過程中形成的小碎石和粘性土組成。碎石為強風化，易碎；粘性土呈可塑至軟塑狀，稍濕—很濕。其厚度為0.2～0.5m。根據(jù)滑坡體地形地貌、巖性和鉆孔、探井等勘探資料綜合分析，滑坡體滑動帶埋深為3.1～13.1m?；嫘螒B(tài)空間變化較大，在縱向上滑面傾角表現(xiàn)為緩—陡—緩。后部及前沿附近約為5°～15°，陡坎附近滑面傾角約為39°～50°；在橫向上滑面形態(tài)總體較平緩，部分地段起伏較大。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

選取2-2′剖面作為計算剖面，建立穩(wěn)定性計算模型(圖5)，分別計算天然狀態(tài)、暴雨狀態(tài)及地震狀態(tài)3種工況下的滑坡穩(wěn)定性。采用普遍使用的傳遞系數(shù)法進行穩(wěn)定性分析計算[13]，因工程勘察中未揭露地下水位，進行穩(wěn)定性計算時忽略地下水位的影響。在計算地震工況下的滑坡穩(wěn)定系數(shù)時，先用QUAKE/W程序計算地震狀態(tài)應力分布，然后將應力分布導入SLOPE /W程序計算穩(wěn)定性系數(shù)。

圖5 滑坡穩(wěn)定性計算模型

本次計算中的滲透性參數(shù)與力學強度參數(shù)由滑坡勘查的室內(nèi)試驗結果、參數(shù)反演法綜合確定，具體參數(shù)取值如表2所示。地震動峰值加速度0.10g，地震動反應譜特征周期0.35s。

表2 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算參數(shù)取值

邊坡穩(wěn)定性計算結果如表3所示。觀音灘滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.541；地震狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.072，處于穩(wěn)定狀態(tài)，但是安全系數(shù)已經(jīng)較低；在暴雨狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.019。由計算結果和地質(zhì)調(diào)查資料分析，目前滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但在汛期發(fā)生暴雨等不利情況下，地表水滲入滑體，可能會導致滑坡體失穩(wěn)，若不治理，一旦滑坡體再次出現(xiàn)滑動，將對居住在滑坡體前沿及影響區(qū)范圍內(nèi)的居民生命財產(chǎn)安全和生活構成較大威脅。

表3 滑坡穩(wěn)定性系數(shù)計算成果表

4 滑坡影響因素與變形破壞機制分析

4.1 滑坡影響因素

(1)地形地貌條件。名山縣城東鄉(xiāng)平橋村二組觀音灘滑坡處于斜坡中下部，主滑體坡度較緩，約15°～20°，局部為30°，這類地形有利于降雨及地下水向滑坡區(qū)匯集；次級滑體處于斜坡地勢陡峭處，坡度為30°～40°，最陡處約70°，為滑坡剪出提供了臨空條件，同時，也為滑坡的形成提供了一定的勢能條件。

(2)地層因素。名山縣城東鄉(xiāng)平橋村二組觀音灘滑坡體于2010年發(fā)生了滑移破壞，滑坡體主要由塊碎石土、含卵石粉質(zhì)粘土、強風化泥巖等組成，結構松散，透水性強，有利于地下水的入滲，增加坡內(nèi)土體重量，增大下滑力。滑動帶主要由泥巖和泥質(zhì)粉砂巖在滑坡滑動過程中形成的小碎石和粘性土組成，飽水時抗剪強度將大大降低。地層巖性及空間組合是滑坡形成的物質(zhì)基礎。

(3)人為因素。名山縣城東鄉(xiāng)平橋村二組居民在滑坡體上進行生產(chǎn)活動，增加了滑體自重；在其前沿下方修筑民房、公路，造成前沿部分削坡，產(chǎn)生臨空，減少了阻滑部分。

(4)降雨因素。在強降雨過程中，大量雨水滲入松散的滑坡堆積體內(nèi)，增加坡內(nèi)巖土體重量，增大下滑力，同時地下水使滑帶的力學性質(zhì)下降，抗剪強度降低，導致滑坡體產(chǎn)生蠕滑變形。暴雨是滑坡發(fā)生滑移破壞的主要誘發(fā)因素。

(5)地表水排泄不暢。滑坡體上只有若干零星的小土溝，并缺乏疏導，造成滑坡區(qū)地表水排泄不暢。降雨時斜坡體上部地表水通過地表滲流于滑坡體內(nèi)導致滑坡，因此地表排水不暢也是影響滑坡穩(wěn)定性的重要因素之一。

4.2 變形破壞機制定性分析

觀音灘滑坡的形成過程可概括為以下幾方面。

(1)邊坡開挖，產(chǎn)生臨空條件。原有磚廠(早已關閉多年)在斜坡前沿削坡，對基巖進行生產(chǎn)性開挖，導致斜坡前沿形成高陡坎，產(chǎn)生臨空面，具備了滑坡形成的臨空條件。

(2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，加劇變形。村民在斜坡體上進行農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在一定程度上增加了坡體自重，同時斜坡前沿下方修筑民房、公路，造成部分削坡，產(chǎn)生臨空，減少了阻滑部分。

(3)降雨作用，邊坡失穩(wěn)。2010年發(fā)生“8.19暴雨”，在強烈降雨作用下，大量雨水滲入坡內(nèi)，增加坡內(nèi)巖土體重量，導致下滑力增大，同時地下水作用使原有不連續(xù)面的抗剪強度大大降低，最終使得抗滑力小于下滑力，斜坡巖土體沿基巖中不連續(xù)面產(chǎn)生滑動，導致滑坡的發(fā)生。

因此，觀音灘滑坡屬滑坡堆積體滑坡，現(xiàn)仍在繼續(xù)變形，滑坡后部強變形區(qū)處于蠕滑變形階段，其地質(zhì)力學模式為滑移拉裂[14]。

5 結論

(1)觀音灘滑坡從2010年8月19日發(fā)生滑移破壞至今，后緣及側壁每至雨季均有不同規(guī)模的變形破壞，滑坡體后緣、側壁均有多條裂縫發(fā)育，前沿部分地段出現(xiàn)地面隆起。

(2)觀音灘滑坡的產(chǎn)生首先是由于人為削坡產(chǎn)生高臨空面，之后在長時間降雨作用下，因地表排水系統(tǒng)不完善，排水不暢，導致坡體上部地表水流入滑坡體內(nèi)，加之斜坡地層條件等綜合因素影響產(chǎn)生滑動，其地質(zhì)力學模式為滑移拉裂。

(3)采用SLOPE /W對邊坡穩(wěn)定性進行計算，在天然狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.541，地震狀態(tài)下穩(wěn)定性系數(shù)為1.072，在暴雨狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定性系數(shù)為1.019。

(4)根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和穩(wěn)定性計算分析，目前滑坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。但在汛期發(fā)生暴雨等情況條件下，地表水滲入滑體，可能會導致滑坡體失穩(wěn)。若不治理，一旦滑坡體再次出現(xiàn)滑動，將對居住在滑坡體前沿及影響區(qū)范圍的居民生命財產(chǎn)安全和生活構成較大威脅。