張 洪，尤英鋒

(1貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，貴州 貴陽 550081；2貴州地環(huán)工程有限公司，貴州 貴陽 550081)

0 引言

我國(guó)地貌、地質(zhì)構(gòu)造多樣，是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)的區(qū)域，尤其是雨水充沛的西南山區(qū)尤為嚴(yán)重，災(zāi)害威脅群眾的生命及財(cái)產(chǎn)安全，因此滑坡的穩(wěn)定性問題一直是地質(zhì)工程的熱點(diǎn)問題。目前傳遞系數(shù)法在滑坡穩(wěn)定性的分析中被廣泛使用，文章利用工程中常用的傳遞系數(shù)法，以赤水市官渡鎮(zhèn)高臺(tái)上滑坡為例，計(jì)算分析滑坡體不同部位，在各種工況下的穩(wěn)定性系數(shù)，綜合滑坡體的具體特征分析滑坡體的穩(wěn)定性。

1 滑坡發(fā)育特征

1.1 滑坡體形態(tài)特征

高臺(tái)上滑坡體位于習(xí)水河一級(jí)支流淹灘河左岸的斜坡地帶，該斜坡單元體坡腳即淹灘河左岸，呈70°延伸，滑坡體平面上后緣窄、前緣寬，滑坡軸長(zhǎng)約300 m，面積為3×104m2，平均厚度約6 m，體積18×104m3，整體平面呈舌型(圖1)。在滑坡體中部，標(biāo)高410 m處有一處陡坎，垂直高度約3～5 m，由此從前緣到后緣，高臺(tái)上剖面可以明顯地分為上部斜坡、下部斜坡和陡坎3大部分?；缕骄露燃s32°。其中陡坎下部坡度比上部坡度相對(duì)較小，這是滑坡體下部土溜現(xiàn)象較多、斜坡夷平進(jìn)程較快的結(jié)果。從后緣到前緣斜坡的寬度逐漸增加，這主要是由于兩側(cè)溪溝控制周界逐漸擴(kuò)大。由此可見高臺(tái)上滑坡后緣窄、前緣寬特征主要由斜坡周界控制。

圖1 高臺(tái)上滑坡實(shí)景圖Fig.1 Real view of Gaotaishang Landslide

1.2 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

1.3 滑坡體變形特征

高臺(tái)上滑坡體變形特征明顯，主要體現(xiàn)在斜坡與公路拉裂縫、局部溜滑等方面。可以判斷出滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨條件下(尤其暴雨情況)極易發(fā)生滑坡災(zāi)害。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，高臺(tái)上滑坡體變形特征明顯，主要體現(xiàn)在斜坡與公路拉裂縫、局部溜滑等方面。可以判斷出滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨條件下(尤其暴雨情況)極易發(fā)生滑坡災(zāi)害。

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡體變形較強(qiáng)烈，整個(gè)滑坡體上共有4處溜滑現(xiàn)象明顯區(qū)域，面積約300 m2，而且局部區(qū)域有變形現(xiàn)象，發(fā)生溜滑的可能性較大，滑坡體中部出露有基巖陡坎，加之已經(jīng)發(fā)生局部溜滑現(xiàn)象，可以判斷該滑坡并非滑坡范圍內(nèi)整體滑移，而是斜坡上密集分布的多個(gè)局部溜滑體。

表1 斜坡溜滑體特征表Tab.1 Characteristics of the slippery bodies of the slope

表2 斜坡裂縫特征表Tab.2 Characteristics of the slope fractures

滑坡坡體上現(xiàn)存在多條拉張、沉降裂縫，裂縫分布范圍廣而不均勻，部分裂縫被粘土填充。由于植被覆蓋，具有隱蔽性。據(jù)了解，該滑坡始于2003年雨季，主要受降雨影響而產(chǎn)生地面拉裂縫，裂縫寬5～40 cm，延伸長(zhǎng)20～40 m，深度0.5～1.2 m不等。

2 滑坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

2.1 滑坡宏觀變形分析

總體來看，滑坡平均坡度約21°，其中陡坎下部坡度比上部坡度相對(duì)較小，這是滑坡體下部土溜現(xiàn)象較多、斜坡夷平進(jìn)程較快的結(jié)果。從后緣到前緣斜坡的寬度逐漸增加，這主要是由于兩側(cè)溪溝控制周界逐漸擴(kuò)大。由此可見高臺(tái)上滑坡后緣窄、前緣寬特征主要由斜坡周界控制。綜合各項(xiàng)條件因素，初步判斷該滑坡目前在天然狀況下處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在暴雨等不利工況下次級(jí)滑體處于基本穩(wěn)定-欠穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 滑坡穩(wěn)定性定量分析

據(jù)工程特點(diǎn)，對(duì)滑體采取巖土試樣進(jìn)行室內(nèi)巖土物理力學(xué)試驗(yàn)。此次勘查中，共取滑體土樣12件，試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見表3。

表3 試驗(yàn)成果表Tab.3 Test results

(1)計(jì)算模型

用1-1′剖面(圖2)、2-2′剖面進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和分析，計(jì)算時(shí)基本假定如下：

圖2 1-1’剖面計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.2 Calculation diagram of profile 1-1’

①沿橫斷面方向取1 m寬的土條作為計(jì)算的基本斷面，不計(jì)兩側(cè)摩阻力；

②滑坡每一分條假定為整體滑動(dòng)；

③滑坡推力的作用方向平行于(潛在)滑動(dòng)面。

(2)計(jì)算方法

滑坡滑面呈折線形，采用折線滑動(dòng)法(傳遞系數(shù)法)計(jì)算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)，計(jì)算公式如下(《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218—2006))：

圖3 傳遞系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)圖Fig.3 Calculation diagram of the transfer coefficient method

ψj=cos(θi-θi+1)-sin(θi-θi+1)tanφi+1

Ri=Nitanφi+cili

Ti=Wisinθi+PWicos(αi-θi)+Phcosθi

Ni=Wicosθi+PWisin(αi-θi)-Phsinθi

Wi=Viuγ+Vidγ′+Fi

PWi=γWIVid

Ph=Gz*Kh*Wi

I=sin|αi|

γ′=γsat-γW

式中：Fs為滑坡穩(wěn)定性系數(shù)；ψi為傳遞系數(shù)；Ri為第i計(jì)算條塊滑體抗滑力(kN/m)；Ti為第i計(jì)算條塊滑體下滑力(kN/m)；Ni為第i計(jì)算條塊滑體在滑動(dòng)面法線上的反力(kN/m)；ci為第i計(jì)算條塊滑動(dòng)面上巖土體的粘結(jié)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(kPa)；φi為第i計(jì)算條塊滑帶土的內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值(°)；αi為第i計(jì)算條塊地下水流線平均傾角，一般情況下取浸潤(rùn)線傾角與滑面傾角平均值(o)，反傾時(shí)取負(fù)值；Wi為第i計(jì)算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)；θi為第i計(jì)算條塊底面傾角(°)，反傾時(shí)取負(fù)值；PWi為第i計(jì)算條塊單位寬度的滲透壓力，作用方向傾角為αi(kN/m)；I為地下水滲透坡降；γW為水的容重(kN/m3)；Viu為第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體的浸潤(rùn)線以上體積(m3/m)；Vid為第i計(jì)算條塊單位寬度巖土體的浸潤(rùn)線以下體積(m3/m)；γ為巖土體的天然容重(kN/m3)；γ′為巖土體的浮容重(kN/m3)；γsat為巖土體的飽和容重(kN/m3)；Fi為第i計(jì)算條塊所受地面荷載(kN)；Gz為綜合影響系數(shù)，考慮到綜合影響系數(shù)為對(duì)地震加速度的折減，本工程Gz取0.25；Kh為水平地震力系數(shù)，根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306—2015國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)第1號(hào)修改單，本場(chǎng)地地震動(dòng)峰值加速度為0.20g(g為重力加速度)。Wi為第i計(jì)算條塊自重與建筑等地面荷載之和(kN/m)。

(3)計(jì)算工況

根據(jù)場(chǎng)地情況，滑坡穩(wěn)定性計(jì)算選擇工況Ⅰ天然狀態(tài)滑體自重+地表荷載+地下水，工況Ⅱ滑體自重+地表荷載+暴雨，工況Ⅲ滑體自重+地表荷載+地下水+地震三種工況進(jìn)行(表4)。

表4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算工況類型表Tab.4 Types of working conditions for landslide stability calculation

(4)計(jì)算結(jié)果

根據(jù)勘查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，對(duì)高臺(tái)上滑坡進(jìn)行了整體穩(wěn)定性計(jì)算，并對(duì)次級(jí)滑面進(jìn)行了驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)果見表5。

表5 滑坡體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果Tab.5 Calculation results of landslide stability

續(xù)表5

從計(jì)算結(jié)果中可以看出：滑坡整體在工況Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ(自重、自重+暴雨、自重+地震)下基本處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 成因機(jī)制分析

根據(jù)邊坡的地質(zhì)條件和變形特征分析，該滑坡形成的主要因素有以下三個(gè)方面：

1)從地貌上，滑坡整體處于斜坡上，地形坡角平均為32°，為滑坡的形成創(chuàng)造了有利的空間形態(tài)；

2)滑坡體物質(zhì)為含碎石粉質(zhì)粘土，基巖為泥巖、砂巖，巖土界面形成了斜坡中的軟弱面，這些條件為滑坡的形成提供了一個(gè)連續(xù)的活動(dòng)面；

3)由于滑坡體匯水面積較大，雨季時(shí)，降雨量較大，降雨尤其是暴雨形成的地表徑流大面積的滲進(jìn)入土體，軟化了土體，其下伏基巖為相對(duì)隔水層，地下水運(yùn)移受阻易在土體中滯留聚集，增大了地下水對(duì)土體的侵潤(rùn)作用，觸發(fā)土體變形。因此，降雨使邊坡變形進(jìn)一步加劇。

3 結(jié)論

通過穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果，并結(jié)合勘查和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況綜合分析，可以得出：斜坡整體在工況Ⅱ、Ⅲ(自重+暴雨、自重+地震)下處于不穩(wěn)定狀態(tài)，正發(fā)生緩慢滑動(dòng)。暴雨及地震會(huì)導(dǎo)致滑坡坡體加速滑動(dòng)，此外，暴雨對(duì)該滑坡穩(wěn)定性的影響要大于地震對(duì)滑坡的影響。隨著前緣雨季受地面徑流沖刷不斷崩滑變形，在人類工程活動(dòng)、暴雨和地震等誘發(fā)因素的影響下，滑坡將有可能發(fā)生大面積快速滑動(dòng)，滑坡失穩(wěn)后危害較大，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)治理。