某工程滑坡勘察及穩定性分析

李 楊

中石化西南石油地質勘察工程有限公司 四川 綿陽 621000

某場地北側中部坡體在開挖過程中，坡體頂部出現張拉裂隙，隨著當地降雨的增多，雨水大量滲入坡體，坡體土體自重增加，原滑帶土體進一步軟化抗剪強度降低，致使原滑坡體滑動加劇，滑體后緣近于直立，張拉裂縫呈圈椅狀，坡腳擋土墻頂面發育有多條扇狀裂縫，擋土墻整體發生明顯位移，墻底風化巖土體呈軟-流塑態，且有地下水滲出，坡體現處于滑動階段[1]。本文通過地質調查、工程鉆探和室內試驗相結合的方法，查明該滑坡變形機理和特征，提出防治措施和建議。

1 工程地質條件及水文地質條件

1.1 地形地貌

滑坡體地處近南北走向的低山山脊的西南部斜坡，西側相對平緩，滑坡體坡面向南傾斜，人工邊坡坡度約35°～50°，前緣直立；截水溝由東向西穿過坡體上部張裂縫發育區，滑坡區東側截水溝水流流向由東向西，滑體范圍內水溝裂縫發育。

1.2 地層巖性

根據鉆探揭露地層及巖土層出露情況分析，滑坡體主要由冰水沉積形成的粉質黏土為主；滑動帶中上部為飽和軟黏性土，下部為遇水軟化強烈的強風化粉砂質泥巖；滑床為硬塑粉質黏土及中風化的泥質粉砂巖。場地內發育的地層按自上而下的順序描述如下：

①滑坡堆積土（Q4del）：黃色，濕（滑帶呈飽和），可塑～硬塑（滑帶為軟～流塑）。該層土網狀裂隙極其發育，土體被切割成碎塊狀，裂面充填有鐵錳質氧化薄膜，間有磨圓度相對較好的卵礫（火成巖為主，微風化），最大粒徑大于10.0cm。該層土膨脹潛勢弱，因富含親水礦物，遇水軟化強烈，具有隨含濕量增加，抗剪強度急劇降低特性，該滑坡體滑帶土層多為飽和軟化黏土?；w范圍內滑坡體厚度1.0～4.0 m。

②粉質黏土（Q22fgl）：黃色，濕～很濕（該層底部局部呈飽和態）。該層以粉質黏土為主，多呈可塑狀態（局部硬塑），富含鐵錳質氧化物，成分以灰白色粘土礦物為主?；煊屑s10～20%卵礫，多呈亞圓形，一般直徑約1.0～5.0cm，最大直徑大于15.0 cm。

③白堊系下統劍閣組基巖（K1jnch）：

以棕紅色泥質粉砂巖夾薄層粉砂質泥巖為主。該層上部風化帶多為遇水軟化強烈，飽水時多為軟塑狀富含親水黏土礦物的的粉砂質泥巖。泥質粉砂巖呈中厚～巨厚層狀，礦物成分以石英、長石及云母為主，泥鈣質膠結，是滑床的主要巖土層。根據其風化程度又可分為以下兩個亞層：

③1強風化層：節理裂隙很發育，巖芯呈短柱狀，手掰可斷。

③2中風化層：裂隙較發育，巖芯呈長柱狀，敲擊聲啞，錘擊可碎。

1.3 地質構造特征與地震

該區位于四川盆地西北部與青藏高原東部邊緣相接地帶，地處成都平原與龍門山脈的過渡地帶，地質構造復雜。該區抗震設防烈度為7度第二組[2]，地震峰值加速度為0.15 g，反射譜特征周期為0.40 s[3]。

1.4 水文地質

區內地下水類型為第四系上層滯水，主要賦存于第四系滑坡堆積物中，勘察區內下伏白堊系泥質粉砂巖為隔水層。水位埋深變化大，含水層較薄，分布面積較小，受季節性影響明顯?；露逊e物滲透性較強，主要受大氣降水補給，大氣降水沿上部土層裂隙下滲，在場地低洼處滲出。

2 滑坡工程地質特征

2.1 滑坡基本特征

該滑坡主滑方向長約13 m，寬約30 m，厚度約2～4 m，主滑方向為140°～145°，滑帶為飽和軟塑粉質黏土，厚度約0.1～0.3 m?；仓猩喜繛榉圪|黏土②層，下部為風化帶泥質粉砂巖，該滑坡屬于小型牽引式滑坡，正處于滑動階段?；虑熬墦鯄ξ灰泼黠@，坡腳地下水出露，坡面格構梁被拉裂破壞。該滑坡后緣張拉裂縫平面上呈圈椅狀（圖1），走向約NE40°，后緣直立，垂直位移1.2～1.5 m，水平位移0.3～0.5m；滑體東北側張拉裂縫處，滑面擦痕明顯（圖2）?；w前緣剪切裂縫發育；裂縫L1（圖3）走向近123°，水平位移2～4 cm，未見垂直位移；裂縫L2（圖4）走向近170°，水平位移3～5 cm，垂直位移約2～4 cm。該滑坡中上部兩側剪切裂隙（縫）多與滑動方向平行。

圖1 后緣張拉裂縫

圖2 滑面擦痕

圖3 裂縫L1

圖4 裂縫L2

2.2 滑坡成因分析

2.2.1 地質外因

滑坡體地處近南北走向的低山山脊的西南部斜坡，西側相對平緩，滑坡體坡面向南傾斜，人工邊坡坡度約35°～50°，前緣直立；截水溝以由東向西過穿過坡體上部張裂縫（隙）發育區，滑坡區東側截水溝水流流向由東向西，水溝滑體范圍內裂縫發育。致使東側地表水順滑坡后緣張拉裂縫流入滑動帶，使滑帶土體抗剪強度大幅降低，為滑坡發展提供了條件。

2.2.2 地質內因

滑坡體內巖土體（粉質黏土、粉砂質泥巖及強風化泥質粉砂巖）遇水軟化，抗剪強度降低，而坡體內粉質黏土隨含水量增加，自重增加而黏聚力降低，使滑體下滑力增加而抗滑力降低；而下伏基巖透水性差，形成了一個相對阻水層，使滑坡體滑面抗剪強度降低，為滑坡體形成提供了有利條件[4]。

2.2.3 人類工程活動

由于邊坡坡腳部位開挖土石方，短期內形成了高1.0～8.0 m、長約70.0 m的臨空面；人工邊坡坡度大于基巖地面的自然坡度，且黏性土和基巖的接觸面在人工邊坡坡面出露，使黏土層在坡面出露處的抗滑土壓力驟減為零，改變了臨空面狀況及斜坡體內的原始應力分布，破壞了坡體原始應力平衡狀態[5]。隨著坡體應力重新調整，在坡腳處形成應力集中，從而加速了斜坡下部坡體變形。在斜坡前緣產生蠕動變形，使坡體自上而下受到牽引，同時坡頂截水溝流經滑坡體，坡面未采取封閉處理，使大氣降水大量滲入坡體及滑動帶，導致坡體下滑力增加，而滑帶抗滑力降低，而使坡體產生滑動。

2.3 滑坡穩定性評價

2.3.1 參數選取

根據室內土工試驗統計結果、滑坡的發展過程和形成機制以及局部及整體穩定性的表現狀態，結合同類工程經驗建議滑坡面（帶）土的抗剪強度指標，采用天然狀態下：重度γ=20.0 kN/m3，內摩擦角φ=8.0°，黏聚力c=10.0 kPa；飽和狀態下：γ=21.0 kN/m3，內摩擦角φ=6.0°，黏聚力c=7.0 kPa。

2.3.2 計算模型

根據《建筑邊坡工程技術規范》[6]判定該土質邊坡安全等級為二級，永久邊坡穩定安全系數Fst=1.30。鑒于該滑坡滑面（帶）大部分位于泥質粉砂巖風化帶與上部黏土層接觸面附近，同時結合該類地質條件的已有滑坡經驗，穩定性驗算時可按折線型滑坡計算。在主滑方向上選取三條具有代表性的剖面（如圖5、圖6、圖7所示）進行穩定性驗算。

圖5 計算剖面圖1-1’

圖6 計算剖面圖2-2’

圖7 計算剖面圖3-3’

2.3.3 穩定性計算結果及評價

根據滑坡穩定系數計算結果（表1）及《建筑邊坡工程技術規范》[6]相關規定，該邊坡在天然狀態下穩定系數Fs=0.68～1.25，處于不穩定～基本穩定狀態；在飽和狀態下穩定系數Fs=0.48～0.87，處于不穩定狀態。

表1 穩定性計算結果及穩定狀態

同時根據現場調查，該滑坡體上部主要為硬塑粉質黏土，網狀裂隙極其發育，為地表水體的下滲提供了通道。同時，滑動面（帶）位于粉質黏土與風化帶泥質粉砂巖的接觸面上部約0.20 m～0.40 m，粉質黏土及強風化粉砂質泥巖遇水軟化強烈，抗剪強度降低，而下伏基巖透水性差，形成了一個相對阻水層，使滑坡體滑面抗剪強度降低，為滑坡體形成提供了有利條件。

隨著大氣降水下滲，對滑坡的巖土體起加載作用，增大土體容重，產生靜水壓力；由于坡腳人工邊坡近于直立，坡體內應力重新調整，在坡腳處應力集中，最大主應力方向近于水平，下滑力增加；此外地表水與大氣降水沿裂隙或裂縫下滲到滑坡體中，由于土體含水量的增加，必將軟化土體，泥化軟化滑動面（帶），加之粘土礦物的水化作用導致巖土體粘聚力降低，甚至消失，致使滑動面（帶）抗剪強度降低。綜上所述，該滑坡體處于不穩定狀態[7]。

3 防治建議

3.1 上部卸荷及支擋措施

對滑坡體上部主滑段已松動土體進行卸荷處理，以減少坡體的下滑力而阻止坡體繼續下滑；卸荷開挖應先上后下、先高后低、均勻減重，開挖后的坡面應及時防護及排水處理，開挖土體應及時運出，不得對臨近邊坡形成堆載；卸荷處理后，建議在坡腳處設置仰斜式擋土墻支護，擋墻設計應同時滿足抗滑移和抗傾覆穩定驗算。

3.2 截排水措施

對場地內截水溝進行改道，嚴禁截水溝經過滑坡區，建議截水溝設置在滑體周邊5m以外；平整夯實滑坡坡面，夯實坡體內的裂縫，封閉坡面防止地表水滲入坡體；同時在抗滑段坡體合理設置應急排水孔。

3.3 監測措施

施工期間應設置檢測設施，及時掌握滑坡體的滑動情況，做到及時避險。

4 結論

（1）在飽和狀態條件下，當有大量地表水下滲的坡體內或雨季持續高強度降雨情況，該滑坡將繼續滑動變形，并最終導致滑坡失穩破壞。

（2）該滑坡從形成機理上看為牽引式滑坡，從變形分析屬于蠕滑-拉裂式滑坡。

（3）該滑坡體變形破壞的生產是以滑坡巖土體的物理力學性質、特殊地形地貌條件以及人工開挖為主導因素，大氣急劇降水的下滲為誘發，以上因素分別或共同作用的結果。

（4）根據該滑坡處于滑動階段，故應對其進行及時治理。