桂阳县四里镇岩龙村5组滑坡特征与稳定性分析

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游桂 李鹏飞

湖南省矿产资源调查所 湖南郴州 423000

摘要

本文通过现场调查资料，分析了山体滑坡的特征，对其危害性进行了分析。结合试验数据、工程类比、计算公式等，计算并综合分析了工况下的滑坡稳定性，提出了针对性治理措施建议。


关键词

滑坡；危害性；稳定性；公式；治理工程

正文


1 前言

桂阳县岩龙村5组滑坡（统一编号：431021011144）位于湖南省郴州市桂阳县四里镇岩龙村5组，其中心点坐标为：E112°23′4.30″，N25°55′52.57″。滑坡始发于2022年6月18日，2023年8月2日滑坡再次发生局部滑动。目前滑坡已造成岩龙村5组3间民房不同程度损毁，直接经济损失约60万元，灾情为小型；威胁18户86人、房屋18间，潜在经济损失约1000万元，险情为中型。为确保桂阳县四里镇岩龙村5组滑坡的稳定，保障人民群众的生命财产安全，需对该滑坡地质灾害进行工程治理。

2  滑坡特征及危害性

2.1滑坡边界、规模、形态特征

滑坡平面形态呈半椭圆状，剖面微凸，宽约210m，长约40m，滑体厚度5.6～7.8m，平均厚约6.6m，平面面积约8000m2，体积约5.28×104m3，滑坡规模为小型。滑坡主滑方向为353°，坡面平均坡度约23°。滑体主要为可塑状的粉质粘土，滑床为强风化泥灰岩②。滑坡边界较明显，边界后缘以裂缝f1、f4、f5为界，两侧以裂缝延伸方向为界，前缘剪出口位于居民房屋后陡坎处。

2.2 滑坡体变形特征

滑坡目前处于不稳定状态。至今滑坡体已发育多条拉张裂缝，滑坡变形剧烈，处于加速变形阶段。

2.3 滑坡物质结构特征

根据工程地质测绘及钻探揭露，滑坡物质组成及结构特征为：含碎石粉质黏土①、强风化泥灰岩②和中风化泥灰岩③。

1、滑体土

滑体土主要由含碎石粉质黏土①，其结构特征分述如下：

含碎石粉质黏土①（Q4 el+dl）：黄褐色，含30%碎石，碎石粒径20-40mm，中密，呈棱角状，切面光滑，无光泽反应，无摇震反应，韧性及干强度中等。

2、滑带土

滑带土：滑带位于含碎石粉质黏土①和强风化泥灰岩②交界处，黄色，褐黄色，稍湿-湿，可塑状，揭露厚度0.2-0.3m。

3、滑床

滑床主要为石炭系（C）强风化泥灰岩②和中风化泥灰岩③。

强风化泥灰岩②（C）：黄褐色，泥质结构，中厚层状构造，节理裂隙发育，岩芯多为片状或块状，片状手可折断，块状锤击声哑，属软岩，岩体破碎，岩芯采取率为80%，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

中风化泥灰岩③（C）：黄褐色、青灰色，泥质结构，中厚层状构造，节理裂隙较发育，闭合无填充，岩芯呈短柱状，局部呈柱状，锤击声较清脆，稍难击碎，属较硬岩，岩体较完整，岩芯采取率为90%，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

根据岩层出露情况，岩层产状为95°∠36°。

2.4 危害对象

通过现场调查及本次勘查，该滑坡威胁威胁18户86人、房屋18间，潜在经济损失约1000万元。

 

3  滑坡稳定性计算

3.1 形成机制分析

3.1.1 滑坡形成条件

滑坡的形成是其地质构造、人类工程活动、特殊的岩土体特征和降雨共同作用的结果，其机制作用分析如下。

（1）滑坡形成机制分析

滑坡地貌类型属剥蚀侵蚀丘陵地貌，地势整体南高北低，覆盖层厚度一般，相对高差36m，坡度约为23°。覆盖层主要为残坡积层含碎石粉质黏土(Q4el+dl)①，下伏基岩为石炭系(C)强风化泥灰岩②和中风化泥灰岩③，基岩裂隙稍发育，为相对隔水层，岩层产状95°∠36°，与滑坡主滑方向呈反向关系。

3.1.2 滑坡形成的影响因素

滑坡形成的影响因素包括滑坡的内因和外因两个方面，它们是相互联系，相互补充的，其中内因方面的地质因素包括：地形地貌因素、岩土类型因素、构造因素等；外因方面因素包括：持续强降雨、人类活动。

3.2 破坏模式分析

根据前述滑坡的变形发育史和破坏机制综合分析，滑坡为切坡修路后始发，其变形顺序为：后缘+中部+前缘。滑坡主要成因为修路切坡改变了斜坡的原始地貌，打破了斜坡的初始应力平衡条件，迫使斜坡进行应力调整，在连续强降雨的诱发下发生滑坡，破坏模式为推移式。

3.3 物理力学参数分析与评价及参数取值

3.3.1 物理力学参数分析

1、含碎石粉质黏土 (Q4dl+el)①

根据室内土工试验，含碎石粉质黏土②的物理力学性质见下表3-1。

表3-1   含碎石粉质黏土①岩土力学性质成果统计表    

试验项目

统计

数

试验值

标准差

σ

变异

系数δ

标准值

最小值

最大值

平均值

天然含水量（%）

10

21.0

24.6

22.9 

1.200 

0.051 


天然密度(g/cm3)

10

1.94

2.00

1.97

0.020 

0.010


比重Gs

10

2.71

2.73

2.72

0.010

0.003 


孔隙比e

10

0.661

0.753

0.699

0.034

0.049


塑性指数Ip

10

12.2

14.8

13.88

0.819

0.059


液性指数IL

10

0.07

0.22

0.144

0.049

0.344


压缩系数a1-2(MPa-1)

10

0.2

0.26

0.228

0.020

0.090


压缩模量Es(MPa)

10

6.66

8.33

7.497

0.537

0.072


凝聚力C（kPa）

10

33.0

41.0

37.3 

2.700

0.072 

35.7

内摩擦角φ（度）

10

18.5

23.1 

21.2

1.400

0.068 

20.3

2、滑带土①-1

位于岩土层交界处，主要成分为粉质黏土，根据室内土工试验，滑带土的物理力学性质见下表3-2。

表3-2   滑带土岩土力学性质成果统计表    

试 验 项 目

单

位

统计

数

试    验    值

标准差

σ

变异

系数δ

标准值

最小值

最大值

平均值

含 水 量   ω

%

6

31.10

36.40

32.88

1.876

0.057


天然密度   ρ

g/cm3

6

1.76

1.82

1.80

0.021

0.011


比    重   Gs


6

2.710

2.730

2.718

0.008

0.003


孔 隙 比   e


6

0.95

1.11

1.01

0.053

0.052


塑性指数   Ip


6

12.2

14.1

13.0

0.644

0.049


液性指数   IL


6

0.79

0.93

0.86

0.050

0.058


压缩系数  a1-2

(Mpa)-1

6

0.53

0.71

0.61

0.067

0.110


压缩模量   Es

Mpa

6

2.97

3.74

3.33

0.287

0.086


天然残剪

内摩擦角 （φ）

°

6

18.5

19.7

18.2

1.295

0.121

17.5

凝 聚 力   C

kPa

6

11

16

12.8

1.941

0.151

13.0

饱和残剪

内摩擦角 （φ）

°

6

13.5

16.3

15.2

0.87

0.07

14.7

凝 聚 力   C

kPa

6

11.8

13.2

12.5

1.86

0.13

12.2

3、强风化泥灰岩②（C）、中风化泥灰岩（C）③

根据室内土工试验，强风化泥灰岩②、中风化泥灰岩③的物理力学性质见下表3-3。

表3-3 岩石力学性质统计表  

统计指标

试验项目

岩层

统计数

试验值

标准差

σ

变异系数δ

标准值

最小值

最大值

平均值

天然抗压强度(MPa)

强风化泥灰岩②

10

3.56

10.50

6.50

2.16

0.33

5.05

饱和抗压强度(MPa)

中风化泥灰岩③

6

37.3

47.7

42.18

3.99

0.09

38.89

3.3.2 物理力学参数评价

根据土工实验、工程类比及参考地区经验来综合确定滑面抗剪强度指标。滑坡现状处于塑性变形阶段，滑面抗剪强度指标应根据室内试验、反演分析及参考地区经验等来综合确定。

1、室内试验

滑体土、滑带土测试指标包括干、湿密度，含水量，压缩系数，液限，塑限，天然、饱和状态C、Φ值等。本滑坡曾经滑动过，因此，滑带土采用残余抗剪强度。

2、现场试验

本次勘查进行了12次标贯试验。在含碎石粉质黏土①、强风化泥灰岩②进行了标准贯入试验。

3、反演分析

受试样和试验条件的限制，滑带土试验数据通常很离散，需要进行分析计算来确定。

3.3.3 参数的综合取值

滑坡稳定性分析滑面抗剪强度指标C、Φ值及其它物理力学指标的选取需要根据室内试验、反演分析及参考地区经验综合确定。

3.4.4 敏感性分析

影响滑坡体稳定性的主要因素包括滑带抗剪强度参数（C、φ值）、滑体饱水情况及滑体容重的变化、后缘裂隙水头高度等，其中，滑体容重的确定主要根据土工试验，其取值相对较准确，而C、φ值的取值中影响因素较复杂，因此，本次勘查主要以C、φ值作分析，研究其对滑坡稳定性的作用。

3.4 稳定性计算结果

3.4.1 计算剖面

本次勘查，在滑坡上均布置5个纵剖面，选取1-1’、2-2’作为稳定性分析计算剖面。

3.4.2 计算工况

滑坡稳定性计算及滑坡推力计算，其目的是为滑坡在不同工况条件下的稳定性评价

及滑坡防治提供设计依据。计算荷载考虑滑体自重、地表荷载、暴雨、动荷载、地震等因素。

1、自重：滑体自重，作用在条块上的作用力。

现状工况下，地下水位以上采用天然重度，地下水位以下采用饱和重度。

暴雨工况下，按《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016），暴雨时应考虑降雨入渗对滑坡体自重的影响，降雨入渗范围内按饱和重度计算，降雨入渗范围以下及地下水位以上仍采用天然重度，降雨入渗深度视当地暴雨强度、土体入渗系数和渗透系数确定。中风化泥灰岩自重工况和暴雨工况下，均取天然重度。

2、地表荷载：本滑坡未见大的堆载及荷载，可不考虑地表荷载作用。

3、水压力：勘查期间有稳定地下水位，所以分析计算滑坡稳定性时，考虑动水压力和浮托力的影响。

4、地震荷载：根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），地震烈度为6度时，可不计入地震力，因此本次滑坡稳定性计算未考虑地震水平荷载。

按《滑坡防治设计规范》（GB/T38509-2020），滑坡治理根据其危害对象程度及潜在经济损失，滑坡稳定性计算工况、荷载组合及抗滑稳定安全系数如表3-4：

表3-4   稳定性计算工况、荷载组合

工况组合编号

荷载组合内容

防治工程等级

抗滑稳定安全系数Ks

工况1

自重

二级

1.25

工况2

自重+暴雨

1.20

3.4.3 计算结果

滑坡剖面稳定系数见表3-5。

表3-5 滑坡稳定性计算结果表   

剖面编号

工况

滑坡稳定系数

评价结果

安全系数

设计下滑力(kN/m)

1-1’

1（正常工况）

1.129

基本稳定

1.25

168.33

2（非正常工况Ⅰ）

0.948

不稳定

1.20

371.10

2-2’

1（正常工况）

1.172

稳定

1.25

103.61

2（非正常工况Ⅰ）

0.984

不稳定

1.20

301.92

3-3’

1（正常工况）

1.148

基本稳定

1.25

143.85

2（非正常工况Ⅰ）

0.963

不稳定

1.20

351.79

4-4’

1（正常工况）

1.191

稳定

1.25

87.69

2（非正常工况Ⅰ）

0.996

不稳定

1.20

323.24

5-5’

1（正常工况）

1.170

稳定

1.25

59.04

2（非正常工况Ⅰ）

0.997

不稳定

1.20

158.27

根据《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T 32864-2016）的规定，其判别标准见表3-6。

表3-6     滑坡稳定状态划分表            

滑坡稳定系数Fs

F＜1.00

1.00≤F＜1.05

1.05≤F＜1.15

F≥1.15

滑坡稳定状态

不稳定

欠稳定

基本稳定

稳定

注：Fst为滑坡稳定性安全系数

 

4  滑坡稳定性评价及发展趋势分析

4.1 稳定性评价

通过对桂阳县岩龙村5组滑坡稳定性分析及计算，并综合考虑滑区实际变形特征，以及参考类似滑坡灾害特征，该滑坡体在自重工况下，处于基本稳定-稳定状态，在暴雨工况下，处于不稳定状态，稳定性计算结果与现状变形特征较为吻合。

4.2 变形发展趋势分析

滑坡始发于2022年，2022年6月18日经历了多次短时强降雨后发生局部滑动，2023年8月2日滑坡再次发生局部滑动，目前，滑坡变形剧烈，处于加速变形阶段。为了保证桂阳县岩龙村5组村民生命财产安全，必须对该滑坡进行治理。

5  结论

（1）本文通过描述崩塌地质灾害基本特征及诱发因素，分析其形成机制，综合各测量数据和公式计算，确定桂阳县四里镇岩龙村5组滑坡体在自重工况下，处于基本稳定-稳定状态，在暴雨工况下，处于不稳定状态。 

（2）实施工程治理能有效地保护好人员安全及建筑物，体现了“以人为本”和“构建和谐社会”的核心内容，环境效益十分突出，社会效益巨大。

作者简介：游桂（1988.7），男，湖南省郴州市，助理工程师，大专，主要研究水工环地质、地质灾害防治等工作。

 


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