湘西南山區(qū)邊坡滑坡地質(zhì)災(zāi)害特征及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

吳湘炬，王紫隆，劉 云，李 凱

（1.懷化市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，湖南 懷化 418000；2.湖南恒炬勘查有限公司，湖南 懷化 418000）

涼水井滑坡位于湘西南山區(qū)，滑坡區(qū)以分布板溪群板巖類地層為主，且地質(zhì)構(gòu)造不甚發(fā)育，但在對(duì)原有地面進(jìn)行擴(kuò)建時(shí)，引發(fā)了大型滑坡地質(zhì)災(zāi)害，導(dǎo)致該段多年來一直處于中斷狀態(tài)。滑坡發(fā)生以來，該路段僅在滑體上修建了簡(jiǎn)易路面供車輛通行。為恢復(fù)該段建設(shè)，有必要對(duì)該滑坡進(jìn)行了調(diào)查、評(píng)價(jià)，為地面建設(shè)的可行性提供依據(jù)。

涼水井滑坡于2013年8月發(fā)生，總方量約為27.15×104m3，為一個(gè)中型巖質(zhì)滑坡。目前，雖在該滑坡附近無人員居住，不會(huì)造成當(dāng)?shù)厝藛T傷亡，但由于滑坡體前緣仍有車輛通行，且前緣為人工開挖的沖溝，沖溝上游分布有大量的人員、農(nóng)田，滑坡再次活動(dòng)后，有可能造成大量的損失，故有必要對(duì)該滑坡的穩(wěn)定性進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征

滑坡區(qū)地貌屬于構(gòu)造剝蝕低山地貌，滑坡區(qū)內(nèi)地形陡峭，上、下陡，中部相對(duì)平緩，自然坡度25°～35°。最低點(diǎn)位于滑坡前緣沖溝部位，地面高程約513.00m，最高點(diǎn)位于滑坡后緣山脊處，地面高程約835.40m，區(qū)內(nèi)最大高差約322.4m。滑坡區(qū)前緣因削坡修路、采石，開挖呈陡崖狀，坡角近70°，高度在10m～15m?；麦w已下滑，造成道路毀壞、溪溝阻塞，且在溪溝中形成了小型堰塞湖?，F(xiàn)滑坡前緣地形坡度約30°，滑坡后緣山脊部位形成寬度近100m、深約8m～10m的缺口。

滑坡區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，四季分明，嚴(yán)寒、酷暑期短。其主要特征：氣候溫和，三寒明顯，降雨充沛，分布均勻，光能潛力大，冬春日照少，垂直差異不大，階段性氣候明顯。年平均氣溫為16.5℃，以七月份最熱，月平均氣溫在22.45℃，一月份最冷，月平均氣溫在3.65℃。氣溫日照變化具有周期性，境內(nèi)年溫差22.4℃。極端最高氣溫為40.9℃（1971年7月27日和1972年8月27日），極端最低溫度為-10.3℃（1977年1月31日）。

年平均降雨量為1137.4㎜，最大年降雨量為1461.9mm（1998年），最小年降雨量為872.7mm（2001年）。年度降水分配很不均勻，雨量集中在春夏兩季，約占全年雨量的70%，4月～6月降水量占全年的50.0%。

每年平均雪日為8.8天，最多的是1968年達(dá)20天，最少的為近幾年的冬天僅為2天。降雪一般在臘月下旬開始至次年2月下旬?dāng)嘌?/p>

滑坡區(qū)屬沅江水系，主要地表水流為滑坡前緣的西溪，為舞水一級(jí)支流，沅水二級(jí)支流。滑坡前緣河流寬度在40m～60m，流水寬度在10m～15m，水深在1.00m～2.00m，河流縱坡在5‰左右，一般季節(jié)流量在2m3/s～3m3/s，最大流量達(dá)24m3/s，最高洪水位508.00m。該河流為山區(qū)型河流，具暴漲暴落特性。

根據(jù)滑坡區(qū)工程地質(zhì)調(diào)查，滑坡區(qū)地層自上而下為第四系殘坡積層（Qel-dl）粉質(zhì)粘土、碎石土，及板溪群五強(qiáng)溪組第四段（Ptbnw4）砂質(zhì)板巖、粉砂巖。

第四系殘坡積層（Qel+dl）：

（1）粉質(zhì)粘土：棕黃色，稍濕，可塑狀，含5%～25%的角礫，礫徑0.2cm～2.0cm，呈次棱角狀，母巖成分為板巖，干強(qiáng)度及韌性中等，切面較粗糙，無搖振反應(yīng)。推測(cè)厚度約2.0m，廣泛分布于滑坡區(qū)內(nèi)。

（2）碎石土：褐黃色，稍濕，稍密狀，含50%～70%的碎石，礫徑2.0cm～6.0cm，呈次棱角狀，母巖成分為強(qiáng)風(fēng)化板巖，孔隙間由粘性土膠結(jié)，膠結(jié)程度較差。推測(cè)厚度約1m～3.0m，該層位于粉質(zhì)粘土層下部，廣泛分布于滑坡區(qū)內(nèi)。

（3）板溪群五強(qiáng)溪組第四段（Ptbnw4）。

砂質(zhì)板巖夾凝灰質(zhì)板巖：灰綠色，板狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，中厚層狀。凝灰質(zhì)板巖呈褐灰色，薄至中層狀，板狀結(jié)構(gòu)，碎塊狀構(gòu)造。

強(qiáng)風(fēng)化層：褐黃色，節(jié)理、裂隙發(fā)育，呈微張～張開狀，巖體破碎，呈碎塊狀，厚度約3.0m～5.0m；

中風(fēng)化層，褐黃色夾灰綠色，節(jié)理、裂隙較發(fā)育，多呈微張～閉合狀，巖體較完整，厚度8m～10m。

凝灰質(zhì)板巖呈夾層狀分布于砂質(zhì)板巖中。砂質(zhì)板巖單層厚度在30cm～50cm，凝灰質(zhì)板巖單層厚度在10cm～30cm。二者呈互層狀分布，砂質(zhì)板巖屬較硬巖，凝灰質(zhì)板巖屬軟質(zhì)巖。

2 滑坡特征

2.1 平面地質(zhì)特征及滑坡規(guī)模

滑坡區(qū)地貌類型屬構(gòu)造剝蝕低山地貌，地勢(shì)整體北高南低，覆蓋層厚度薄，植被一般發(fā)育，山坡上可見基巖出露。后緣高程835.4m，前緣高程513.0m，相對(duì)高差約322.4m。山坡較陡，坡度一般為25°～35°。前緣修路切坡處呈陡崖狀，坡角達(dá)60°以上?；缕矫嫔铣嗜σ螤?，后緣直至山脊處，形成深度在8-10的缺口，兩側(cè)形成高度在3m～5m的直立陡坎或剪切、拉張裂縫。剖面上呈凸型狀，滑面呈折線形。

前緣寬約300m，后緣寬約100m，平均寬280m，長(zhǎng)約1000m，滑坡體厚8.0m～12.0m，平均厚約10.0m，面積約2.715×104m2，體積約27.15×104m3，滑坡主滑方向220°，滑動(dòng)面為砂質(zhì)板巖中的夾層凝灰質(zhì)板巖，滑坡類型為復(fù)合式（推移及牽引共同作用）中型巖質(zhì)滑坡。

滑坡左、右側(cè)均以裂縫變形消失處為界，后緣以裂縫變形消失處及陡坎微地貌為界，前緣剪出口以坡腳為界，總體來看，整個(gè)滑坡的周界明顯。

2.2 結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 滑體

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)測(cè)繪，該滑坡體主要由第四系殘坡積層粉質(zhì)粘土、碎石土，及強(qiáng)～中風(fēng)化砂質(zhì)板巖組成，坡體上部為少量種植土覆蓋。滑體厚度約8m～12.0m平均厚約10m，厚度變化較大?；麦w斜長(zhǎng)約1000m，平均寬約280m，估算滑體體積約27.15×104m3，屬中型巖質(zhì)滑坡。

2.2.2 滑帶特征

滑帶為砂質(zhì)板巖中的軟弱夾層凝灰質(zhì)板巖。滑面埋深一般10m～12m，厚度一般0.2m～0.5m，因地下水浸泡軟化，強(qiáng)度降低，順層產(chǎn)生位移。

2.2.3 滑床

為中風(fēng)化砂質(zhì)板巖，中至微風(fēng)化，較堅(jiān)硬。巖層產(chǎn)狀220°∠25°，與滑動(dòng)方向一致。

2.3 滑坡變形歷史及特征

通過對(duì)滑坡現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)調(diào)查，綜合分析收集的資料，根據(jù)坡體的變形特征以及地形地貌特征、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造等條件分析，滑坡發(fā)生的主要原因?yàn)閿U(kuò)建X066線涼傘至玉屏公路開挖切坡致坡體穩(wěn)定性變差，同時(shí)大氣降水入滲降低了滑帶的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致滑坡發(fā)生。

根據(jù)調(diào)查和對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦脑L問，該滑坡變形史主要分兩個(gè)階段：

2.3.1 初步變形階段（第一次滑動(dòng)）

2013年8月29日下午，因遇連續(xù)強(qiáng)降雨影響，加之斜坡前緣切坡擴(kuò)建公路而形成高陡臨空面，使坡體原始穩(wěn)定狀態(tài)改變。處于滑坡中部的村民發(fā)現(xiàn)房屋及坡體出現(xiàn)大面積開裂。

2.3.2 加速變形階段（第二次滑動(dòng)）

2013年8月31日凌晨，該滑坡快速下滑，造成滑坡中部民房損毀、前緣道路毀壞，沖溝堵塞，并將修路用的挖掘機(jī)推至滑坡對(duì)面山坡上，高出沖溝底部達(dá)50m左右，堵塞溪溝后形成堰塞湖。

滑坡發(fā)生后，其變形特征如下：

后緣：后緣處于山脊部位。前緣：滑坡發(fā)生后，原擴(kuò)建公路所形成的陡坎全部坍塌，并將巖土體推至沖溝對(duì)面的山坡上，高出原沖溝底部近50m，造成沖溝堵塞，并形成小型堰塞湖，造成上游農(nóng)田和部分居民住房被淹。應(yīng)急搶險(xiǎn)中將沖溝中部分滑坡堆積體清除，降低了堰塞湖水位。邊界：滑坡發(fā)生后，在兩側(cè)邊界部位形成了明顯的邊界線?；w：該滑坡為順向巖質(zhì)滑坡，滑坡體平面面積達(dá)27.15×104m2，受地形坡度、土層厚度、滑體巖體強(qiáng)度、滑帶性質(zhì)等因素的影響，滑體中各部位向下滑動(dòng)的距離不一致。從滑體堆積情況看，滑體前緣、兩側(cè)松散堆積體較多，而在滑體中部巖土體完整性相對(duì)較好，但因各部位滑移速度的差異而導(dǎo)致剪切性裂縫十分發(fā)育，既有縱向裂縫，也有橫向裂縫。主要有3組：第1組，位于坡體中部道路，裂縫長(zhǎng)約4m～6m，最大寬約12cm，可見深度20cm～50cm，為橫向張拉裂縫。第2組，位于后緣頂部，裂縫長(zhǎng)約4.5m，寬約2cm，可見深度15cm～50cm，走向305°，與滑動(dòng)方向垂直，為張拉裂縫。第3組，位于滑坡體右側(cè)，裂縫最大寬約15cm，可見深度50cm～100cm，長(zhǎng)可達(dá)30m，垂直位移差約30cm，為縱向剪切型裂縫。

3 滑坡破壞模式及形成機(jī)制分析

3.1 變形破壞模式分析

根據(jù)滑坡破壞后的表現(xiàn)形式，判定該滑坡為復(fù)合式滑坡。第一次滑動(dòng)為牽引式滑坡，第二次滑動(dòng)為推移式滑坡。第一次滑動(dòng)：滑坡前緣因擴(kuò)建公路而對(duì)邊坡進(jìn)行開挖，形成了高度達(dá)10m～20m的高陡巖質(zhì)邊坡，導(dǎo)致滑坡前緣產(chǎn)生高大臨空面，為滑坡產(chǎn)生提供了空間條件。第二次滑動(dòng)：在第一次滑動(dòng)產(chǎn)生后的前后幾天，該區(qū)域內(nèi)均為陰雨天，且降水時(shí)大時(shí)小，更有利于降水沿新形成的裂隙快速入滲，從而為第二次大規(guī)?；瑒?dòng)提供了誘發(fā)條件。

3.2 形成機(jī)制分析

該滑坡的形成有其內(nèi)在因素和外在因素， 主要包括坡體的物質(zhì)組成、坡體結(jié)構(gòu)特征、暴雨和人類工程活動(dòng)等。坡體物質(zhì)組成及邊坡結(jié)構(gòu)特征是滑坡形成的內(nèi)因，而人類工程活動(dòng)是滑坡形成的外因，降雨是滑坡形成的誘發(fā)因素。

4 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算及評(píng)價(jià)

4.1 計(jì)算工程狀況確定

該滑坡處于山坡上，屬順向巖質(zhì)滑坡，影響滑坡穩(wěn)定的因素主要為降水。故滑坡穩(wěn)定性計(jì)算主要考慮以下工況：①天然狀態(tài)，②暴雨?duì)顟B(tài)。

4.2 計(jì)算指標(biāo)選取

該滑坡為巖質(zhì)滑坡，滑帶為夾于砂質(zhì)板巖中的凝灰質(zhì)板巖，受降水浸泡后，其強(qiáng)度快速降低而形成軟弱夾層?？辈熘袑?duì)該軟弱夾層進(jìn)行了大量的取樣試驗(yàn)。但由于受試樣采取條件和試驗(yàn)方法的限制，試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化較大。故本次計(jì)算采用反演法、試驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)值綜合確定。

4.3 計(jì)算方法的確定

該滑坡為巖質(zhì)滑坡，滑動(dòng)面為巖層面。但由于滑坡規(guī)模大，且滑床為板溪群五強(qiáng)溪組砂質(zhì)板巖、板巖、凝灰質(zhì)板巖，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，巖層面產(chǎn)生撓曲，故在局部地段為園弧形滑動(dòng)，大部分地段為平面型滑動(dòng)。本次按折線型滑動(dòng)面、采用極限平衡法進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。對(duì)暴雨?duì)顩r，計(jì)算時(shí)考慮地下水的浮托力和動(dòng)水壓力的作用。

4.4 計(jì)算結(jié)果及評(píng)價(jià)

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果是：天然狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定性系數(shù)是：1.25，暴雨?duì)顟B(tài)時(shí)穩(wěn)定性系數(shù)是：1.03。通過上述計(jì)算可以看出，該滑坡在天然狀態(tài)下，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)。而在暴雨?duì)顟B(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，安全儲(chǔ)備不足。

5 滑坡防治對(duì)策

從上述定量評(píng)價(jià)可以看出，該滑坡在天然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)，而在暴雨?duì)顟B(tài)下處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。為了確保公路在重新修建后安全運(yùn)行，建議采用如下措施：

應(yīng)保持滑坡體前緣的地形，采用漿砌石的方法，建議將公路向外移，充分利用滑體前緣堆積體作為路基，減少對(duì)滑體前緣的開挖。建議在滑體的不同部位修建截排水溝進(jìn)行截排水，建議對(duì)陡坡地段進(jìn)行放坡，防止再次產(chǎn)生局部小型滑坡而危害到前緣部位公路的安全運(yùn)行。

6 結(jié)語

該滑坡從地質(zhì)環(huán)境條件、發(fā)育特征、形成機(jī)制等分析，均具有湘西南山區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的典型特征，可以為山區(qū)防災(zāi)減災(zāi)研究提供借鑒。該滑坡規(guī)模大，治理費(fèi)用極高，但危害到的人員較小，目前進(jìn)行徹底治理較困難。山體滑坡是山區(qū)公路建設(shè)中常見的地質(zhì)災(zāi)害。有鑒于此，山區(qū)公路在今后的升級(jí)建設(shè)中，一定要提高安全防范意識(shí)，規(guī)范地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估制度，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防和治理的管理，有的放矢，為人民群眾創(chuàng)造一個(gè)安全、舒心的生產(chǎn)、生活環(huán)境。