恩施某滑坡的成因及稳定性分析*1

汪旭涛 吴建超 胡凯峰

(中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室)，武汉 430071)

恩施某滑坡的成因及稳定性分析*1

汪旭涛 吴建超 胡凯峰

(中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室)，武汉 430071)

基于恩施境内一水库滑坡体的地质构造、工程地质、水文地质及滑坡特征，从地质环境角度分析该滑坡体的形成机制，并在此基础上对该滑坡体的稳定性进行了定性和定量分析，从本源上确定了滑坡体稳定性的特征，为后期治理提供依据。

滑坡;地质环境;形成机制;稳定性;定量分析

1 引言

滑坡体位于恩施境内清江坡岸，水库系筑坝蓄水而成，坝址区地质环境复杂，库区两岸发育不良地质体三十余个。该滑坡方量大且距坝址较近，对水库运行安全存在较大的潜在危害。

本文以该滑坡作为工程实例，在充分了解区域地质构造条件、场地工程地质条件、自然地理环境和滑坡体基本特征的前提下，分析总结滑坡形成的机制，并进行定性和定量的综合分析，确定滑坡体的稳定性。

2 滑坡体现状

该滑坡体平面上呈长三角形，其两侧围椅状地形明显。坡体平面面积约120×104m2，体积约5 800×104m2，前缘高程约 630 m，后缘高程约950 m。顺清江河长度为460～850 m，垂直清江河长度为1 800～2 027 m。坡体整体较缓，平均坡度为9°，坡体表层发育一系列顺滑动方向的沟渠，大部分沟渠沟底已被流水冲刷见基岩。

3 滑坡体地质特征

3.1 地质构造条件

滑坡体为典型山区峡谷地貌特征，位于扬子准地台中的八面山褶皱带黔江隆褶束中的利川台褶束中，无区域性大断裂通过，小规模断层亦较少发育。库区岩体中以北东组和北西组裂隙最为发育，大多数裂隙与岸坡斜交。

3.2 水文地质条件

滑坡区冲沟发育，共计8条冲沟，沟间距100～200 m左右，均常年有水，主要沿地表流向清江，部分渗入滑体。另外，滑坡区见42处泉水出露点，主要为孔隙水，均为常年性泉水，流量0.5～10 L/S，最大流量60 L/S。

地下水主要为岩溶洞穴水，水量丰富，埋深5.6～19.8 m。岩溶洞穴水部分顺冲沟流入清江，部分沿土体进入滑坡体。岩溶水是滑体中地下水的主要补给源，地下水顺滑体中的碎块石层运移后经滑坡中的上部泉水排入冲沟，经前缘泉水流入清江。

3.3 工程地质条件

3.3.1 滑体

该滑坡体物质有一定成层性，从上到下可分为:1)粘土夹碎石、块石层，位于坡体表层，厚10.4～20.6 m，连续分布;2)碎、块石、大块石夹黄色粘土层，位于滑体中部，厚15.6～25.4 m，连续分布;3)黑色粘土夹碎石、块石层，位于滑体下部，厚8.3～13.5 m，连续分布。

3.3.2 滑床

滑坡前缘滑床基岩已出露，为吴家坪组下部的黑色页岩，地层产状为168°∠10°～13°。滑床基岩面平均倾角9°，滑床面较顺直。

3.3.3 滑带(面)

滑带主要物质成分为灰黑色粉质粘土夹碎石，一般厚1.7～4.13 m，工程性状较差，碎石成分为灰岩及页岩，粒径1～3 cm，呈次磨圆状。

4 滑坡成因

滑坡的形成，是内外因素综合作用的结果［1］，内因主要是滑坡所处的地质环境，外因则主要是大气降水和人类工程活动等作用。

4.1 内因条件

1)河谷深切形成临空面

清江河谷不断下切中形成深切峡谷，形成高陡的临空面，为滑坡提供的滑动空间，同时也为滑坡向前滑动扫清了阻力障碍。

2)后缘陡崖崩塌加载

滑坡后缘为硬质岩构成的陡崖，坡脚为软质岩。这种地质结构使斜坡形成头重脚轻状态，滑坡后缘易发生岩体崩塌，并崩落于滑坡后缘，对滑坡不断的加载，增大了滑坡的下滑力。

3)顺向边坡结构

滑床下伏基岩为顺向坡结构，倾角为10°～15°，为滑坡下滑有利因素，同时也增加了地下水顺坡流动的导向力，进而增加了滑坡的动水推力。

4)易滑软岩层分布

滑坡底部分布有碳质页岩，其强度较低，易产生压缩变形与剪切破坏，属易滑地层，是滑坡形成的良好边界条件和物质基础。

5)水文条件

水的作用是滑坡形成的激发因素。滑坡体地下水十分丰富，一方面增加了土体的重量，提高了势能，改变了土体的应力状态;另一方面地下水的长期作用，浸泡软化了岩土体，降低了抗剪强度，为滑坡的形成提供了有利条件。

4.2 外因条件

人类工程活动也是引起滑坡变形的重要因素之一。滑坡区国道横穿舌状山脊的中部，且开挖部位物质主要为一槽状地形中的崩滑堆积物。公路开挖解除了其地形封闭、无剪出口的条件，致使斜坡应力失去平衡，且汽车动荷载对斜坡稳定性也有影响。

4.3 滑坡的演变

1)岸坡造型准备阶段

地壳抬升，河谷下切，岸坡不断后退，临空面形成。同时后缘大量的崩坡积物堆积于斜坡之上。

2)拉张-剪切阶段

随着坡体上堆积物的大量聚集，积聚的势能愈来愈大，下部的软弱页岩性状不断降低，后缘及周边局部出现拉裂缝，基本处于拉张-剪切变形状态。

3)蠕动变形阶段

随着坡体的持续变形，拉张、剪切裂缝贯通成型，坡体内断续的应力集中区发展演化形成连续的应力集中区，坡体开始产生蠕动变形。

4)滑动解体阶段

在各种内、外因的作用下，坡体的变形逐渐加剧，从蠕滑发展成急剧滑动状态。

5)后期调整阶段

滑坡在第一次的大规模滑动后，内外势能平衡后暂时稳定下来，当前缘堆积的物质被江水带走，滑体又发生一次解体形成下滑体，形成次级滑坡。

5 滑坡稳定性分析

5.1 宏观地质定性分析

该滑坡属早期的堆积体顺基岩面形成的滑坡，滑坡物质主要分布在滑体中前部。滑坡临江地段地表坡度较陡(40°～45°)，中后部平缓(7°～13°)，滑床前缓反翘。因此，滑坡主体位于前部，后部推力相对较小。

坡体冲沟发育，岩土透水性强，有利于地表、地下水的排泄，地表未见近期变形迹象。

综上所述，该滑体地形及结构条件、稳定条件较好，下滑的潜能不大，主要不利之处在于前缘的坡度较陡和覆盖物质较厚，存在局部逐渐失稳的条件，但不会构成整体快速失稳。

5.2 理论定量计算

5.2.1 计算参数

本次滑坡稳定性计算采用传递系数法［2］，其稳定性系数为:

式中，Pi为第 i块滑体剩余推力;Pi－1为第i－1块滑体剩余推力;Wi为垂直荷载，包括土条自重(自重为两部分:地下水位以上用湿容重计算，设为Wi1;地下水位以下用饱和容重计算，设为Wi2)和其上部的建筑荷载;Qi为水平荷载，包括水平孔隙水压力和其它水平荷载，向剪切面的出口方向为正;Ui为剪切面上的孔隙水压力的合力，与剪切面正交;c'、φ'为剪切面抗剪强度(有效应力指标);Li为土条底面长度;αi为土条底面倾角;K为安全系数，求解K的条件是Pn=0。

通过反演分析、室内试验成果，结合工程实践经验进行综合分析判断选取滑带土抗剪强度参数:水上 C=5 kPa、Φ =15°;水下 C=5 kPa、Φ =13°。

5.2.2 计算工况

根据库水位的变化情况，选取如下计算工况:

1)天然状态下，考虑地下水位;

2)库水位710 m+自重，考虑地下水位;

3)库水位745.6 m+自重，考虑地下水位。

其计算剖面如图1所示。

5.2.3 计算结果

通过计算，可得知三种工况下的稳定性系数(表1)。

图1 滑坡计算简图Fig.1 Calculation diagram of landslide

表1 滑坡稳定性计算结果Tab.1 Calculation results of landslide’s stability

根据相关规定，本滑坡危害程度为Ⅰ级，抗滑稳定安全系数Fst=1.20［3］。滑坡稳定性状态按稳定系数分四级:K ＜1.00不稳定，1.00＜K≤1.05欠稳定，1.05 ＜K≤Fst基本稳定，K≥Fst稳定。因此，该滑坡在三种工况下均处于基本稳定状态。

5.3 滑坡稳定性综合分析

该滑坡整体处于基本稳定状态，其前缘局部存在变形失稳的可能，易发生牵引式坍塌，影响岸坡的局部稳定，但发生整体失稳的可能性不大。

6 结论

1)对边坡稳定性的研究不能剥离其所处的地质环境来单独分析，需要从地质构造、工程地质、水文地质等地质条件综合分析才能得到较为合理的结论;

2)只有充分了解滑坡体所处的地质环境，才能更深入地揭示滑坡的成因，把握其演化历史，准确地判断滑坡的性质;

3)边坡稳定性分析可通过宏观地质定性分析和理论计算两者相结合的方式，相互验证;

4)该滑坡处于基本稳定状态，其前缘局部存在变形失稳的可能，发生整体失稳的可能性不大。

1 徐邦栋.滑坡分析与防治［M］.北京:中国铁道出版社，2001.

2 赵广春，等.传递系数法在滑坡稳定性评价中的几个问题探讨［J］.地球与环境，2005，(S1):7－11.

3 中华人民共和国国土资源部.滑坡防治工程勘查规范［DZ/T0218—2006］［S］.2006.

CAUSE AND STABILITY ANALYSIS ON A TYPICAL LANDSLIDE IN ENSHI DISTRICT

Wang Xutao，Wu Jianchao and Hu Kaifeng
(Key Laboratory of Earthquake Geodesy，Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071)

On the basis of the geological structure of the reservoir landslide，landslide engineering geology and hydrological geology，we analyze the formation mechanism of the landslide in-depth from the perspective of geological environment.On this basis，the qualitative and quantitative analysis are obtained through the stability of the landslide，and the characteristics of the landslide’s stability are ensured from the source.It would provide reliable basis for later management.

landslide;geological environment;formation mechanism;stability;quantitative analysis

P642.22

A

1671-5942(2013)Supp.(Ⅰ)-0140-03

2013-03-25

汪旭涛，男，1982年生，工程师，主要从事岩土工程监测及稳定性评价方面的研究工作.E－mail:309344453@qq.com