基于某工程实践的花栗树包滑坡Ⅰ稳定性分析与评价

鲁玉芬，方从严，吴贵琴，开 明

1.芜湖职业技术学院建筑系，安徽芜湖，241003； 2.湖北省地质勘查基础工程公司，湖北武汉，430000； 3.芜湖市勘察测绘设计研究责任有限公司，安徽芜湖，241003

基于某工程实践的花栗树包滑坡Ⅰ稳定性分析与评价

鲁玉芬1，方从严1，吴贵琴2，开 明3

1.芜湖职业技术学院建筑系，安徽芜湖，241003； 2.湖北省地质勘查基础工程公司，湖北武汉，430000； 3.芜湖市勘察测绘设计研究责任有限公司，安徽芜湖，241003

以花栗树包滑坡Ⅰ的工程实践为例，通过整理相关勘察资料、岩土试验等资料，分析了该滑坡的基本情况、滑坡体的物质组成、结构特征及物理力学性质；探讨了该滑坡的破坏机理；用极限平衡法对该滑坡体的稳定性进行了计算，并对它在不同工况条件下的稳定性进行分析、评价与预测。

花栗树包滑坡Ⅰ；稳定性；分析与评价

本文研究的花栗树包滑坡由三个独立的滑坡Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组成，位于湖北省兴山县香溪河左岸峡口新集镇游峡路，复建兴(山)秭(归)公路在滑坡Ⅰ前缘、滑坡Ⅲ后缘通过。该花栗树包滑坡为一经过多次变形而形成的老滑坡，目前处于局部复活变形阶段。在暴雨状态下处欠稳定状态，一旦失稳，危及对象多，灾情极为严重。尤其是其中的花栗树包滑坡Ⅰ，面积(4.5×104) m2，为中型土质滑坡。已有资料显示，每逢暴雨，花栗树包滑坡Ⅰ多次出现滚石伤人事件，并影响到滑坡外围村庄居民的安全出行。根据危害对象和直接经济损失情况，确定花栗树包滑坡Ⅰ防治工程等级为Ⅲ级。本文主要研究花栗树包滑坡Ⅰ的稳定性。

1 滑坡基本情况

1.1 地形地貌

花栗树包滑坡Ⅰ总体呈凸形缓坡，平均坡度约27°；滑坡区内微地貌较明显，有次级冲沟，陡坎发育。后缘呈圈椅状，陡壁不明显，主滑方向为159°，滑坡地形呈前陡后缓形态，滑舌有较明显的外凸现象。滑坡体前缘直抵螃蟹沟及游峡路，高程为194～215 m，坡角为30°～40°；后缘高程为290～295 m，坡角为22°～25°。滑坡体前陡后缓，前缘坡度变化大，后缘为坎高1～2 m的人工梯田，滑坡坡堆积体后侧为基岩逆向坡，地形坡度25°～35°。

1.2 滑坡体的物质组成及物理力学性质1.2.1 滑体

花栗树包滑坡Ⅰ滑体主要包括含碎石粉质粘土、碎块石土，现分别描述如下。

(1)含碎石粉质粘土：呈灰黄色或红褐色，饱和、可塑-硬塑状态，切面光滑，干强度高，高韧性。夹30%～45%的碎块石，碎块石的成分为粉砂岩、粉砂质泥岩，粒径一般为4～5 cm，最大块径超过1 m，滑坡体内大部分地段均有分布，土石比为7∶3～6∶4。

(2)碎块石土：碎块石土为杂色、稍湿、密实状态，成分主要为长石砂岩、粉砂岩、粉砂质泥岩。块径一般为20～30 cm，最大超过1 m，呈中-微风化状态。夹15%左右的粉质粘土，呈饱和、软-可塑状态，切面光滑，干强度高，高韧性。滑坡体内大部分地段均有分布，土石比为2∶8～4∶6。

花栗树包滑坡Ⅰ滑体物质包括粉质粘土、含碎石砾石粉质粘土、碎块石等，滑体物质组成粗细颗粒含量、粒径变化范围极大，结构不均一，且土体密实度不一，因而土体的物理力学性质变化较大。

1.2.2 滑带

滑带土主要为粉质粘土，呈灰褐色，切面光滑，含10%～15%左右的角砾，角砾粒径一般为0.2～2 cm。角砾有机械磨圆的痕迹，具有明显的剪切挤压和滑动特征，局部可见砾石的定向排列，在探井中的土体内可见摩擦镜面和擦痕。勘察阶段,对滑带原状土样进行了常规物理力学试验、抗剪强度试验和颗粒分析试验，试验结果见表1。

表1 滑带土主要物理力学性质统计表

表1显示，由含水量、孔隙比以及塑、液相关指标说明该滑带土为饱和、可塑、局部软塑状态，压缩系数与压缩模量说明该滑带土的压缩性较高，由抗剪强度指标说明干强度高、韧性高。

根据滑带土颗粒分析试验可知，滑带土主要由粉质粘土、砾、砂等物质组成，其中，小于0.075 mm细粒含量为30.9%～57.9%，小于1 mm的砂粒含量为7.02%～27.95%，大于2 mm细砾级含量为25.11%～56.18%，基本不含大于60 mm的卵石颗粒，室内分别定名为含砾、砂粉质粘土和粉质粘土。这种物质组成决定其具弱透水性。

1.2.3 滑床

滑床为长石砂岩与粉砂质泥岩互层，一般与滑带直接接触的滑床主要为紫红色粉砂质泥岩，呈薄层-中厚层状，风化较为强烈，强风化层厚度一般为0.4～2.9 m；砂岩呈灰黄色，中厚层-巨厚层状，抗风化能力较强，强风化层厚度较薄。

勘察阶段,对滑床岩样进行了常规物理力学指标试验，具体物理力学参数见表2。

表2 滑床物理力学参数成果表

表2显示，该滑床土的孔隙率、吸水率比较大，说明岩石力学性质较差，渗透性较大，抗风化能力较差；软化系数较小(<0.75)，说明岩石吸水饱和后，抗压强度降低越多，岩石软化性越强；粉砂质泥岩属极易软化岩石，岩体基本质量等级为Ⅳ级；长石砂岩属较硬岩，但其裂隙较发育，基本质量等级为Ⅲ级。

2 影响滑坡稳定性的主要因素

影响花栗树包滑坡Ⅰ稳定性的内因是滑坡的地形、地貌、水文地质与工程地质环境、滑坡体物质组成、结构及其空间分布等，外因是暴雨及暴雨期间坡脚的冲刷等。

2.1 地形地貌

滑坡区处于中等切割丘陵沟谷区，局部斜坡坡度大，由于雨水冲刷侵蚀，局部形成陡坡地形，加上后期人工改造，滑坡区具备较大的高差，为滑坡失稳提供了条件。

2.2 滑坡体的工程地质环境

滑坡区滑体岩性为含碎块石粉质粘土和碎块石层，下部滑床主要为粉质粘土，总体上呈滑体硬、滑面软的上硬下软结构，在多种因素诱发下，滑带土易产生局部、整体的流塑变形，从而导致堆积体沿软弱带失稳、下滑变形。

2.3 暴雨

滑坡所在地兴山县属大陆性季风气候区，夏季酷热与暴雨频繁等变化性气候。暴雨多，降雨时间长，丰富的雨量成为地下水的主要补给源。降雨入渗，使得土体水饱和，增加了岩体重力和下滑力；再加上碎块石土碎石含量高，块径大，局部还有架空现象，地表水易沿孔隙下渗，地下水在垂直循环时受滑带土相对隔水层的阻隔，使地下水沿滑带表面向坡下流动，从而使潜在滑移面饱水，强度降低。随着软弱结构面的贯通，最终可能发展为沿滑带的整体滑动。暴雨是斜坡失稳的主要触发因素。

2.4 洪水冲刷

滑坡前缘坡度均较陡，且都紧邻冲沟，在暴雨时期，洪峰流量大，因而在行洪时冲刷淘蚀作用极强。从现场看，局部块石、漂石间的细粒土被掏空，呈块石架空结构的潜在不稳定结构体。这种直接的冲刷淘蚀作用，将使滑坡体前缘的土体稳定性大为降低，对整个滑坡体的稳定性产生较大影响。

3 滑坡稳定性分析与评价

3.1 滑坡稳定性分析

滑坡稳定性分析方法主要有极限平衡法、数值分析法、工程地质类比法以及模糊综合判别法等。由于极限平衡法简化假设条件，分析计算工作得以大大简化，在工程实践中被广泛应用[1-14]。因此，本次滑坡稳定性分析也采用极限平衡法。

分析时，将该滑坡按186°方向Ⅰ-Ⅰ剖面和159°方向Ⅵ-Ⅵ剖面建立模型，进行计算(图1、图2)。

图1 Ⅰ-Ⅰ剖面分析条块图

图2 Ⅵ-Ⅵ剖面分析条块图

在滑坡分析与计算中，滑面的粘聚力C和内摩擦角φ是非常重要的计算参数，参数选择合理与否，是评价稳定性的关键所在。本文采用地质勘测分析、反演分析以及参考类似工程经验等方法，进行参数取值。

3.1.1 地质勘测

根据滑体土现场试验结果，花栗树包滑坡Ⅰ滑体天然重度变化较大，试验值为20.5～21.0KN/m3，饱和重度为21.4～21.7KN/m3，考虑到滑体堆积物主要由碎块石土组成，局部夹有大块石，因此，重度建议值为：天然状态为21.0KN/m3，饱和状态为21.5KN/m3。

滑带土抗剪参数的取值以室内试验为基础，参考反演分析结果等进行确定(表3)。

表3显示，由天然状态到饱和状态，该滑带土的抗剪强度参数值均减小，说明随着岩石含水率的增加，其抗剪强度参数降低，说明水对岩石抗剪强度有明显的弱化作用，因此水是导致该花栗树包滑坡Ⅰ产生破坏的直接原因之一。

表3 滑带土抗剪强度指标统计表

3.1.2 反演分析

根据勘察分析，该滑坡目前没有整体滑动，但变形明显。花栗树包滑坡Ⅰ局部出现小型溜滑，处于极限平衡状态。按《岩土工程勘察规范》中推荐的极限平衡剩余推力法进行抗剪强度参数反演计算(表4)[5]。

表4 抗剪强度指标统计表参数反演分析成果表/Ks值

由于该滑坡目前处于蠕变状态，根据《岩土工程勘察规范》，综合分析花栗树包滑坡体的地质条件、滑体及滑带土的物理力学参数、试验及反演分析结果，并类比相似工程实践经验，确定滑坡稳定系数可取Ks=1.00，滑带土体力学参数C=24 kPa，φ=18°。

3.2 滑坡稳定性评价3.2.1 计算工况

该滑坡为不涉水滑坡, 根据水文观测，在无雨季节，地下水接近滑带位置，在遭遇降雨后水位上升较快，可达到滑体厚度一半的位置。计算时，取天然工况地下水位为滑带滑体交界面，10年一遇暴雨工况取水位为滑体厚度一半位置。计算工况如下:

工况1 自重+地表荷载；

工况2 自重+地表荷载+10年一遇暴雨。

3.2.2 计算结果

运用理正软件，采用传递系数法，计算Fst和Ks，计算结果见表5。

由表5可知，花栗树包Ⅰ滑坡在沿186°方向稳定系数较大，无论是工况1还是工况2都不会产生整体的滑移破坏(沿186°方向主要的破坏模式为崩塌)。沿159°方向在天然工况下稳定系数较低，说明目前是欠稳定的，安全储备很低。

在遭遇年暴雨状况下，稳定系数为0.998，滑坡Ⅰ将处于失稳状态。

表5 滑坡稳定性计算成果表

3.2.3 敏感度分析

该滑坡为非涉水滑坡，影响其稳定性的因素主要是降雨和其自身的土体物理力学性质。降雨入渗，改变了地下渗流场，导致斜坡稳定性降低。根据整体稳定性计算，遭遇20%暴雨时，坡体稳定系数下降达0.08～0.1，对整体稳定影响极大。φ值对坡体稳定性影响较C值敏感：滑坡的C值提高1 kPa时，稳定系数提高0.013；φ提高1°，稳定性系数提高0.036。φ值对滑体的稳定性影响是C值的2.77倍。

4 结束语

通过以上分析，取得如下几点认识：

(1)冲沟的冲刷形成的陡坡地形、上硬下软结构的滑体岩性特征以及暴雨和洪水的冲刷是导致花栗树包滑坡Ⅰ失去稳定性的主要因素。

(2)极限平衡分析显示，花栗树包滑坡Ⅰ在天然工况下处于稳定状态，在暴雨状态下沿159°方向滑坡将整体失稳，并伴有表层土体滑塌现象，说明降雨对该滑坡的形成起到了至关重要的作用。

(3)分析滑坡稳定性的方法有多种，宜选择多种不同的方法对滑坡的稳定性进行综合分析与评价。

(4)对滑坡的稳定性作出评价，旨在为后续的滑坡防治工程的安全有效性、技术可行性、经济合理性等进行科学的论证，并提出具有针对性、系统性的最优综合防治方案。

[1]中华人民共和国建设部.GB50330-2002建筑边坡工程技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社出版,2002：1-95

[2]刘超,徐继维.极限平衡法在滑坡稳定性分析中的应用[J].科技探索，2012，39(9):249

[3]苏永超,黄文洁,王玉夜.西南某滑坡稳定性分析与评价[J].甘肃科技，2011,27(3)：43-45

[4]师邑,钟辉，尚存良.狮子包滑坡稳定性分析[J].土工基础，2010,24(1)：21-23

[5]中华人民共和国国土资源部.DZ/T0218-2006滑坡防治工程勘查规范[S].北京：中国标准出版社,2006：1-40

(责任编辑：汪材印)

10.3969/j.issn.1673-2006.2014.11.026

2014-09-10

安徽省质量工程项目“建筑工程实验实训中心”(20101254)。

鲁玉芬(1977-)，女，安徽桐城人，硕士，讲师、工程师，主要研究方向：岩土工程。

P642.22

A

1673-2006(2014)11-0090-04