黃建明

1 中化地質(zhì)礦山總局福建地質(zhì)勘查院，福建 福州 350013 2 中化明達(dá)（福建）地質(zhì)勘測有限公司，福建 福州 350013

公山滑坡區(qū)位于福建尤溪縣城關(guān)鎮(zhèn)水南居民聚集地及尤溪第七中學(xué)學(xué)生宿舍樓東南側(cè)，直線距離約300m。2014年9月26日～9月28日，受強(qiáng)降雨影響，尤溪縣降雨量約達(dá)100mm，10月4日上午9時(shí)，受持續(xù)強(qiáng)降雨作用，滑坡體坡面出現(xiàn)多處裂縫、坡腳地面出現(xiàn)鼓脹等變形跡象，潛在滑坡體土石方量約13.65萬m3，滑坡前緣下方為尤溪第七中學(xué)學(xué)生宿舍及城關(guān)居民聚集地，在降雨等外界條件作用下將加劇滑坡失穩(wěn)，嚴(yán)重威脅尤溪第七中學(xué)近2400名在校師生及城關(guān)鎮(zhèn)水南居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，威脅資產(chǎn)超1000萬元以上，因此，對(duì)該滑坡的形成機(jī)理和治理方案研究迫在眉睫，經(jīng)過分析和研究，及時(shí)對(duì)滑坡采取應(yīng)急處置措施，避免了滑坡的產(chǎn)生。

1 滑坡概況

1.1 滑坡區(qū)基本情況

滑坡點(diǎn)位于尤溪縣公山公園景觀大道，滑坡區(qū)原始地形為一南北向山脊，原始山坡坡度約25°～35°，坡向約345°，微地貌形態(tài)呈“S”型（圖1，圖2），地表植被較發(fā)育，主要為松樹、杉木及灌木等。

圖1 滑坡區(qū)地形圖 Fig.1 Topographic map of landslide area

圖2 滑坡區(qū)地貌 Fig.2 Landforms of landslide area

景觀大道修建時(shí)對(duì)該滑坡點(diǎn)山坡切坡開挖形成坡高15～20m、坡度約55°的高陡人工邊坡，分為兩級(jí)，自上而下第一級(jí)邊坡高約8～12m， 馬道平臺(tái)寬度約1.5m，坡面見明顯滑帶擦痕（圖3），景觀大道處地面高程約293m。坡腳景觀大道寬度約8m，臨溝一側(cè)形成填土邊坡高約10m，并于沖溝處進(jìn)行填方筑路，建設(shè)填方路基擋墻，采用片石混凝土擋墻支護(hù)，未設(shè)置排水孔?；聟^(qū)發(fā)育一北北西向沖溝，景觀大道以上沖溝段縱向平均坡度約30°～35°，沖溝寬約5～15m；景觀大道以下沖溝段縱向平均坡度約15°～20°，沖溝寬約15～30m，沖溝下游為尤溪縣第七中學(xué)及尤溪縣城關(guān)鎮(zhèn)水南居民聚集地?；聻?zāi)害出現(xiàn)變形跡象后，當(dāng)?shù)卣⒓床扇∠鄳?yīng)應(yīng)急方案，及時(shí)對(duì)滑坡體進(jìn)行削坡卸載，減小下滑力，改變滑坡體的形態(tài)特征，并對(duì)填方路基擋墻打設(shè)泄水孔。滑坡經(jīng)削坡減載形成6個(gè)平臺(tái)（圖4），每個(gè)平臺(tái)高約10m，寬約1～3m，平臺(tái)邊坡坡度約25°～45°，且邊坡坡面采取了塑料膜覆蓋，防止雨水入滲坡體。

圖3 滑帶擦痕 Fig.3 Scratch marks in the landslide zone

圖4 削坡減載后現(xiàn)狀 Fig.4 Current shape of Slope Reduction and Load Reduction

1.2 滑坡體形態(tài)及主要變形破壞特征

原有斜坡自然坡度25°～35°，滑坡后緣高程約363m，坡腳高程約293m，相對(duì)高差約70m，景觀大道建設(shè)對(duì)該滑坡點(diǎn)山坡切坡開挖，加劇了斜坡的變形，滑坡體中部標(biāo)高315m、330m、338m處產(chǎn)生多條拉張裂縫，裂縫延伸長約25m、走向約265°，寬度2～10cm，裂縫可見深度0.2～0.8m；滑坡體后緣受牽引，于標(biāo)高363m處出現(xiàn)拉張裂縫，延伸長約25m、寬約3～10cm，可見深度約1～2m，走向約272°；滑坡體兩側(cè)剪切裂縫發(fā)育，延伸長約30m、裂縫寬約0.5～3cm，可見深度0.2～0.8m，走向約191°，滑坡體沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)，滑帶土見明顯擦痕，軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀330°∠40°，坡腳前緣臨溝一側(cè)片石混凝土擋墻已開裂變形（剪出口），地面見沿軟弱結(jié)構(gòu)面走向隆起，隆起高度約3～7cm，主滑方向約345°，滑坡體主軸長130m，寬70m，滑體厚度約15m，體積約13.65萬m3。

滑坡體的主要變形跡象有：中部拉張裂縫→坡腳擠出、地面隆起、填方路基擋墻開裂錯(cuò)動(dòng)→后緣拉張裂縫、兩側(cè)剪切裂縫→滑坡體沿軟弱結(jié)構(gòu)面滑動(dòng)→剪切沖溝發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)急卸載后滑坡體經(jīng)削坡卸載后形成六個(gè)平臺(tái)，各級(jí)平臺(tái)之間高約10m，平臺(tái)寬約1～3m，各級(jí)邊坡坡度約25°～45°，應(yīng)急卸載土石方量約3.5萬m3。

1.3 滑坡類型分析

根據(jù)滑坡的物質(zhì)組成、厚度、體積、成因?qū)傩约斑\(yùn)移方式等[1-2]，對(duì)滑坡類型分析，從而為滑坡的治理提供依據(jù)。

根據(jù)滑坡區(qū)的巖土工程勘察資料[3]，巖土體自上而下為①素填土、②坡殘積含碎石粘性土、③全風(fēng)化凝灰?guī)r、④強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r（砂土狀）、④強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r（碎塊狀）、⑤中風(fēng)化凝灰?guī)r，按滑坡體的組成物質(zhì)劃分屬巖質(zhì)滑坡。本滑坡沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)，為折線型滑坡；滑坡體平均厚度約15m，按其滑體厚度劃分屬中層滑坡；滑坡體體積約13.65萬m3，按滑體體積劃分屬于中型滑坡。

1.4 滑坡破壞模式

坡腳景觀道路建設(shè)開挖，前緣形成高陡臨空面，坡腳填方路基片石混凝土擋墻未設(shè)置排水孔，在持續(xù)的強(qiáng)降雨作用下，雨水通過松散巖土體孔隙、裂隙徑流至坡體，修建的擋墻阻礙了地下水的排泄通道，使地下水水位不斷抬升，使軟弱結(jié)構(gòu)面浸潤，軟弱結(jié)構(gòu)面（主要為黏土礦物）吸水浸潤飽和，抗剪強(qiáng)度降低而產(chǎn)生蠕滑。在上述水-巖相互作用效應(yīng)下，坡體順軟弱結(jié)構(gòu)面下滑，坡體中部出現(xiàn)裂縫，隨著塑性區(qū)逐漸擴(kuò)大，局部坡體向下擠壓，由于擋墻的支撐力導(dǎo)致地面隆起，但支撐力不足從而引起擋墻順坡向產(chǎn)生裂縫等變形跡象，且滑坡體剪切北北西沖溝，滑坡體局部發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使臨近沖溝一側(cè)滑坡體出現(xiàn)脫落、鼓脹現(xiàn)象，隨著坡腳應(yīng)力集中，滑體未得到及時(shí)卸載，致使坡體后緣出現(xiàn)拉張裂縫，前緣出現(xiàn)滑帶土擦痕及地面隆起現(xiàn)象，側(cè)邊出現(xiàn)剪切裂縫，滑動(dòng)面全部貫通，滑坡產(chǎn)生，從運(yùn)動(dòng)型式上看其破壞方式為牽引式。

2 滑坡成因機(jī)制分析

滑坡的產(chǎn)生受多種因素綜合影響[4-6]，本滑坡產(chǎn)生的主要因素包括以下幾方面：地形地質(zhì)環(huán)境因素、降雨與地下水作用、人為因素、地質(zhì)構(gòu)造影響等。

2.1 地形地質(zhì)環(huán)境因素

滑坡體所在斜坡微地貌形態(tài)呈“S”型（圖1），總體坡度約20°～35°，易于雨水下滲，山坡發(fā)育一軟弱結(jié)構(gòu)面，于強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層內(nèi)，該結(jié)構(gòu)面寬度5～30cm，淺黃色、紅色，為黏土礦物、泥質(zhì)填充，親水性較強(qiáng)，填充物飽和，呈軟塑狀，結(jié)構(gòu)面巖土體抗剪強(qiáng)度低，結(jié)構(gòu)面上盤巖土體沿該結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動(dòng)。軟弱結(jié)構(gòu)面的存在是該滑坡發(fā)生的內(nèi)在因素。

2.2 降雨與地下水作用

大氣降雨是影響斜坡穩(wěn)定性及誘發(fā)斜坡失穩(wěn)的最主要外界條件之一。根據(jù)巖土勘察報(bào)告[3]中提供的降雨資料可知，尤溪縣2014年8月～9月降雨量較大，8月降雨量達(dá)249.2mm，9月降雨量達(dá)181.5mm，9月27日當(dāng)天降雨量高達(dá)57.4mm，斜坡10月4日出現(xiàn)變形跡象，據(jù)此推斷9月27日降雨量57.4mm已達(dá)到產(chǎn)生滑坡的臨界降雨量。降雨形成較大瞬時(shí)坡面匯流對(duì)坡面進(jìn)行沖刷，雨水入滲坡體且大氣降雨形成的坡面流易沿斜坡中部地段較緩處下滲進(jìn)入坡體中，使軟弱結(jié)構(gòu)面土體浸潤飽和，降低其抗剪強(qiáng)度，增大了下滑力，誘發(fā)坡體失穩(wěn)，導(dǎo)致坡體順軟弱結(jié)構(gòu)面下滑。

結(jié)合巖土勘察報(bào)告[3]中的監(jiān)測資料，通過幾個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的變形和降雨的映射關(guān)系（圖5），基本可以看出[7-8]，降雨量較大時(shí)期會(huì)加劇滑坡的變形速率，并且與降雨有一定的滯后關(guān)系，這進(jìn)一步說明了本次滑坡主要誘發(fā)因素為地下水的作用。

圖5 降雨與滑坡變形映射對(duì)比圖 Fig.5 Comparison map of rainfall and landslide deformation

2.3 人為因素

景觀大道建設(shè)開挖形成高約15～22m、坡度50°～65°的高陡人工邊坡，對(duì)山坡表面構(gòu)成一定破壞，導(dǎo)致表面土體疏松，地表水容易下滲。同時(shí)為滑坡的形成提供了較好的臨空面，破壞了山體平衡；后填方路基下方片石混凝土擋墻未布設(shè)泄水孔，阻礙坡體地下水排出，使地下水水位抬高，人工修建片石混凝土擋墻未設(shè)置排水孔使地下水不能及時(shí)排出，是導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生的外在因素。

2.4 地質(zhì)構(gòu)造影響

本區(qū)內(nèi)火山凝灰?guī)r呈厚層塊狀結(jié)構(gòu)，整體穩(wěn)定性較好，但受地質(zhì)構(gòu)造作用影響，區(qū)內(nèi)見有一小斷裂，斷裂受擠壓破壞形成軟弱結(jié)構(gòu)面，為黏粒含量相對(duì)較高的軟巖，結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀為330°∠40°，與坡面小角度相交，根據(jù)赤平投影分析（圖6），結(jié)構(gòu)面為順坡向，且傾角小于坡面角，對(duì)邊坡穩(wěn)定性不利，易產(chǎn)生順坡滑塌。

圖6 赤平投影分析 Fig.6 Stereographic projection analysis

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡穩(wěn)定性的定性分析

該滑坡受強(qiáng)降雨、坡腳臨空面及軟弱結(jié)構(gòu)面的影響，滑坡變形加劇，前緣出現(xiàn)地面隆起，并牽引山體后緣及中部發(fā)育多處拉張裂縫、兩側(cè)發(fā)育剪切裂縫，其中最上部一條裂縫位于斜坡標(biāo)高約363m處，與坡腳高差約70m，延伸長約25m，寬3～10cm，可見深度約1～2m；滑坡體兩側(cè)剪切裂縫延伸長約30m、寬約0.5～3cm，可見深度0.2～0.8m；滑坡體中部于標(biāo)高315m、330m、338m處產(chǎn)生多條拉張裂縫，延伸長約10～20m，寬度2～10cm，可見深度0.2～0.8m。綜上所述，滑坡體周界已基本形成，坡腳存在較大臨空面，且由于虹吸作用，雨水易于在滑帶土附近富集，因此，在強(qiáng)降雨的誘發(fā)下，將產(chǎn)生整體或局部滑動(dòng)。

3.2 滑坡穩(wěn)定性定量計(jì)算

選擇與滑坡主方向基本一致的1-1’、2-2’、3-3’典型縱剖面[3]作為穩(wěn)定性分析的計(jì)算剖面，圖2所示為典型的2-2’工程地質(zhì)剖面圖。

受地質(zhì)構(gòu)造作用影響，滑坡體存在軟弱結(jié)構(gòu)面，以及道路修建開挖形成較大的臨空面且填方路基擋墻排水不暢，在強(qiáng)降雨條件影響下，軟弱結(jié)構(gòu)面（主要為黏土礦物）吸水浸潤飽和導(dǎo)致坡體順軟弱結(jié)構(gòu)面下滑，后緣出現(xiàn)拉張裂隙，前緣出現(xiàn)地面隆起現(xiàn)象，且側(cè)邊剪切裂縫亦已形成，整個(gè)滑坡周界已形成，綜合分析判斷該滑坡處于強(qiáng)變形階段，滑坡整體穩(wěn)定性處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

根據(jù)滑坡變形特征、滑坡周邊環(huán)境及滑坡區(qū)未來可能發(fā)生的情況[9-11]，考慮到滑坡已發(fā)生，滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度己降為殘余值，其室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果見表1。結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，假設(shè)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)c值取18kpa，根據(jù)理正巖土軟件6.5PB4版進(jìn)行反算φ值，在軟件中采用暴雨工況下反算滑坡的滑面參數(shù)，取極限平衡狀態(tài)下安全系數(shù)為1.0進(jìn)行調(diào)參計(jì)算，反算得到滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)φ值（表1）。從反算結(jié)果可以看出，與室內(nèi)土工試驗(yàn)飽和快剪指標(biāo)基本吻合，說明室內(nèi)土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)較為可靠，可用于滑坡的典型剖面整體穩(wěn)定性計(jì)算。

表1 滑帶巖土體力學(xué)參數(shù) Table 1 Mechanical parameters of rock and soil in the slip zone

從現(xiàn)場和巖土工程勘察等資料綜合分析判斷，本滑坡是一個(gè)滑動(dòng)面為折線型的滑坡。因此，滑坡安全系數(shù)可按折線形滑坡進(jìn)行計(jì)算。本次取典型滑坡剖面2-2’原始地面線進(jìn)行整體穩(wěn)定性計(jì)算，滑帶土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)參數(shù)c、φ值采用室內(nèi)土工試驗(yàn)的飽和快剪指標(biāo)（表1）。

受前緣臨空牽引的影響，中部及后緣出現(xiàn)拉張裂縫，且滑動(dòng)面已貫通，整個(gè)滑坡基本形成。由2-2’典型工程地質(zhì)剖面圖可知，滑面及裂縫將整個(gè)滑坡體分割成4個(gè)滑坡塊體（圖7），根據(jù)各滑坡塊體進(jìn)行滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算，公式采用《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)（2009年版）5.2.8條文說明的折線滑動(dòng)法計(jì)算，其公式如下：

圖7 2-2’典型工程地質(zhì)剖面 Fig.7 Typical engineering geological profiles

式中：KS-邊坡穩(wěn)定性系數(shù)；ψi-第i塊段滑體的剩余下滑力傳遞至第i+1塊段滑體時(shí)的傳遞系數(shù)；Ri、Rn-作用于第i、n塊段滑體的抗滑力（kN/m）；Ti、Tn-作用于第i、n塊段滑動(dòng)面上的滑動(dòng)分力（kN/m）；θi-第i塊段滑動(dòng)面與水平面的夾角（°）；φi+1-第i+1塊段土的內(nèi)摩擦角（°）。

根據(jù)上述計(jì)算公式，并考慮暴雨條件下（飽和工況）的滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算，其結(jié)果見表2。

表2 滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果 Table 2 Calculation results of overall stability of landslide

從表2計(jì)算結(jié)果可以看出，滑坡在天然工況下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，穩(wěn)定安全系數(shù)不高，在暴雨等外界不利因素的影響下，滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，可能產(chǎn)生失穩(wěn)滑動(dòng)破壞，危及滑坡下方學(xué)校以及居民的人身安全，危險(xiǎn)性、危害性均較大。

從上述穩(wěn)定狀態(tài)定性分析和定量評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果可以看出，二者的評(píng)價(jià)結(jié)論是基本一致的，也說明了該滑坡的參數(shù)選取較合理，滑坡穩(wěn)定性分析計(jì)算的結(jié)論可靠程度較高。

4 滑坡治理方案

針對(duì)本滑坡的特征及其成因分析[12-14]，從安全性、經(jīng)濟(jì)性考慮，采用了以削坡減載為主、坡腳設(shè)置抗滑擋土墻，并結(jié)合地表、地下排水，坡面防護(hù)及監(jiān)測的綜合治理方案。

4.1 削坡減載

削方減載的目的是減少滑坡體的體積，從而減小滑坡的下滑推力，改變滑體的坡面形態(tài)，降低滑坡的重心。在滑坡發(fā)生后，當(dāng)?shù)夭块T緊急采用了分臺(tái)階開挖，遏制了滑坡的繼續(xù)發(fā)展，取得了良好的效果，治理方案采用坡高約10m，坡率為1∶1.5～1∶1.25，馬道為6～10m的削坡方案。

4.2 抗滑擋土墻支擋

在滑坡前緣采用漿砌塊石重力式抗滑擋墻，擋墻高為10m，并對(duì)已發(fā)生變形的擋墻進(jìn)行加固，擋墻均應(yīng)設(shè)置泄水孔。

4.3 地表及地下排水

水是導(dǎo)致山體滑坡的重要因素，必須做好滑坡體地表及地下排水系統(tǒng)，采取了上部堵源截流，在滑坡體外圍設(shè)計(jì)環(huán)截水溝，旁引滑坡范圍外的地表水，在滑坡體上在各級(jí)馬道上均設(shè)置排水溝以攔截和減少地表水的下滲。此外，在各級(jí)邊坡設(shè)置深層地下排水孔。

4.4 坡面防護(hù)

坡體分級(jí)削坡后，開挖后的第2級(jí)～第5級(jí)坡面采用錨桿或錨索框架支護(hù)；第6級(jí)級(jí)邊坡采用骨架護(hù)坡，考慮在地表水流作用下表層土體易產(chǎn)生水土流失，進(jìn)一步引發(fā)坡體失穩(wěn)，對(duì)該級(jí)邊坡采用骨架內(nèi)植草護(hù)坡措施。

4.5 邊坡監(jiān)測

對(duì)滑坡采取長期監(jiān)測，在平臺(tái)上設(shè)置水平位移和垂直位移長期觀測點(diǎn)，觀測坡體動(dòng)態(tài)變化，在雨季期間加密監(jiān)測周期，可對(duì)滑坡失穩(wěn)作出預(yù)警并及時(shí)采取處置措施。

5 結(jié)論

公山滑坡屬巖質(zhì)中層牽引式中型滑坡，其形成原因是斜坡前緣人工開挖形成高陡臨空面，且受地質(zhì)構(gòu)造作用影響，滑坡體存在軟弱結(jié)構(gòu)面，在持續(xù)強(qiáng)降雨影響下，軟弱結(jié)構(gòu)面吸水浸潤飽和，滑體順軟弱結(jié)構(gòu)面下滑，且坡腳路基擋墻排水不暢，致使后緣出現(xiàn)拉張裂縫，前緣地面隆起及側(cè)邊出現(xiàn)剪切破壞，進(jìn)而整個(gè)滑動(dòng)面貫通，滑坡周界形成，其破壞方式為牽引式。

在連續(xù)強(qiáng)降雨或暴雨時(shí)，該滑坡整體超過臨界穩(wěn)定狀態(tài)而處于不穩(wěn)定狀態(tài)，隨時(shí)有發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)。建議采取“削坡減載+擋土墻+地表及地下排水+坡面防護(hù)+邊坡監(jiān)測”的綜合治理措施。后期通過監(jiān)測結(jié)果可知，滑坡體經(jīng)治理后的最大水平位移小于3mm，邊坡整體趨于穩(wěn)定狀態(tài)。