江西兴国水沟村滑坡特征、成因及稳定性分析

吴艾祺，宋 飞，王 凯

(1.长安大学 地质工程与测绘学院，西安 710054；2. 赣中南地质矿产勘查研究院，南昌 330029)

在地质灾害中，滑坡是频度最高、损失最大的地质灾害类型之一[1]。特别是20世纪80年代以来，随着中国经济建设的恢复与高速发展及自然因素的影响，滑坡灾害呈逐年加重趋势。长期以来，滑坡灾害是各国学者报道、研究的重点[2-6]。

滑坡一般属于斜坡岩土体失稳问题。成因可分为自然作用为主和工程活动作用为主两大类。自然作用成因可细分为4种类型：降雨引发型、地震激发型、自然演化型、冻融渗透型。工程活动作用成因可细分为6种类型：地下开挖型、切坡卸荷型、工程堆载型、水库浸润型、灌溉渗漏型和爆破振动型。具体到某种类型的滑坡案例则多种因素并存[7-12]。滑坡发生的岩土介质主要有以下3类：岩质滑坡、土层滑坡和松散堆积层滑坡。中国大陆滑坡发育最根本的原因是具有有利的地形地貌条件，约80%的大型滑坡发生在环青藏高原东侧的大陆地形第一个坡降带范围内[13]。强震、极端气候条件和全球气候变化构成大型滑坡发生的主要触发和诱发因素[8]。笔者通过对兴国水沟村的详细实地考察，从滑坡所处地质环境、滑坡发育特征、滑坡形成机理及滑坡稳定性分析等方面探讨了本次滑坡的发生机理，对提升滑坡灾害的认识水平和指导防灾减灾都有重要的意义。

1 滑坡形成条件

水沟村滑坡位于江西省赣州市兴国县的东南部，区域上属亚热带季风型气候，年平均气温18.3～19.8 ℃，该区属温暖潮湿雨量充沛的地区，年降雨量1 070.3～2 132.3 mm，多年平均降雨量1 543.58 mm，降雨多集中在5～6月份，最大月降雨量517.6 mm，最小降雨量出现在11、12月或翌年的元月。区内主要水系为平江，多年平均流量5～6月份最大。平江支流潋水最大流量达到1 330 m3/s，年径流量达到70～244.6亿m3。从多年资料分析本区5～6月份为丰水期，11月份至翌年1月为枯水期。地质灾害主要受集中降雨影响，主要发育时间为5～6月份。此次水沟村滑坡正处于降雨集中期，受雨水渗透和冲刷作用引发滑坡。

1.1 地形地貌

勘查区属构造剥蚀低丘陵地貌，滑坡坡顶高程约210.6 m，坡脚高程约200 m，相对高差约10.6 m。总体地势为两山夹一谷，中间低两边高。山顶呈浑圆状，山脊呈舒缓波状，山坡坡度25°～65°。山体植被主要为杉树、灌木、毛竹、草丛，植被覆盖率约50%，土体覆盖层厚度薄，表层多为全风化巨厚砂砾岩残坡积层。南侧为剥蚀丘陵，高陡险峻，植被繁茂；西侧为沟谷平原，现状为农田，地势较平坦，坡脚有水沟穿过。

1.2 地质背景

区域上位于南岭东西构造带所属兴国—石城构造带与武夷—戴云新华夏系所属于山构造带复合部位，中部为拗陷带(兴国拗陷盆地)。滑坡区处于兴国盆地边缘，区内未发现断裂构造通过。滑坡区出露的地层有白垩系南雄组(K2n)及第四系(Q4)(见图1)，南雄组出露岩性为巨厚砂砾岩。岩石呈红褐色，砾状结构，块状构造。主要由大量砂砾组成，泥质胶结，砾石粒径为0.2～4 cm，具遇水软化特性。岩石质量等级为Ⅳ级，风化裂隙一般，是此次滑床的组成部位。第四系主要出露杂填土，含砾粉质黏土，颜色为褐色，呈可塑状，成分以粉粒、黏粒为主，含有少许生活、建筑垃圾，其中还伴有碎石，碎石粒径一般2～5 cm，以次棱角状为主。韧性及干强度中等，无摇震反应。该层主要为母岩的风化残坡积物，因切坡建房将其堆积至房前，根据钻探显示该层厚度为2.0～3.4 m不等，平均厚度为2.7 m，具上部厚下部薄的特点，组成此次滑坡的滑体。

1.3 水文及工程地质

滑坡区水文地质条件较简单，地下水主要有松散层孔隙水。松散岩类孔隙水赋存于第四系杂填土(Q4)孔隙中，其富水性较差，水量有限，主要由大气降水垂直入渗补给和基岩裂隙水侧向补给，在就近低洼处以泉的形式排出地表，具有就地补给就地排泄的特点，多受季节性控制。

区内不良地质现象以滑坡为主，除本滑坡，局部地段由于兴泉铁路施工，形成大量高陡斜坡，斜坡基本修成多级阶梯状，斜坡较为稳定，偶见流水冲刷的沟壑。本滑坡区因建房挖地基，滑体为松散土填土，容易导致地质灾害的发生。

2 滑坡发育特点与过程

2.1 滑坡规模

水沟村滑坡体横向宽20 m，纵向长20 m，厚度约2 m，体积约800 m3。滑坡体为杂填土，含有大量黏粒，滑坡造成多户房屋产生裂缝，堆积坡脚堵塞乡间小路，所幸未造成人员伤亡，滑坡现状见图2及图3。

图1 滑坡区地形地质图Fig.1 Topographic and geological map of landslide area

图2 滑坡后缘拉张裂隙Fig.2 Tensile cracks at the rear edge of landslide

图3 滑坡体现状Fig.3 Landslide manifestation

2.2 滑坡体形态特征

滑坡体呈扇状近南西向展布，前缘以乡间小路为界，坡面因人工清坡形成阶梯状，后缘以拉张裂隙为界，滑坡两侧周界明显，坡面整体坡度约35°左右；滑坡后壁较为平直，坡面较陡，坡度大约为60°；滑坡后缘发育2条长5～10 m的弧形裂缝，缝宽2～10 cm，延伸方向130°～140°，并有下挫趋势，下挫高差3～10 cm，滑坡前缘呈扇形堆积，未见鼓张裂隙发育；滑坡体前缘地面标高200 m，后缘上方弧形拉裂缝(后缘)处标高约210.6 m，相对高差10.6 m，滑坡体主滑动方向236°，滑坡体物质组成为杂填土。杂填土以含砾粉质黏土为主，红褐色，松散，稍湿，含水量介于50%～80%，干强度及韧性中等，并伴有少量碎石，以次棱角状为主，粒径约为0.2～3 cm，为小型牵引式土质滑坡。

2.3 滑坡物质组成及结构特征

滑体：滑坡体物质组成主要为杂填土。杂填土以含砾粉质黏土为主，含有少量生活垃圾，颜色以红褐色为主，松散，稍湿，含水量介于50%～80%，干强度及韧性中等，砾石以次棱角状为主，粒径大约为0.2～3 cm。

滑带：根据各钻孔揭露，滑带为填土层与残积层接触带，滑带土主要为砂石土，颜色为红褐色，松散，湿—稍湿，级配差，砂呈亚圆，粒径为0.05～0.2 mm，滑带厚度0.1～0.3 m，厚度变化趋势为：后部薄—中部厚—前部薄，遇水易软化，力学强度下降。水自坡面入渗至接触带，雨水不断携走滑带土中的黏粒，导致滑体沿残积层产生滑动变形。

滑床：滑床为白垩系南雄组砂砾岩。上部残积层为粉质黏土，颜色为红褐色，稍湿，干强度和韧性中等。下部为强风化砂砾岩，节理裂隙发育，强度较低，具有遇水软化性质。滑床上部残积层透水性能较差，为相对隔水层，保护了滑床下部砂砾岩软化，确保了滑床的稳定性。

剪出口：滑坡体剪出口位于前缘坡脚位置，滑体被推移至小路旁。

3 滑坡形成机制

水沟村滑坡的形成是内因和外因共同作用的结果，大体上与地层岩性、地质构造及地形地貌、降雨、地表水作用、地下水作用，以及人为等其他因素有关。其形成机制可以概括为：

1)岩土性质

勘查现状，清坡后的滑体物质组成为杂填土，其结构较松散，易于地表水体的下渗，滑坡土层受雨水浸泡作用影响，抗剪强度显著降低。加之，地下水下渗富集于相对隔水层(全风化泥岩)，并沿该相对隔水层接触面径流，在长期雨水浸润冲刷作用下，接触带中黏粒不断流失，形成松散软弱面，滑坡体在自重的作用下沿该面蠕动变形，最后贯通整个滑面形成滑坡。总之，岩土体物理力学性质变差不利于坡体的稳定。

2)降雨因素

汛期突发的强降雨或连续降雨是滑坡形成的直接诱发因素。降雨对滑坡发育形成的激发作用表现为三个方面：一是地表水渗入坡体后在某一局部形成较高的水头，从而在坡体内造成较高的孔隙水压力，增强了坡体的下滑能力；二是雨水渗入坡体所造成的地下水浮力，降低了滑体自重所产生的抗滑摩擦阻力；三是渗入坡体的雨水通过滑动面上岩土的软化性能和水解性能，降低了岩土的抗剪强度，有利于坡体的滑动。

3)人为因素

根据调查分析，滑坡体为切坡建房时形成的人工填土层，填土高度约2～5 m，填坡长度约20 m，宽度约20 m，填坡坡度约为40°，人工填土破坏了山体原始地形，增大了原始坡度。该滑坡的形成与人工填土具有重大联系。

综上所述：水沟村滑坡形成机制主要受岩土性质、降雨因素及人为因素三者影响。

4 滑坡稳定性评价

4.1 滑坡定性分析

2018年6月8日，水沟村村民房前的杂填土层发生滑动，当地政府及时组织人员对坡面进行了防护，防止降雨进一步入渗，并对坡脚采取了木桩挡土措施，增大滑坡体抗滑力。此外，坡脚水流利用水泥管道导流，综合可知，滑坡暂时处于休止阶段。但坡顶有两条拉张裂缝，剩余坡顶目前作为村民临时便道，增大了上部荷载，加之村民经常性用水冲刷，斜坡极有可能再次发生滑动。

4.2 滑坡定量分析

滑坡定量分析主要包括参数选取及计算方法，计算参数通过实验所得，计算方法基于以下三点理论假设：1)沿横断面方向取1 m宽的土条作为计算的基本断面，不计两侧摩阻力；2)滑坡每一分条假定为整体滑动；3)滑坡推力的作用方向平行于(潜在)滑动面。

4.2.1 计算参数确定

经钻探发现滑带土呈砂土状，无法采取土样进行力学测试。因此，考虑滑带土强度指标，采用反演分析计算所得结果，选取主滑方向剖面作为反演计算模型，反分析工况为自重+50年一遇暴雨。因滑坡已经产生，故取滑坡稳定系数K=0.99。

滑带土位于杂填土与全风化泥岩接触带，该层结构松散，经雨水冲刷浸润后，黏聚力和内摩擦角均有降低，结合反演结果，最终确定其饱和抗剪强度：C= 11.0 kPa，Ф=13.7°。详见表1。

表1 滑坡力学参数采用值表

4.2.2 计算方法

根据钻探揭露，滑体沿全风化泥岩表层滑动，滑面为折线型，利用传递系数法进行稳定性分析：

计算公式如下：

(1)

式中：Fs—边坡稳定性系数；Ψj—传递系数；Ri—第i计算条块滑体抗滑力，kN/m；Ti—第i计算条块滑体下滑力，kN/m。

4.2.3 计算工况及荷载

根据场地情况，滑坡稳定性计算选择两种工况进行计算。工况Ⅰ：自重；工况Ⅱ：自重+50年一遇暴雨。计算荷载主要有土体自重、暴雨。

4.2.4 计算结果

根据场地实际情况，对滑坡选取了典型剖面(图4)进行验算。计算结果见表2和表3。

图4 水沟村滑坡剖面图Fig.4 Shuigou village landslide profile

条块编号天然重度/(kN·m-3)滑面长度/m块体面积/m2C/kPaΦ/(°)条块自重/kN本段总剩余阻滑力/kN本段总剩余下滑推力/kN本段稳定系数119.01.882.0027.114.238.0057.38228.2402.03219.07.6619.0027.114.2361.00326.091296.5151.10319.02.2510.0027.114.2190.00392.462365.0321.08419.05.5720.0027.114.2380.00613.610503.1841.22519.05.8811.0027.114.2209.00471.999325.3701.45619.04.346.0027.114.2114.00436.671273.9221.59稳定系数:1.83,稳定

表3 剖面稳定系数计算结果(饱和)

通过剖面稳定性计算成果可知：剖面在自重工况下稳定系数大于1.15，整体处于稳定状态；在自重+暴雨饱和工况下稳定系数为1.03，斜坡处于欠稳定—基本稳定状态。

综合以上分析，滑坡体在天然状态下处于稳定状态，在暴雨条件下，处于欠稳定—基本稳定状态，可能在暴雨冲刷下再次发生滑坡。

4.3 滑坡发展趋势及危害性

该滑坡方量约800 m3，滑体堆积在小路旁，未造成人员伤亡。灾情发生后，当地政府组织人员对坡面进行了防护，并对坡脚采取了木桩挡土措施，增大滑坡体抗滑力。

滑坡发生后暂未对坡面进行清理，滑体物质相对松散，坡顶仍有两条拉张裂缝呈下挫状，在暴雨状态下该滑坡仍有可能再次滑动。此外，经稳定性分析同样表明该滑坡在暴雨工况下处于欠稳定—基本稳定状态。

滑坡坡顶直接威胁大禾坑组居民，坡脚为乡间小路，是学生和村民的必经之路，经统计可能威胁村民32余人，若再次发生滑坡将直接危及人员生命财产安全，按人员伤亡及房屋财产损失估计，预计财产损失约120万元。

5 结论

通过对水沟村滑坡的形成条件、发育特点、形成机制及稳定性分析表明：

1)水沟村滑坡体横向宽20 m，纵向长20 m，厚度约2 m，体积约800 m3，滑坡体为杂填土，含有大量黏粒，滑坡造成多户房屋产生裂缝，堆积坡脚堵塞乡间小路，所幸未造成人员伤亡，为一小型牵引式土质滑坡。

2)水沟村滑坡的形成是内因和外因共同作用的结果，其形成机制主要受岩土性质、降雨因素及人为因素三者影响。

3)通过对滑坡进行定性及定量分析可知，在自重工况下滑坡稳定系数为1.83(>1.15)，整体处于稳定状态；在自重+暴雨工况下滑坡稳定系数为1.03，斜坡处于欠稳定—基本稳定状态，可能在暴雨冲刷下再次发生滑坡。

4)滑坡目前处于休眠状态，一旦再次发生滑移，将直接危及村民生命财产安全。因此，必须加强监测，并采取相应的工程防治措施加以治理和防护。