蔣新會 張金鑄 劉勝

摘 要：2017年9月27日，新疆頭屯河中上游河道左岸山體邊坡發(fā)生滑坡。通過對滑坡的形態(tài)特征、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征調(diào)查及巖土體物理力學(xué)參數(shù)，分析滑坡變形特征，得到滑坡影響因素與變形破壞機制，利用傳遞系數(shù)法分別對滑坡在不同工況下的穩(wěn)定性進行計算和評價，為頭屯河樓莊子水庫左岸山體滑坡監(jiān)測預(yù)警與防治提供參考。

關(guān)鍵詞：滑坡;影響因素;變形破壞機制;穩(wěn)定性評價

中圖法分類號：P642. 22? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2021.0111

新疆頭屯河樓莊子水庫是頭屯河流域上游山區(qū)正在建設(shè)的控制性民生水利工程，主要任務(wù)為防洪、灌溉、城市生活及工業(yè)供水，距離昌吉市75km，距離烏魯木齊市85km。2017年9月27日，距離水庫下游1.8km處頭屯河左岸山體發(fā)生滑坡，滑坡體位于昌吉市硫磺溝鎮(zhèn)樓莊子村附近（以下簡稱“滑坡區(qū)”）。

1? 滑坡區(qū)概況

昌吉市南部高中山區(qū)屬于天山地槽區(qū)北天山褶皺帶，褶皺斷裂構(gòu)造發(fā)育，崩塌、滑坡災(zāi)害發(fā)育[1]。樓莊子滑坡位于頭屯河左岸中、低山區(qū)地段。從整個滑坡區(qū)的地形地貌條件看，該滑坡曾經(jīng)為一大型老滑坡，老滑坡體整個滑坡體上可明顯發(fā)現(xiàn)至少3次滑動痕跡，老滑坡存在多級錯臺裂縫和滑動痕跡，原老滑坡體中前部滑體在原穩(wěn)定山體阻擋下，沿左側(cè)低洼區(qū)域滑動堆積，而右側(cè)山丘并未發(fā)生滑動跡象。老滑坡體長550m，寬180m，面積約99 000m2，平面形態(tài)呈“圈椅”形，滑坡主要發(fā)育在侏羅紀(jì)砂巖和泥巖互層的地層結(jié)構(gòu)中，巖體結(jié)構(gòu)為緩傾順層結(jié)構(gòu)。

2? 滑坡發(fā)育特征

2.1? 滑坡區(qū)地貌形態(tài)及邊界特征

滑坡體左、右兩側(cè)以沖溝為邊界，后緣以錯落陡坎為界，前緣剪出口位于縣道X125線公路上邊坡的砂泥巖層面分界處?；虑熬壐叱? 303m，后緣高程1 399m，高差90m?；w坡度在10°～30°左右，主滑方向140°。

地形上坡體起伏變化較大，左右兩側(cè)滑坡體區(qū)地勢起伏較小、中間滑坡體地勢起伏較大。后緣為上侏羅統(tǒng)頭屯河組（J2t） 灰白色夾灰色厚層狀砂巖，陡坎高為6～8m?；麦w表層為第四系中～上更新統(tǒng)沖積、洪積層含礫粉質(zhì)粘土、礫砂和上侏羅統(tǒng)頭屯河組（J2t） 泥巖全強風(fēng)化物，下伏基巖為上侏羅統(tǒng)頭屯河組（J2t） 灰白色夾灰色厚層狀砂泥巖，產(chǎn)狀為110°∠Z15～20°。

2.2? 平面分區(qū)特征

本次滑坡主要是沿NW140°方向滑動，后緣主動滑動體在遇到前緣山丘阻擋后，沿兩側(cè)低洼溝道滑移，分為左右兩支滑動體。在后緣強大推動力作用下，前緣山丘內(nèi)部上覆泥巖沿下伏砂巖接觸面附近發(fā)生滑動，致使公路被掩埋破壞。整個滑坡體平面上可明顯分為4個分區(qū)，即I區(qū)后緣滑動區(qū)、II區(qū)左側(cè)滑坡區(qū)、III區(qū)中部滑坡區(qū)和IV區(qū)右側(cè)滑坡區(qū)。

（1）I區(qū)后緣滑動區(qū)

該區(qū)位于滑坡后部，為后緣主動推移區(qū)，由于地震震動作用使得滑坡后部在自重作用下沿著泥巖面底面和泥巖層內(nèi)發(fā)生滑動破壞，主滑方向為140°，長80m、寬75m，滑體厚度為5～10m左右。垂直下落距離達5m，滑動砂巖塊體長15～20m左右、厚8m左右，后壁處出露的泥巖滑動面呈30°、擦痕明顯，滑動面呈銹黃色，為長期雨水侵蝕發(fā)生軟化作用所致。

該區(qū)在自重作用下受地震、降雨等誘發(fā)發(fā)生主動破壞區(qū)，由于塊體差異運動導(dǎo)致滑體塊體分解現(xiàn)象明顯，發(fā)育眾多小錯臺，塊體之間的裂縫發(fā)育密度大、且相互連通，表層堆積有眾多砂巖破壞塊體、直徑可達2～5m。

（2）II區(qū)左側(cè)滑坡區(qū)

該區(qū)為左側(cè)被動推移區(qū)，主滑方向為105°，長200m、寬70m，滑體厚度為10m左右。該區(qū)受I區(qū)后緣的推動作用發(fā)生被動推移滑動破壞，后由于前緣臨空條件較好、且無阻攔發(fā)生二次推動破壞，在中部形成3～4到貫通裂縫和錯臺，裂縫長50m左右，與主滑方向近于垂直，錯臺高差達1～2m。該區(qū)前部左右兩側(cè)分別發(fā)生小規(guī)?；瑒悠茐摹?/p>

（3）III區(qū)中部滑坡區(qū)

該區(qū)為中部被動推移區(qū)，主滑方向為125°，長150m、寬80m，滑體厚度為10m左右。該區(qū)受I區(qū)后緣的推動作用發(fā)生被動推移滑動破壞，后由于前緣臨空條件較好、且無阻攔發(fā)生二次推動破壞，前緣臨空面發(fā)生層內(nèi)滑動，堆積掩埋縣道X125公路，該區(qū)中部發(fā)育3道貫通性裂縫和錯臺，裂縫呈圓弧狀，與主滑方向近于垂直，裂縫長90m、張開寬度為0.5～2m左右，裂縫處錯臺高差達2～3m。

（4）IV區(qū)右側(cè)滑坡區(qū)

該區(qū)為右側(cè)被動推移區(qū)，主滑方向為150°，長150m、寬40m，滑體厚度為10m左右，該區(qū)受I區(qū)后緣的推動作用發(fā)生被動推移滑動破壞，由于前緣臨空條件較好、且無阻攔推動破坊前緣臨空面發(fā)生層內(nèi)滑動，堆積在滑坡右側(cè)區(qū)，該區(qū)滑動距離較大，近5m厚的滑體滑動堆積到右沖溝內(nèi)，坡面變形破壞特征明顯。

2.3? 變形破壞特征

滑坡體平面呈圈椅狀，滑體各部位變形破壞特征明顯?；潞蟊谇逦?，出現(xiàn)明顯后緣平臺和臺坎，高度變化1～10m，滑體上出現(xiàn)多處橫向和縱向拉裂隙，裂隙錯臺高度0.2～1.5m不等，并在滑坡后緣出現(xiàn)裂縫，在已錯動砂巖裂縫內(nèi)有明顯雨水淋溶現(xiàn)象。

2.4? 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

滑體主要分為兩層：第一層為全風(fēng)化泥巖，局部為砂巖，厚度2.5～3.5m，侏羅系全風(fēng)化泥巖，呈紫色，松散，干燥稍濕;第二層為強風(fēng)化泥巖，厚3.5～7.7m，侏羅系泥巖呈強風(fēng)化，青灰色夾紫紅色，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖心呈短柱狀。

本次滑坡屬于砂、泥巖接觸面和泥巖層內(nèi)的中層滑坡，滑帶為強風(fēng)化泥巖，呈棕黃色，巖體有明顯擠壓破碎痕跡，斷面處可見少量透明色石英結(jié)晶體。泥巖呈可塑—硬塑狀，手捏可變形，滑帶處顏色多呈銹黃色，有泥巖現(xiàn)象，局部可見擦痕。

滑床主要是上侏羅統(tǒng)頭屯河組（J2t） 強—中風(fēng)化砂巖，層厚 7.0～9.5m，侏羅系中風(fēng)化砂巖，局部夾少量含礫砂巖，青灰色，層狀構(gòu)造，巖芯較完整，多呈長柱狀。該層砂巖下部為砂泥巖互層結(jié)構(gòu)，呈順層緩傾結(jié)構(gòu)，巖層產(chǎn)狀110°∠15～20°。

3? 滑坡成因分析

3.1? 滑坡影響因素分析

滑坡區(qū)位于頭屯河流域南部山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，頭屯河左岸為砂泥巖順層地層結(jié)構(gòu)、容易發(fā)生滑坡災(zāi)害、發(fā)育眾多古老滑坡體，是昌吉市地質(zhì)災(zāi)害重點巡查區(qū)[1]。

（1）地層巖性

滑坡區(qū)地層為侏羅紀(jì)砂巖和泥巖互層的地層結(jié)構(gòu)，砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，卸荷裂隙發(fā)育，風(fēng)化嚴(yán)重，巖體被切割成巖塊，泥巖表層風(fēng)化嚴(yán)重，屬于極軟巖，遇水易崩解軟化，常在與頂板砂巖層接觸面形成隔水層和滑移面，使得砂巖順層結(jié)構(gòu)在自重應(yīng)力作用下更容易發(fā)生滑動破壞。

（2） 地形地貌

滑坡區(qū)域位于頭屯河上游中低山區(qū)，海拔1 200～1 400m，在后期頭屯河侵蝕下切和山體隆升剝蝕過程中，在河谷兩岸發(fā)現(xiàn)4級階地，又加上不同階段河流水動力條件促使侵蝕速率存在差異，滑坡區(qū)形成山坡陡峭的階梯狀山體地貌，促使陡峭砂泥巖邊坡常常沿接觸面發(fā)生崩塌和滑動破壞。

（3） 降雨

滑坡區(qū)多年平均降水量257.5mm，最大積雪深度510mm，豐富降雨和冰雪融水致使水系發(fā)有，地下水發(fā)育，在滑坡體兩側(cè)發(fā)育兩條平行溝道，為滑坡滑動提供陡峭臨空面和排水通道，滑坡后緣山坡具有上陡下緩地形特點，具有良好匯水條件。根據(jù)2017年9月份氣象數(shù)據(jù)顯示，滑坡發(fā)生前共出現(xiàn)7次降水過程，其中23～24日的降水可能為本次滑坡事件具有重要貢獻作用，前期的有效降水加速泥巖層飽水軟化，促使滑坡處于臨界滑動狀態(tài)。

（4） 地震活動

該滑坡區(qū)域動峰值加速度為 0.2g，對應(yīng)基本烈度為V度。區(qū)域歷史地震頻發(fā)，滑坡附近斷裂發(fā)育，致使近場中小地震較為活躍，據(jù)2017年9月份地震活動記錄，滑坡附近150km范圍內(nèi)共發(fā)生74次，25km范圍內(nèi)發(fā)生2次地震，其中2017年9月27日2時發(fā)生的0.9級地震，可能促使處于臨界狀態(tài)的邊坡發(fā)生滑動破壞。

3.2? 變形破壞機制

（1）滑坡誘發(fā)因素

由于滑坡區(qū)2017年9月在滑坡發(fā)生前的7次降水過程，尤其是9月23～24日的降水加速泥巖層飽水軟化，促使滑坡處于臨界滑動狀態(tài)。2017年9月27日2時發(fā)生的 0.9 級地震，促使處于臨界狀態(tài)的滑坡后部和臨空的砂巖塊體發(fā)生滑動破壞。

（2）滑坡形成演化

根據(jù)滑坡發(fā)展演化過程，滑坡區(qū)主滑方向上縱向形成演化可以劃分為三區(qū)：I區(qū)后緣主動滑動區(qū)、II區(qū)中部被動滑動區(qū)和III區(qū)前緣被動推移區(qū)。

I區(qū)后緣主動滑動區(qū)：該區(qū)厚度較大，坡度較大，裂縫發(fā)育，在自重作用下受連續(xù)降雨+地震作用誘發(fā)首先發(fā)生主動破壞，滑動距離可達40m，滑動勢能較大，由于塊體差異運動導(dǎo)致滑體塊體分解現(xiàn)象明顯，坡面變形破 壞特征明顯，發(fā)育眾多小錯臺和裂縫。

II區(qū)中部被動滑坡區(qū)：該段左右兩側(cè)由于阻力小、首先推移剪出滑坡，由于滑坡后部的I區(qū)后緣主動滑動區(qū)的推動作用，使得II區(qū)中部被動滑坡區(qū)變形破壞嚴(yán)重，中部山丘后部受推動后形成眾多裂縫，兩側(cè)局部受擠壓后形成鼓脹，該區(qū)變形破壞特征明顯，塊體分解現(xiàn)象明顯。

III區(qū)前緣被動推移區(qū)：該區(qū)位于滑坡前緣處，由于前緣臨空條件較好、且無阻攔發(fā)生二次推動破壞，在中部形成3～4到貫通裂縫和錯臺，該區(qū)發(fā)生被動破壞后堆積掩埋新建道路，道路上堆積體高5～20m，根據(jù)現(xiàn)場觀測，該區(qū)從9月27 日開始出現(xiàn)道路堆積，受后部推動作用的不斷向前，主要堆積在縣道X125公路和路基邊坡上。

（3）變形機制分析

根據(jù)滑坡誘發(fā)因素、滑坡形成演化過程和現(xiàn)場觀測，該滑坡后部在自重作用下受連續(xù)降雨加上地震作用誘發(fā)首先發(fā)生主動破壞，使得滑坡表層全—強風(fēng)化泥巖沿著下覆砂巖面附近產(chǎn)生滑動，滑體中后部率先變形出現(xiàn)局部滑塌，從而推動前緣變形，滑坡中部和前緣剪出口土體受擠壓后形成鼓脹，故該滑坡破壞模式為推移式。

4? 穩(wěn)定性分析與評價

4.1? 滑坡穩(wěn)定性計算

樓莊子滑坡滑面即泥巖與砂巖分界面和泥巖層內(nèi)滑面計算，滑面主要呈折線形，故采用折線型滑動面計算模型[2]。

坡體上沒有建筑，可不考慮建筑荷載;因坡體為斜坡，地表存水相對較少，可不考慮動靜水壓力對滑坡的影響;坡體內(nèi)無地下水位，不考慮地下水的影響;本區(qū)地震基本烈度為8度，考慮地震影響;本區(qū)為降雨集中，暴雨多發(fā)區(qū)，考慮暴雨對滑體加載及對滑帶軟化的影響。經(jīng)以上分析綜合本滑坡特征及其各種荷載情況，選定工況1：自重（天然狀況）、工況2：自重+暴雨和工況3：自重+地震，三種工況計算評價滑坡穩(wěn)定性。根據(jù)勘測資料，滑坡穩(wěn)定性和滑坡推力參數(shù)按下表1取值。

根據(jù)計算結(jié)果對滑坡進行穩(wěn)定性評價，將穩(wěn)定性劃分為四級：穩(wěn)定系數(shù)Fs≥1.15為穩(wěn)定，1.15>Fs≥1.05基本穩(wěn)定，1.05>Fs≥1.0為欠穩(wěn)定，F(xiàn)s< 1.0為不穩(wěn)定。按照上述工況及方法進行滑坡穩(wěn)定性計算，計算結(jié)果見表2。

4.2? 滑坡穩(wěn)定性分析評價

根據(jù)《滑坡防治工程規(guī)范》（DZ/T 0218-2006），邊坡穩(wěn)定性評價參考邊坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)評價本次計算的邊坡穩(wěn)定性，如表3所示。

將滑坡剖面所計算的穩(wěn)定系數(shù)按表邊坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)進行評價，評價邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，如表4所示。

由上表可知，該滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡一定時期內(nèi)處于蠕動變形階段，在暴雨或地震的條件下發(fā)生滑動破壞的可能性較大。

在天然工況下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)在1.022～1.169之間，滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，局部處于欠穩(wěn)定狀態(tài);滑坡前緣路基處由于堆載過多，其處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，容易沿著現(xiàn)路基下邊坡處發(fā)生剪切破壞。

在自重+暴雨工況下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)在0.846～0.955之間，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易再次發(fā)生滑動破壞。

在自重+地震工況下，滑坡穩(wěn)定性系數(shù)在0.871～0.932之間，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易再次發(fā)生滑動破壞。

5? 結(jié)論與建議

樓莊子滑坡長約350m，寬約150m，滑坡主滑方向140°，滑體厚度平均10m，滑坡坡度為15～30°，體積約5.25×105m3。此滑坡屬于中層、大型、推移式自然巖質(zhì)滑坡。

樓莊子滑坡平面滑動特征復(fù)雜，為后緣主動滑動體在遇到前緣山丘阻擋后，分左右兩支沿兩側(cè)低洼溝道滑移，同時，在后緣強大推動力作用下，前緣山丘內(nèi)部上覆泥巖沿下伏砂巖接觸面附近發(fā)生滑動，致使公路被掩埋破壞。整個滑坡體平面上明顯分為4個分區(qū)，即I區(qū)后緣滑動區(qū)、II區(qū)左側(cè)滑坡區(qū)、III區(qū)中部滑坡區(qū)和IV區(qū)右側(cè)滑坡區(qū)。

該滑坡為順層滑坡，地層結(jié)構(gòu)簡單，為上覆泥巖沿下伏砂巖發(fā)生滑動?；w主要分為兩層：第一層為全風(fēng)化泥巖，層厚2.5～3.5m，第二層為強風(fēng)化泥巖，層厚3.5～7.7m;滑帶為強風(fēng)化泥巖，呈棕黃色，巖體有明顯擠壓破碎痕跡，呈可塑—硬塑狀，手捏可變形，有泥巖現(xiàn)象，局部可見擦痕;滑床主要是強—中風(fēng)化砂巖，層狀構(gòu)造，巖芯較完整。

樓莊子滑坡是一個典型的自然滑坡災(zāi)害現(xiàn)象，滑坡區(qū)為砂泥巖互層結(jié)構(gòu)，砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，泥巖風(fēng)化嚴(yán)重，遇水易崩解軟化，砂泥巖順層緩傾結(jié)構(gòu)使得陡峭砂泥巖邊坡坡體在自重應(yīng)力作用下更容易發(fā)生推移滑動破壞?；抡T發(fā)因素為降雨和地震，滑坡發(fā)生前共出現(xiàn)7次降水過程，其中23～24日的降水可能為本次滑坡事件具有重要貢獻作用，前期的有效降水加速泥巖層飽水軟化，促使滑坡處于臨界滑動狀態(tài)。其中2017年9月27日2時發(fā)生的0.9級地震，可能促使處于臨界狀態(tài)的邊坡發(fā)生滑動破壞。

根據(jù)滑坡發(fā)展演化過程，滑坡區(qū)主滑方向上縱向形成演化可以劃分為三區(qū)：I區(qū)后緣主動滑動區(qū)、II區(qū)中部被動滑動區(qū)和III區(qū)前緣被動推移區(qū)。I區(qū)后緣主動滑動區(qū)在自重作用下受連續(xù)降雨+地震作用誘發(fā)首先發(fā)生主動破壞，滑動距離可達40m，滑動勢能較大;II區(qū)中部被動滑坡區(qū)：該段左右兩側(cè)由于阻力小、首先推移剪出滑坡，中部山丘后部受推動后形成眾多裂縫;III區(qū)前緣被動推移區(qū)：該區(qū)位于滑坡前緣處，由于前緣臨空條件較好、且無阻攔發(fā)生二次推動破壞，該區(qū)發(fā)生被動破壞后堆積掩埋X125線公路。故該滑坡破壞模式為推移式。

傳遞系數(shù)法穩(wěn)定性計算結(jié)果分析，定量計算結(jié)果與現(xiàn)場對滑坡的定性分析判斷基本吻合。當(dāng)前滑坡在天然狀態(tài)下，坡體整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，局部塊體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨和地震工況下，坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)?；潞蟛渴苌桨钄r，仍然存在一定的勢能條件，而且滑面依然存在，容易再次導(dǎo)致推移式滑動。

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