邓家河不稳定斜坡形成机理与稳定性评价

陈绍文 胡洪伟 张 忠

（1.西南科技大学环境与资源学院，四川 绵阳 621010；2.四川省地矿局202 地质队，四川 宜宾 644002）

1 斜坡概况

邓家河不稳定斜坡位于四川省宜宾市珙县观斗乡前进村2 社，系乌蒙山脉尾部，距县城97 km，地处北纬28°30"，东经104°57'40之间，其中心点大地坐标为=3102129.9、=496367.1。该滑坡为老滑坡体，历史上曾多次发生变形，于2010 年雨季首次出现变形后，在2016—2018 年变形滑动加剧，现已发现大量较明显张拉裂缝，且坡体上的村道及房屋已产生不同程度的拉裂变形。该滑坡危及观斗乡前进村2社33 户173 人及村道长度近1400m，潜在经济损失约900 万元。由于灾害性天气频发，易诱发较大规模的变形破坏，这将威胁到其影响范围内居民的生命财产安全，危害性较大。

2 斜坡孕育条件

2.1 气象条件

斜坡区地处中亚热带湿润性季风气候区，气候温暖偏寒，雨量充沛，四季分明，大陆性季风气候显著。多年平均降水量1193.9mm，最少年降雨1087.2mm，2006 年降水量曾高达1319.5mm，最多年与最低年差值232.3mm。季节降水分配不均，多集中在夏秋季，5—8 月占全年的60%， 9—11月占全年的20%，冬春两季较为干旱。

2.2 地形地貌条件

斜坡区地处四川盆地南缘，属盆地外围低-中山区，地貌发育形态以构造地貌为主，山峦重叠、沟谷纵横、地形复杂多变，有横向“V”字形冲沟发育，但切割不深。斜坡后缘高程510m～543m，前缘高程473m～487m，相对高差约23m～44m，总体坡度约15°～35°，剖面呈折线形，前缘稍缓且分布有耕地及住户，中部为斜坡，后部为缓坡平台，坡向313°。如图1 所示。

图1 邓家河不稳定斜坡全貌

2.3 地层岩性条件

区内出露地层由新至老主要为第四系残坡积层（Q）、二叠系上统宣威组（P），岩层产状74°∠9°。第四系残坡积层为碎块石充填粉质黏土：黄褐色，稍湿，稍密，主要由粉质黏土组成，结构松散；二叠系上统宣威组为黄褐色-浅灰色粉砂岩构成，主要由长石，石英等构成，薄层状构造，细粒结构，钙质胶结，裂隙稍发育。

2.4 地质构造与地震条件

斜坡区位于建武向斜核部东侧末端，猪槽井断层西侧末端，岩层产状74°∠9°，地层较平缓，场地较稳定。

川南地区地震活动极为频繁，大于4.8 级地震59 次，其中7 级地震1 次，5-5.9 级地震多达41 次，宜宾地区历史上曾发生过5 级以上地震5 次，在珙县区内地震一般为2.5-4.7级，且发震相对次数较少。根据相关规范，珙县属抗震设防烈度6 度区，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g。

2.5 水文地质条件

斜坡区地下水为松散堆积物孔隙水、基岩裂隙水两种。松散堆积物孔隙水主要埋藏于第四系松散沉积物中，其补给来源为大气降水；基岩裂隙水主要赋存于基岩风化裂隙中，由于区内基岩以砂岩、泥岩为主，岩层分布较厚，岩层储水量不大，主要接受大气降雨的补给，随季节变化大，具有就近补给就近排泄的特点。由于该区内主要为旱地，无地表水系，暴雨季节的地表水以坡面散流的形式成股状流入下方沟谷，大量地表水渗入地下，沿基岩面或基岩强风化带形成径流，该是诱发滑坡的主要因素之一。滑坡中部有一条季节性冲沟，暴雨季节水量较大，水流从滑坡后缘裂缝流入滑坡体内，也是诱发滑坡的主要因素之一。

2.6 人类工程活动

区内人类活动以建房修路农耕为主，斜坡体上有房屋修建，多为农村自建房，大多有在房前填方，屋后挖方形成陡坎的现象；该区内有多条公路通过，公路发布于地势平坦处，偶见因切脚形成的陡坎；该区内的农田多旱地，部分为水田，主要用于农耕活动。由于人类工程活动强度一般，因此对滑坡的发生影响不大。

3 斜坡特征

3.1 斜坡物质结构特征

3.2 斜坡形态特征

斜坡后缘高程510m～543m，前缘高程473m～487m，相对高差约23m～44m，总体坡度约15°～35°，剖面呈折线形，前缘稍缓，中部为缓坡，后部为斜坡，坡向261°～328°，主滑方向261°-328°，滑坡整体呈圈椅状，斜坡后缘以滑坡壁为界，前缘以斜坡坡脚梯田台阶处处为界，两侧以剪切裂缝为界，主轴长151m，横轴长450m，平均厚约5m～8m，潜在滑坡体积约33.75×10m、面积约5.5×10m，为中型牵引式滑坡。

3.3 滑坡体变形特征

该滑坡为老滑坡体，在历史上曾经多次发生变形，曾于2010 年雨季首次出现变形，初次变形主要表象为局部变形，斜坡体上出现局部1mm～5mm 宽的张拉裂缝，然后逐渐趋于稳定，在2016 年9 月雨季时再次发生变形，在后缘局部形成多处张拉裂缝，并出现局部变形滑动，至2018 年8 月雨季时再次发生大面积变形，在其后缘形成高4m～5m 的滑坡壁，坡体内发现较明显张拉裂缝23 条，长度1m～48m，裂缝宽3mm～70mm，裂缝走向30°～353°，导致坡体上的村道及房屋产生拉裂变形，总体来看，该滑坡的变形皆发生在雨季，以2018 年雨季时的变形最剧烈。但从整体来看，未发生整体变形，多为斜坡上修房造屋修路等形成陡坎后造成的局部滑动变形，导致坡体上形成大量张拉、剪切裂缝。

4 斜坡稳定性分析与评价

4.1 滑坡形成机制分析

根据出露的滑动带（面）和滑坡的变形特征分析，结合不同破坏模式的特征，推测该滑坡的潜在滑面为第四系覆盖层与基岩面的接触面以及土层内圆弧滑动面，由于滑体土体松散，透水性相对好，下部粉砂岩为弱透水层。因此在暴雨或连续降雨过程中，由于大量雨水入渗，导致覆盖土层充分饱水，上覆土体自重加重，滑动面、值大大降低，影响稳定性，从而容易诱发滑坡。

根据滑坡发展过程和现场调查资料，结合牵引式滑坡的特征，可得出滑动变形的主要原因是由于其前缘产生部分临空面，且在不利因素影响下后部失去支撑而相继滑动。因此该滑坡的破坏模式主要是沿粉质黏土内发生滑动，滑面一般为圆弧状。

4.2 计算剖面选择

根据滑坡的地质特征、孕育条件，因此选择了位于主滑方向上的1-1'剖面至4-4'剖面进行稳定性计算。由于滑坡的发生受降雨和地震的影响，因此须计算该滑坡在3 种工况下的稳定性，分别是天然工况（自重）即在受滑体自重，且不受其他外界因素影响下，须考虑实测地下水位；暴雨工况（自重+暴雨）即受因地表无排水措施而导致的雨水下渗的影响；地震工况（自重+地震）即在受滑体自重的基础上，加上地震荷载的影响。

4.3 参数取值

在进行稳定性计算前，通过室内土工试验及抗剪强度反演，可得到重度、抗剪强度、抗压强度等参数（表1～表2）。其中抗剪强度反演时，采用了饱和状态来拟合连续暴雨工况的方法，结合斜坡后缘现已出现明显的拉张裂缝以及其他变形特征，认为强变形区会在暴雨工况下呈现欠稳定状态，因此将稳定系数F取值为1.00～1.05 进行反算。

表1 滑体（带）土与滑床岩石的重度及天然抗压强度参数

表2 滑体（带）土的抗剪强度参数

4.4 计算方法及模型

结合该滑坡特征，其稳定性分析应采用整体稳定性评价的方法。通过对整个滑坡体，根据典型的主滑断面，结合实地勘察所得的滑坡特征及滑移模式，引入传递系数法来计算分析滑坡的稳定性。该方法判断滑坡的稳定状态，是通过分别求得所选取的4 个剖面的稳定性系数F以及剩余下滑力的指标来综合分析，其中，稳定性系数须根据规范并结合地区经验来划分稳定性评价标准；而剩余下滑力的值越趋近于0 其稳定性越好。计算公式如下。

稳定性系数：

其中，

剩余下滑力：

式中：F为稳定性系数；R为第条块的抗滑力（kN/m）；T为第条块的抗滑力（kN/m）；Ψ为第块段剩余下滑力传递至第+1 块段时的传递系数（=）；Ψ为第块段传递剩余下滑力的传递系数；P为第条块剩余下滑力（kN/m）；W为第计算条块自重与建筑等地面荷载之和（kN/m）；C为第条块内聚力（kPa）；φ为第条块内摩擦角 （°）；L为第条块滑动面长度（m）；α为第条块滑面倾角（°），反倾时取负值；β为第条块地下水流向，一般情况下取浸润线倾角与滑面倾角平均值（°），反倾时取负值；为地震加速度（单位：重力加速度g）；R为第条块地下水渗透压力产生的垂直滑面分力（kN/m）；T为第条块地下水渗透压力产生的平行滑面分力（kN/m）；γ为水的容重（kN/m）；h为第条块平均水位高度（m）；γ为孔隙压力比；L为第条块长度（m）；为地震加速度（重力加速度g）；K为设计安全系数。

根据《滑坡治理工程设计与施工技术规范》（DZ/T 0219—2006）表3 规定，结合土工试验成果及当地地区经验选择设计安全系数：I 工况-天然，安全系数取1.20，Ⅱ工况-自重+持续暴雨，安全系数取1.05，Ⅲ工况-地震，安全系数取1.10。

4.5 稳定性计算结果分析

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864—2016）和斜坡体变形特征及斜坡现状，可将稳定性系数评价标准划分见表3。

表3 稳定性系数评价标准

经过计算并结合稳定性评价标准，斜坡1-1'剖面至4-4'剖面在天然工况下均处于稳定状态，在暴雨工况下1-1'、 3-3剖面为稳定状态，2-2'剖面为欠稳定状态，4-4'剖面为不稳定状态；在地震工况下均处于稳定状态。滑坡稳定性评价如下：在天然及地震条件下处于稳定状态，暴雨条件下处于欠稳定状态，见表4。

表4 稳定性计算结果

4.6 防治方案与建议

通过调查，滑坡影响范围内未发现有防治工程，局部有村民在其房屋后侧修建堡坎，堡坎质量较差、结构不合理，仅能起到坡面防护作用，不能有效起到抗滑作用。针对该滑坡变形特征和成因机制及规模特征，结合坡体上居民生产生活情况，防治方案应做到监测预警、工程防护、居民搬迁、群策群防相结合，其中治理工程方案如下：方案一，1-1'、2-2'剖面所处斜坡在中部变形区采用挡土墙和在前缘变形部分采用抗滑桩+截排水沟；3-3'、4-4'剖面所处斜坡段在已滑部分前缘采用抗滑桩和在其余局部变形部位采用挡土墙+截排水沟。方案二，1-1'、 2-2'剖面所处斜坡在中部变形区采用挡土墙+抗滑桩和在前缘变形部分采用挡土墙+截排水沟；3-3'、4-4'剖面所处斜坡段在已滑部分前缘采用挡土墙和在其余局部变形部位采用挡土墙+截排水沟。

5 结论

滑坡的滑体主要由残坡积稍湿状态粉质黏土组成，有裂隙发育，结构松散，透水性好，发生滑坡的主要诱发因素是强降雨。根据计算结果，邓家河不稳定斜坡在天然及地震条件下处于稳定状态，暴雨条件下处于欠稳定状态；并提出了排水沟+挡土墙+抗滑桩的治理建议。因此，对今后还需开展的滑坡灾害的监测预报及治理有重要的指导意义。