陳壽稀，廖德武，蘭中孝，鄭 冰，杜艷松

(1.貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽 550081；2.貴州省地礦局地球物理地球化學(xué)勘查院/貴州省地礦局109地質(zhì)大隊(duì)，貴州 貴陽 550018)

0 引言

近幾年，貴州省突發(fā)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，2018年8月9日晚23時20分左右，興仁市馬馬崖鎮(zhèn)哪魯村圍豹六組巖質(zhì)順層滑坡地質(zhì)災(zāi)害(以下稱圍豹滑坡)[1]，此次地質(zhì)災(zāi)害造成損毀3棟民房、損壞50 m通村公路以及部分耕地，滑坡發(fā)生期間該區(qū)域正在開展高位地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查工作，對滑坡監(jiān)控準(zhǔn)確，在滑坡發(fā)生之前及時撤離18人，避免了滑坡威脅及影響范圍內(nèi)的人員傷亡。

圍豹滑坡為巖石含軟弱夾層的順向滑動形成的滑坡災(zāi)害，目前國內(nèi)對滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性研究學(xué)者較多，如肖國峰等針對古樹屋滑坡開展研究工作，得出含軟弱結(jié)構(gòu)面的硬巖中傾順層邊坡變形破壞機(jī)制[2]，張佳佳等對瀾滄江昌都段滑坡進(jìn)行研究，得出滑坡發(fā)育特征及形成機(jī)制[3]，王蒙對舟曲縣東山鎮(zhèn)牙豁口滑坡進(jìn)行研究，分析滑坡特征得出形成機(jī)制[4]，周小飛對湖南通道播陽鎮(zhèn)樓團(tuán)滑坡進(jìn)行研究，研究其發(fā)育特征及穩(wěn)定性[5]，曾潤強(qiáng)等對蘭州市皋蘭山鐵三小滑坡進(jìn)行研究，研究其形成條件及其穩(wěn)定性[6]。綜上所述，針對滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性研究學(xué)者較多且取得較豐富的研究成果。

鑒于此，本文以圍豹滑坡作為研究對象開展相關(guān)工作，揭示巖質(zhì)順層滑坡發(fā)育特征及穩(wěn)定性的關(guān)系。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 地形地貌

研究區(qū)為分布可溶鹽巖，地貌類型為中山溶蝕地貌，地勢整體為西高東低的斜坡地帶，自然坡度為10°～25°，平均23°，滑坡區(qū)最高點(diǎn)位于南側(cè)山頂自然高程為1 221.81 m，滑坡區(qū)最低點(diǎn)位于北側(cè)自然高程為1 256.81 m，相對高差約65.00 m，滑坡區(qū)主要人類工程為公路及民房建設(shè)，坡腳修建通村公路切腳形成高4 m左右陡坎，坡腳為已修建3戶民房(圖1)。

圖1 研究區(qū)地形地貌

1.2 氣候水文

研究區(qū)屬于典型亞熱帶暖溫濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降雨量1 241.11 mm，最大降雨量為1 576.00 mm，最小降雨量為884.00 mm；多年平均氣溫15.2℃，1月氣溫最低，日最低氣溫為-3.5℃，月均約6.1℃，氣溫較高月份在7-8月，月均溫度21℃～22℃，日最高氣溫約32.5℃；豐水季節(jié)在5-9月，在5-8月雨季較為集中，枯水季節(jié)在12月至次年3月。多年月最大降雨量在6月份為298.05 mm，多年月最小降雨量在2月份為17.74 mm，多年月平均降雨量103.43 mm(圖2和圖3)。

圖2 多年年平均降雨量資料圖

圖3 多年月平均降雨量資料圖

1.3 地層巖性

研究區(qū)地層巖性為第四系(Q4pd)和三疊系關(guān)嶺組(T2g)構(gòu)成(見圖4)。

圖4 地層巖性構(gòu)成

(1)第四系耕植土(Q4pd)：分布于滑坡表層，褐色，以粘土為主，局部含植物根系及碎石，碎石以灰?guī)r為主，多數(shù)呈棱角狀，碎石含量為35%～45%，結(jié)構(gòu)松散，孔隙較大，透水性較好。

(2)三疊系關(guān)嶺組(T2g)灰?guī)r：灰色中厚層夾薄層灰?guī)r，層間偶見溶蝕現(xiàn)象，夾1.2～36 mm軟弱夾層，軟弱夾層成分主要為粘土，巖體節(jié)理裂隙構(gòu)造發(fā)育，巖體較破碎。

1.4 地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)大地構(gòu)造位置屬右江造山帶晴隆～安龍構(gòu)造變形區(qū)中部，地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，構(gòu)造線主要呈北東向分布，主要斷層及褶皺有鷓益斷層及大石板背斜。巖層呈單斜產(chǎn)出，產(chǎn)狀為22°∠20°，受地質(zhì)構(gòu)造影響主要發(fā)育三組節(jié)理：(1)155°∠77°，(2)256°∠86°，(3)46°∠83°，巖層淺表風(fēng)化較強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙面粗糙，局部張開度為0.5～4.9 mm，最大為5.3 mm，節(jié)理裂隙面充填以粘土為主、少夾巖屑等物質(zhì)，貫通性相對較好，滑坡區(qū)受地質(zhì)構(gòu)造作用影響，巖石本身隱節(jié)理發(fā)育，巖體破碎(見圖5)。

圖5 研究區(qū)構(gòu)造分布圖

2 滑坡發(fā)育特征

2.1 滑坡平面形態(tài)及規(guī)模

圍豹滑坡位于馬馬崖鎮(zhèn)圍豹村北面緊鄰Y497公路，平面形態(tài)為長舌狀，滑坡后緣呈 “圈椅狀” 地貌，后緣頂部自然高程為1 309.03 m，前緣坡腳自然高程為1 262.68 m，相對高差46.35 m，主滑方向?yàn)?2°，滑坡縱向長約129.92 m，滑坡橫向后緣窄前緣寬11.17～46.45 m，橫向平均寬度約28.86 m；根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測，滑坡后緣側(cè)壁與分滑體的滑距在12.0～26.0 m，平均滑距19.0 m,滑坡后緣滑面上的滑體主要為碎石夾塊石，中部大量塊石沿滑面疊層狀堆積，前緣坡腳大量塊石雜亂堆積，局部呈隆起狀?；麦w成分以灰色、深灰色薄至中厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主，滑體厚度一般為1.50～4.60 m，滑體平均厚度約3.12 m，滑坡體體積為2.25×104m3，屬于小型的巖質(zhì)滑坡(見圖6和圖7)。

圖6 興仁圍豹滑坡平面圖

圖7 滑坡前緣損壞民房

2.2 滑體結(jié)構(gòu)特征

實(shí)地調(diào)查滑坡體，其物質(zhì)組成主要為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺(T2g)灰色、深灰色薄至中厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾灰色塊石等及第四系(Q)浮土，含灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r碎塊大小分布不均，結(jié)構(gòu)較凌亂；碎石塊徑2～150 cm，碎石含量5%～30%，塊石塊徑0.3～2.6 m，塊石含量30%～50%，滑體厚一般1.50～3.50 m，平均厚度3.00 m。

2.3 滑動帶(面)特征

該滑坡滑帶沿巖層層面發(fā)育，滑帶主要物質(zhì)為含礫粘土，呈灰黃～淺黃色，稍濕，結(jié)構(gòu)較密實(shí)狀態(tài)?，F(xiàn)場調(diào)查時手揉皺現(xiàn)象比較明顯，泥質(zhì)含量較高，其物理力學(xué)性質(zhì)差，遇水易軟化，滑帶厚度為6～32 mm，平均厚度19 mm；滑面總體呈直線型，沿滑坡主滑方向見多處擦痕及拖曳痕跡(見圖8)。

圖8 滑帶物質(zhì)組成

2.4 滑床結(jié)構(gòu)特征

滑床是滑動面以下部分未滑動的巖土體，原生結(jié)構(gòu)未發(fā)生破壞[7]，滑坡區(qū)滑床為為三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺(T2g)灰色、深灰色薄至中厚層狀灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r夾軟弱夾層，巖體節(jié)理裂隙強(qiáng)烈發(fā)育，巖層層面有泥化層，表現(xiàn)為泥質(zhì)膠結(jié)，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造作用影響滑床巖體破碎。

綜合上述特征分析，當(dāng)斜坡坡腳存在臨空面，坡體巖體組合有軟弱夾層且層面緩傾角存在滑動可能。

3 滑坡穩(wěn)定性評價

滑坡穩(wěn)定分析方法分為定量分析方法和半定量分析方法[8]，本文針對圍豹滑坡特征采用定性分析與定量評價相結(jié)合的方法。

3.1 定性分析

結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測巖層產(chǎn)狀、斜坡臨空面產(chǎn)狀、巖體節(jié)理裂隙產(chǎn)狀情況，采用赤平投影進(jìn)行定性分析，根據(jù)赤平投影分析圖9可知：巖層傾角小于臨空面傾角，且?guī)r層傾向與斜坡臨空面傾向同向，具有失穩(wěn)的條件。

圖9 斜坡赤平投影分析圖

3.2 定量評價

(1)計算公式選取 根據(jù)滑坡特征，滑坡沿層面滑動，滑動類型為直線型，按《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》GB50330-2013附錄A.0.2，計算公式如下：平面滑動面滑動的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)按公式(1)～(5)計算：

(1)

R=[(G+Gb)cosθ-Qsinθ-Vsinθ-U]tanφ+cl

(2)

T=(G+Gb)sinθ+Qcosθ+Vcosθ-U

(3)

(4)

(5)

式中：T為滑體單位寬度重力及其他外力引起的下滑力(kN/m)；R為滑體單位寬度重力及其他外力引起的抗滑力(kN/m)；c為滑面的粘聚力(kPa)；ф為滑面的內(nèi)摩擦角(°)；L為滑面長度(m)；G為滑體單位寬度自重(kN/m)；Gb為滑體單位寬度豎向附加荷載(kN/m)，方向指向下方時取正值、指向上方時取負(fù)值；θ為滑面傾角(°)；U為滑體單位寬度總水壓力(kN/m)；V為后緣陡傾裂隙面上的單位寬度總水壓力(kN/m)；Q為滑體單位寬度水平荷載(kN/m)，方向指向坡外時取正值、指向坡內(nèi)時取負(fù)值；hw為后緣陡傾裂隙充水高度(m)，根據(jù)裂隙情況及匯水條件確定。

(2)計算模型選取 根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查地質(zhì)資料，結(jié)合滑坡發(fā)育特征，滑坡推力最大是在主滑方向，選取主滑方向1-1’工程地質(zhì)剖面采用極限平衡理論計算滑坡穩(wěn)定性系數(shù)(見圖10)。

圖10 1-1’工程地質(zhì)剖面圖

(3)計算參數(shù)選取 根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果、工程地質(zhì)類比和反演取得的參數(shù)，考慮各種試驗(yàn)條件及方法的局限性，滑坡穩(wěn)定性計算時根據(jù)試驗(yàn)值、反演參數(shù)值和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行綜合取值(見表1)。

表1 滑帶土參數(shù)取值

(4)計算工況確定 根據(jù)滑坡可能遭遇最不利情況，滑坡區(qū)荷載主要為斜坡自重，滑坡治理設(shè)計中暴雨重現(xiàn)期按20 a計，按20 a進(jìn)行校核。工況1：自重+附加荷載+天然水位；工況2：自重+附加荷載然+20 a一遇暴雨，按兩種工況來計算。

(5)計算結(jié)果 本次對滑坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行計算分析，其結(jié)果與滑坡實(shí)際情況基本吻合。評價依據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》中的評價標(biāo)準(zhǔn)如表2。

表2 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)劃分標(biāo)準(zhǔn)

通過對滑坡計算(表3)分析，可得出以下結(jié)論：

表3 各種工況下的穩(wěn)定性計算成果

(1)在自重+地表荷載然+天然水位工況時：滑坡整體穩(wěn)定系數(shù)為1.06，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，與實(shí)際情況一致。

(2)在自重+地表荷載然+20年一遇暴雨工況時：滑坡穩(wěn)定系數(shù)為0.96處于不穩(wěn)定狀態(tài)，與實(shí)際情況一致。

由上述分析可知，本次對滑坡整體穩(wěn)定性進(jìn)行的計算分析，其結(jié)果與滑坡實(shí)際情況吻合。說明在不同工況條件雨水對滑坡穩(wěn)定性影響較大。

4 結(jié)語

(1)圍豹滑坡是在特定的地形地貌、氣候水文、地層巖性及地質(zhì)構(gòu)造等地質(zhì)環(huán)境背景條件孕育形成的巖石順向滑坡。

(2)通過對圍豹滑坡的平面形態(tài)特征、規(guī)模情況、滑體結(jié)構(gòu)特征、滑動帶(面)特征和滑床結(jié)構(gòu)特征分析，認(rèn)為當(dāng)斜坡坡腳存在臨空面，坡體巖體組合有軟弱夾層且層面緩傾角存在滑動可能。

(3)在定性評價基礎(chǔ)上采用極限平衡法，對兩種不同工況條件下計算滑坡的穩(wěn)定性系數(shù)，工況1條件下滑坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，工況2條件下滑坡處于不穩(wěn)定狀態(tài)，說明在不同工況條件雨水對滑坡穩(wěn)定性影響較大。