某地质灾害点成因机制分析与稳定性评价

尹萍，杨柳

（湖南工程职业技术学院，长沙 410151）

研究区属于典型的剥蚀丘陵地貌。区内丘顶浑圆，山顶较平缓。勘查区最高点位于斜坡西北侧的山顶，标高约为92 m，最低点位于勘查区南侧的溪沟，标高约为40 m，相对高差为52 m。山体坡度一般为25°～35°左右，前缘由于切坡建房，局部坡度大于60°。民房分布于滑坡的下方，滑坡坡面由于土体滑动基本无植被，水土流失极为严重，区内未见基岩出露。

研究区内主要地层由新到老主要为第四系滑坡堆积层（Qdel）、残坡积层（Qel+dl）和白垩系下统神皇山组（K1s）。

灾害点由2处滑坡组成，编号为H1、H2，该2处滑坡位于同一山体，最短直线距离仅20 m，如图1所示。

图1 H1、H2滑坡位置关系

1.1 H1滑坡形态特征

滑坡周界以岩土体是否产生变形破坏界定，沿着滑坡体周边分布。根据本次现场勘查，滑坡剪出口位于坡脚处；
右缘以裂缝f1、f2变形消失处为界；
左缘以剪切裂缝f4变形消失处为界；
后缘以拉张裂缝f2、f3变形消失处及近似垂直的滑坡壁为界。整个滑坡的周界较为明显。如图2所示。

图2 H1滑坡全貌及其威胁对象

滑坡主滑方向为139°。滑坡由于滑动，在后缘形成近似垂直的滑坡壁，整体下挫最大高度达7 m，平面呈圈椅状形态，纵向剖面为前缘陡、中部缓和后缘陡。前缘剪出口高程46～48 m，后缘高程为70～76 m，相对高差28～30 m，剪出口至后缘滑体水平长度约为40 m，斜坡长度约50 m，坡度为30°～40°。前缘宽度约85 m，后缘宽约30 m，面积约2500 m2，滑体平均厚度9.0 m，滑坡体积22500 m3，属小型浅层牵引式土质滑坡。

1.2 H1滑坡变形特征

滑坡变形迹象较为明显，表现为后缘出现多条拉张裂缝，其中f1长约20.0 m，宽0.1～0.4 m，可见深度0.05～0.50 m，造成斜坡后缘整体下挫达1.5 m，斜坡前缘发生小规模滑塌，滑塌面积约30 m2，滑塌体积约60 m3，直接经济损失0.5万元。随后相关负责部门在该处地灾点设立地质灾害警示牌及建立了紧急避险机制。该滑坡每逢暴雨或持续降雨时，滑坡均存在不同程度的变形，前缘垮塌方量5～20 m3不等。受长时间暴雨影响，滑坡前缘产生大面积的滑塌，如图3所示，滑塌面积约1000 m2，滑塌体积约3000 m3，滑塌区顶部外围伴生弧形裂缝f1，如图4所示，在后缘形成近似垂直的滑坡壁，整体下挫最大高度达6.5 m，下滑的土体毁房1间，冲毁下方挡墙约10 m，造成直接经济损失5万元。

图3 前缘大规模滑塌

图4 后缘弧状裂缝f1

1.3 H1滑坡物质结构特征

滑体土主要物质成分由滑坡堆积粉质黏土和残坡积粉质黏土组成。其中粉质黏土（Qdel）主要由滑坡下滑土体堆积而成，黄褐色、红褐色，可塑-硬塑。主要分布于滑坡中前缘，揭露厚度3.5～6.5 m。残坡积粉质黏土（Qel+dl）为残坡积成因，红褐色，硬塑，无摇震反应，刀切面稍光滑，韧性及干强度中等，不均匀含5%～25%的砾石，砾石粒径2～35 mm，砾石成分主要为灰岩，呈棱角状。勘查区内广泛分布，揭露厚度2.1～7.8 m。滑床主要由残坡积粉质黏土及白垩系下统神皇山组（K1s）砾岩组成，红褐色，原岩结构构造已基本破坏，原岩残余结构仍清晰可辨，岩芯多呈硬土状，少量呈砂砾状。勘查区内广泛分布，揭露厚度1.3～9.9 m。中风化砾岩呈灰白色，中细粒砾状结构，钙质胶结，部分矿物成分已风化变质，砾石成分为灰岩，节理裂隙较发育，柱状岩芯，锤击声脆，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅲ级，RQD（岩石质量指标）一般为70～85。

1.4 H2滑坡形态特征

滑坡周界以岩土体是否产生变形破坏界定，其沿滑坡体周边分布。根据本次勘查，滑坡剪出口位于坡脚处；
右缘以剪切裂缝f7变形消失处为界；
左缘以拉张-剪切裂缝f5变形消失处及微地貌陡坎为界；
后缘以拉张裂缝f5、f6变形消失处及近似垂直的滑坡壁为界，整个滑坡周界较明显。

滑坡的主滑方向为91°。滑坡由于滑动，在后缘形成近似垂直的滑坡壁，整体下挫最大高度达5.3 m，平面呈圈椅状形态，纵向剖面形态为前缘陡、中部缓和后缘陡。其中前缘剪出口高程48 m，后缘高程为67～68 m，相对高差19～20 m，剪出口至后缘滑体水平长度约为25 m，斜坡长度约30 m，坡度30°～40°，局部达60°以上。前缘宽度约40 m，后缘宽约20 m，面积约1000 m2，滑体平均厚度7.0 m，滑坡体积7000 m3，灾害类型为小型浅层牵引式土质滑坡。

1.5 H2滑坡变形特征

滑坡发生明显变形，后缘出现多条拉张裂缝，其中f5长约15.0 m，宽0.1～0.45 m，可见深度0.10～0.50 m，造成斜坡后缘整体下挫达1.2 m，斜坡前缘发生小规模滑塌，滑塌面积约20 m2，滑塌体积约50 m3，直接经济损失0.5万元。此后滑坡每逢暴雨或持续降雨，坡体上均出现不同程度的变形，表现在局部位置有土体溜滑现象，垮塌方量2～10 m3不等。每年汛期来临时，长沙县自然资源局、乡镇街道相关部门都要组织人员对其进行巡查。2020年6月，受暴雨影响，滑坡前缘产生大面积的滑塌，滑塌面积约300 m2，滑塌体积约700 m3，滑塌区顶部外围伴生弧形裂缝f5，在后缘形成了垂直的滑坡壁，整体下挫最大高度达5.3 m，如图5所示，下滑的土体掩埋下方的简易挡墙约10 m，如图6所示，并在滑坡后缘形成新的拉张裂缝。

图5 前缘滑塌及挡墙被掩埋

图6 前缘简易挡墙及后缘滑坡壁

1.6 H2滑坡物质结构特征

滑体主要由滑坡堆积粉质黏土和残坡积粉质黏土组成。其中第一层粉质黏土（Qdel）为滑坡堆积成因，主要由滑坡下滑土体堆积而成，黄褐色、红褐色，可塑-硬塑；
第二层粉质黏土（Qel+dl）为残坡积成因，红褐色，硬塑，无摇震反应，刀切面稍光滑，韧性及干强度中等。根据本次勘查，本滑坡经过2次滑移以后，应力已经进行了调整，钻孔中未揭露到滑带，表明滑带尚未形成和贯通，根据理正岩土软件自动搜索，最危险滑动面位于第二层粉质黏土内部。滑床主要由残坡积粉质黏土及白垩系下统神皇山组（K1s）砾岩组成。

根据前面所述，对该处滑坡成因特征综合分析归纳如下。

2.1 地形地貌因素

滑坡区属于剥蚀丘陵地貌。研究区内为丘顶浑圆，山顶较平缓。勘查区最高点位于斜坡西北侧的山顶，标高约为92 m，最低点位于勘查区南侧的溪沟，标高约为40 m，相对高差52 m。山体坡度一般25°～35°左右，前缘由于切坡建房，局部坡度大于60°。民房分布于滑坡的下方，滑坡坡面由于土体滑动基本无植被，水土流失极为严重，由于切坡建房，民居屋后陡坎高度约5～10 m，地形上易于形成滑坡。

2.2 岩性因素

滑坡体主要由第四系滑坡堆积体和残坡积粉质黏土组成，不均匀含5%～25%的砾石，其中岩土体特征为结构松散、大小混杂，凝聚力小，地表水易下渗，土体长时间在干湿循环交替的环境之中，影响到土层的C、φ值。在暴雨季节，地下水的作用之下使滑体的重度增加，易在黏土内部形成软弱滑带，容易形成滑坡。

2.3 降雨因素

降雨过程会大大增加滑体岩土的自重，增大孔隙水压力，使处于极限平衡的坡体产生滑动；
其次就是地下水渗透到滑动面或滑动带上，随即软化了滑动面，降低了抗剪强度，减弱了滑体稳定性，导致坡体变形失稳产生滑移。

2.4 人类工程活动因素

不合理的人类活动是形成滑坡的外在因素。切坡建房是主要的人类工程活动。建房切坡导致前缘形成5～10 m大的临空面，同时切坡也进一步改变斜坡的原始地形地貌景观，对原始斜坡的应力平衡状态产生影响，为滑坡发生变形进一步创造了有利条件。

3.1 计算剖面

滑坡稳定性计算选取计算剖面1-1"～3-3"对滑坡稳定性进行计算。

3.2 计算模型

在不同工况条件下对滑坡进行稳定性定量计算，为滑坡防治提供依据。

按GB/T 38509—2020《滑坡防治设计规范》，滑坡稳定性计算工况、荷载组合及抗滑稳定安全系数见表1。

表1 稳定性计算工况、荷载组合

结合本次勘查结果，滑坡为土质滑坡，因此采用圆弧滑动的方法来进行计算，采用理正岩土软件来自动搜索最危险滑动面。图7为瑞典条分法（圆弧型滑动面）。

图7 瑞典条分法（圆弧型滑动面）

式中：孔隙水压力Nwi=γwhiwLicosαi，即近似等于浸润面以下土体的面积hiwLicosαi乘以水的容重γw，kN/m3。

渗透压力产生的平行滑面分力为

渗透压力产生的垂直滑面分力为

式（1）～（3）中：Wi为第i条块的重量，kN/m；
Ci为第i条块内聚力，kPa；
ϕi为第i条块内摩擦角，°；
Li为第i条块滑动面长度，m；
αi为第i条块滑面倾角，°；
βi为第i条块地下水流向，°；
A为地震加速度（重力加速度g）；
Kf为稳定系数。

若假定有效应力为

式中：ru是孔隙压力比，可表示为

简化公式为

滑坡推力计算公式

对剪切而言

对弯矩而言

式（7）、式（8）中：HS、Hm为推力，kN/m；
KS为设计的安全系数；
Ti为条块重量在滑面切线方向的分力。

3.3 计算结果

滑坡稳定性采用上述公式通过理正岩土软件计算，有关统计结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果统计表

根据GB/T 32864—2016《滑坡防治工程勘查规范》的规定，其判别标准见表3。

表3 滑坡稳定状态划分表

4.1 稳定性评价

由上述计算结果得出如下结论。

（1）天然状况下，H1滑坡体分析结果为稳定状态；
暴雨状况下，滑坡体属于欠稳定-不稳定状态，滑坡可能沿最危险滑带动面局部或整体滑动。因此，滑坡亟需采取工程治理。

（2）天然状况下，H2滑坡体分析结果为稳定状态；
暴雨状况下，滑坡体处于不稳定状态，滑坡可能沿最危险滑带动面局部或整体滑动。因此，滑坡亟需采取工程治理。

4.2 变形发展趋势

滑坡的形成条件主要是受地形地貌、地质构造、地层岩性、降雨与人类活动等综合作用形成，其中人类活动与大气降水是滑坡的诱发因素，斜坡地形为滑坡提供了势能。滑坡的变形发展趋势受人类工程活动影响非常大，无序的工程建设改变岩土体力学结构，不利于滑坡的稳定，将加速滑坡滑动。

滑坡的坡面多处出现拉张及剪切裂缝，雨水极易沿坡面裂缝或松散堆积体直接渗入，大大增加岩土体自重，同时也降低了岩土体的抗剪强度，研究区在雨季雨量充沛时，在短时暴雨时，因勘查区无完善截排水系统，雨水来时不能及时排泄，导致水渗入岩土体引发滑坡发生变形，滑坡可能整体向下滑动，因此H1、H2滑坡治理工作刻不容缓。