秦巴山区某滑坡稳定性分析

卢崇明，闫昱睿，赵学理

（陕西核工业工程勘察院，陕西西安　710054）

摘　要：秦巴山区地质环境条件复杂，由于地质、气候等因素，常发生滑坡、崩塌、泥石流等灾害。文章对秦巴山区某滑坡区地形地貌和地质构造进行较详细的描述，并通过参数反演和室内试验的方法确定了滑体和滑带土的物理力学参数，采用滑坡推力法建立滑坡稳定性分析模型，对潜在滑动面进行了不同工况的计算，得出了该滑坡基本稳定的结论。

关键词：堆积层滑坡；稳定性；滑坡；秦巴山区

0　引　言

2015年“8·12”商洛市山阳县中村镇烟家沟特大型滑坡灾害，造成65人死亡或失踪的严重损失，再次凸显了秦巴山区地质灾害的危险性和严重性。秦巴山区处于秦岭造山带中，该造山带由于经历了多期次的构造运动以及变质作用等，逐渐形成陡峻的地貌地形，复杂的地质构造，片岩、千枚岩等软弱变质岩系。随着城镇化建设、交通水利建设等项目的不断实施，人类工程经济活动的深度和广度都得到了空前的增加，伴随着人类对资源需求量的不断增加和不合理的资源开发，对地质环境的破坏是前所未有的，致使地质灾害的发生呈现上升趋势。为保护当地人民群众生命财产安全，特对秦巴山区某滑坡进行稳定性分析，为类似滑坡防治提供一定参考价值及指导意义。

1　研究区的工程地质条件

1.1　地形地貌

研究区地处秦岭南麓低山丘陵区，受长期河流强烈侵蚀、风化、剥离、地质构造的影响，河流切割基岩深，河谷两岸沟谷纵横，沟谷深切；区域内植被良好，山体有大片森林覆盖，流域内雨量充沛，年际变化较小。

研究区黄洋河北岸发育二级阶地，残留一级阶地，一级阶地前缘高出河床3～5m，阶面宽度不等；二级阶地前缘阶面高出河床20～70m；漫滩高出河床0～3m，宽度30～80m左右，分布于河床两边。

1.2　地层岩性

研究区区域地层岩性由老到新分述如下。

（1）震旦系（Z1）：出露较少，以绿泥片岩、火山砾岩、斜长砂岩为主。主要分布在平利县城东部及中部。

（2）寒武系（∈）：出露地层较全，主要有黑水河组（∈h）、八卦庙组（∈b）、毛坝关组（∈m）、箭竹坝组（∈j）。岩性以灰岩为主，局部为碳质板岩、泥钙质板岩。平利县全区均有分布。

（3）奥陶系（O1）：为泥质板岩、灰质板岩。出露于让河流域。

作者简介：卢崇明（1984—），陕西安康人，工程师，主要从事地质灾害勘查设计。E－mail：evangelionlcm＠126.com

（4）志留系（S1m）：以泥质板岩、砂质板岩为主。研究区沿排水渠沿线陡坡下部及西侧山坡局部露头。

（5）第四系（Q）：以冲洪积、人工堆积及坡积物为主，冲洪积主要分布在黄洋河河漫滩及一级阶地上，人工堆积及坡积物主要在坡脚地带及斜坡的较缓处。

1.3　地质构造

研究区地处秦岭纬向构造体系的东南部，南侧以麻柳坝－钟宝断裂及扬子地台分开，该区域为晚震旦世地台型建造的基础上逐渐发展形成的加里东地槽带，主要构造线呈NW向，受红椿坝－曾家坝深大断裂控制，北部发育老县－竹溪复向斜及平利复背斜，南部发育高滩－兵房街复向斜。境内主要断裂有红椿坝－曾家坝断裂，为区域性深大断裂控，走向NW，地表倾向NE，倾角大于60°，为逆断层，破碎带宽1000m左右，由糜棱岩、角砾岩及碎屑岩组成；高桥－八仙街断裂，走向NW，地表倾向NE，倾角50°～60°，为逆断层，破碎带宽250～300m。

经燕山运动，本区地貌形态已基本形成，新构造运动具有明显的继承性，主要表现为大断裂复活与台阶上升，褶皱活动一般表现不明显。

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306—2001），研究区地震烈度为Ⅵ度，地震动峰值加速度为0.10g，相应的反应谱特征周期为0.45s。

研究区历史上曾受公元788年安康东南6.5级地震影响有破坏外，近期震级一般较低，破坏性不大。

1.4　水文地质概况

研究区属黄洋河流域，黄洋河县境内流域面积688.0km2，县内长73.48km，平均比降9.6‰。由清水河、左洛河、南坪河、线河、淑河、大、小菜吉河和湖河、县河等12条主要支流汇集而成，流经洛河镇、大贵镇、老县镇和三阳镇，在安康市汉滨区张滩镇注入汉江。

研究区地下水类型包括松散岩类孔隙水和基岩裂隙水：松散岩类孔隙水主要为第四系松散堆积物中的孔隙水，储水物质主要为残坡积堆积物，地下水含水层主要受大气降水补给，不利于储存，一般沿内部孔隙径流，于冲沟低洼处排泄或沿基岩裂隙下渗；基岩裂隙水主要分布于风化岩体中，受大气降水及上部松散岩层潜水补给，通过地下径流或泉的形式排泄，补给河水及深层地下水。

2　滑坡基本特征

滑坡区失稳部分主要包括滑坡体和变形体两部分，滑坡的结构特征和变形破坏特征及成因机制等描述如下。

2.1　滑坡特征

该滑坡位于洛河小学北侧坡体上，坡体前缘紧靠洛河小学、洛河初级中学、洛河镇政府北侧外墙，滑坡所在斜坡走向为335°，平均坡度35°，滑坡体前缘高程630m，后缘高程695m，相对高差65m，主滑方向247°（图1）。

洛河小学、洛河中学、镇政府所在位置，地形平缓，至滑坡坡脚地形突然发生变化，靠小学外墙坡脚30°～40°，局部坡积物紧靠外墙，形成3～6m临空面。上部坡体，前缘较陡，地形起伏变化较大，前缘坡度40°～50°，后缘坡度变化不大。其形态及结构特征叙述如下：

（1）滑坡平面呈半圆形，滑坡纵长110m，横宽400m，平面面积约31 300m2，平均滑体厚度约4.5m，方量约15.8×104 m3。

（2）地貌上滑坡后缘局部地段可见滑壁，坡体前缘鼓张裂缝发育，裂缝宽度约10cm。因为滑坡蠕动变形沿滑坡前缘布置的排水渠混凝土多处开裂，滑坡前缘排水渠上部坡体也多处发生垮塌，堵塞排水渠。洛河中学北侧外墙先后3次垮塌、3次重建。后缘拉长裂隙发育，裂缝宽度约15cm。

图1　滑坡工程地质平面图

（3）通过地质测绘及钻孔、探井揭露，该滑坡主滑体土主要由碎石土组成。滑带的识别主要通过土体性状、含水量、岩性特征进行观察和分析，滑带位于碎石土与基岩接触带，从滑体厚度看，前缘较大，鼓包处最大，后缘渐变小，钻探揭露滑体最大厚度14.2m。

综上所述，该滑坡为中型中层牵引式土质滑坡。该滑坡体发生初变形变形时间为2007年，在2010年“7·18”暴雨中加剧变形，近年来出现坡脚渗水、坡体局部垮塌等变形特征，目前滑坡整体处于基本稳定状态，在暴雨作用下，滑坡发生整体失稳的可能性大，危险性大。

2.2　滑坡体的物质组成

2.2.1 滑体

滑坡滑体主要由人工堆积土、第四系坡积物及志留系（S）强风化千枚岩组成。

①－1层人工堆积土：主要物质为碎石黏性土，夹大量碎石，碎石成分以千枚岩为主，黄褐色、稍湿，松散—稍密，填筑厚度约0.8～1.9m。

①层第四系坡积物：黄褐色、稍湿—潮湿，稍密，覆盖于志留系（S）千枚岩之上，表层多含植物根系，其浅表层为黏土，下部以碎石土为主，全风化，松散—密实，稍湿—潮湿，碎石呈棱角状，杂乱堆积，有架空现象，粒径一般5～10cm，碎石含量30%～70%，碎石成分为千枚岩，充填物以黏土、岩屑为主，含量约20%～30%。碎石间为角砾及黏土不完全充填，黏土多呈团状。厚度不均，钻孔最大揭露厚度14.2m。

2.2.2 滑带

通过工程地质测绘及探井揭示，滑坡滑带位于碎石土与基岩接触带，滑带物质呈粉状，潮湿，略显青灰色，主要成分为岩屑，手捏有滑感。滑带土厚度约0.20～0.40m，滑带中的个别碎石具有磨圆特征，一般呈次棱角状。纵向上滑带呈折线形。

2.2.3 滑床

据勘查，滑坡滑床为志留系（S）中风化千枚岩，褐黄色，灰褐色，中风化，层状结构钻井岩芯较完整，上部呈薄饼状，下部呈短柱状、柱状，上部节理裂隙较发育，下部节理裂隙不发育，岩质较软，产状85°～95°∠30°～50°。

2.3　滑坡岩土体的物理力学性质

2.3.1 滑体土室内原状样直剪试验成果分析

由于滑带埋藏深，厚度小，为强风化千枚岩，本次勘查对滑坡体取原状土试样进行室内常规分析试验，并进行岩土物理力学性质指标统计，其结果见表1。

表1　岩土物理力学性质指标表

为确定滑体的重度、含水量及其物理力学参数，在TC1、TC3附近进行2组现场大重度试验及现场含水量试验，同时采取扰动土试样进行室内颗粒分析试验，统计结果见表2～表4。

表2　大重度试验成果表

表3　现场含水量试验成果表

为查明滑体碎石土及强风化千枚岩的密实程度及其承载力，为工程设计提供依据，在滑体土中进行了重型动力触探试验，测定成果见表5。

表4　碎石土颗粒分析结果统计表

表5　重型圆锥动力触探试验成果统计

2.3.2 滑带土的物理力学性质

据揭露，滑带主要位于强风化与中风化基岩接触带。岩性为强风化千枚岩岩屑，浅灰白色，潮湿—饱和，手捏有滑感。滑带土具有一定的扰动特征，局部具有摩擦擦痕，含水量明显增加，片状碎石被挤压，具定向排列特征，滑带厚度0.2～0.4m（表6）。

表6　滑带土反复剪试验指标统计表

2.3.3 滑床岩石物理力学性质

滑床为志留系千枚岩，室内对岩石物性、剪切和软化系数等项目进行试验，其统计结果见表7。

表7　岩石物理力学指标统计表

3　滑坡体稳定性分析与评价

3.1　滑坡稳定性分析

通过野外调查、勘查及边坡所处地形、地貌、岩土结构特征、坡体变形的历史、滑坡形成机制等综合分析，认为现状条件下滑坡发生整体滑动的可能性不大；同时滑坡地表变形明显，坡形有利于上部降水汇集，表层岩土体含水率较大，在强降雨的条件下易产生表层滑动，处于不稳定状态。

3.2　滑坡稳定性计算

3.2.1 滑坡稳定性计算与评价

1）计算方法

根据《岩土工程勘察规范》，采用传递系数法计算，滑动面是折线。计算时首先在滑动主轴方向的工程地质纵断面上，按照岩土性质以及滑动面将滑动土体划分为n个垂直条块，然后取单位宽度滑动土体的任一条块分离体作为极限平衡状态下的静力分析，作用在第i条块上的基本力系如图2所示。

图2　滑体分条块受力图

计算时作以下简化假设：

（1）滑坡体不可压缩并作整体下滑，不考虑条块之间挤压变形。

（2）条块之间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂。

（3）块间作用力（即推力）以集中力表示，它的作用线平行于前一块的滑面方向，作用在分界面的中点；

（4）顺滑坡主轴取单位长度宽的岩土体作为计算的基本断面，不考虑条块两侧的摩擦力。

第i条块的剩余下滑力（该部位的剩余下滑力）Ei用下式计算：

考虑到滑坡体在实际土层中含有碎石、大气降水下渗等因素，故计算工况采用天然状态条件，天然状态＋暴雨条件两种荷载组合条件，并以暴雨状态下的稳定性计算结果为稳定性评价的首要考虑结果。

2）参数选取

滑体主要由坡积碎石土组成，滑体重度γ依据现场大重度试验所获取的天然重度平均值18.9cm3/g；滑带土黏聚力C、内摩擦角φ根据我们以往在临近地区坡勘察的体会并参考试验统计结果（主要考虑反复剪的残余强度），滑带土的力学指标根据室内试验及经验综合确定，如表8所示。

表8　滑带稳定性计算参数取值综合确定表

3.2.2 计算剖面

计算剖面选取地质剖面1—1′、2—2′、3—3′作为计算剖面（条分法示意图见图3～图5）。

图3　滑坡1—1′计算剖面示意图

图4　滑坡2—2′计算剖面示意图

图5　滑坡3—3′计算剖面示意图

3.2.3 计算结果及稳定性评价

计算剖面选取1—1′、2—2′、3—3′，计算结果见表9。

表9　稳定性计算结果表

注：自重条件即天然状态条件。

综合分析认为滑坡体在天然状态条件下，稳定性系数介于1.135～1.214之间，处于基本稳定—稳定状态，暴雨状态下，稳定性系数介于0.933～0.995之间，处于不稳定状态；稳定性计算结果与滑坡体目前的变形特征和宏观状态相吻合，计算模型和参数选取是合理的。

4　结论和建议

（1）在现状条件下，滑坡处于基本稳定状态，发生整体滑动的可能性不大。滑坡前缘可见鼓胀裂缝痕迹，表层岩性相对较为松散，土体亲水性较强，在强降雨状态下，地表水易下渗并在土体下部汇集，软化土体，降低坡体的抗剪强度，在暴雨工况下处于欠稳定—不稳定状态，在地震工况下处于不稳定状态。

（2）建议对边坡体进行监测预警，在雨季发现险情及时预警撤离，尤其是下部中小学师生的安全撤离。

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