云南镇雄县某滑坡变形特征分析及治理研究

刘启玉，保光琼，方中有，许汉华，李艳林，张小亮

(中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，云南 昆明 650051)

1 研究区概况

云南镇雄县某滑坡(BW1)位于凤翅山西麓，紧邻环城北路。BW1由南至北纵向延伸约 280 m，东西横向延伸约 105 m。主坡向朝西(局部西南)，坡高约 60 m，坡度介于40～45°，坡脚外侧北段为环城北路(坡体多为台阶状梯田，梯田宽度1.5～3.0 m，台阶高差约1.0～2.2 m)。整体现状不稳定，局部坡体表层破碎，有崩滑迹象。坡体中部于20世纪90年代发生小范围浅部塌滑，目前滑坡体尚属不稳定(局部欠稳定)状态，塌滑区局部依然有碎石坍落。

该滑坡的存在影响了当地村民的生存环境。为确保斜坡长期稳定，避免地质灾害的发生、发展，确保该地区的人员及财产安全，需对该斜坡进行综合研究和治理。

2 自然环境

2.1 气象、水文及地貌

研究区位于镇雄县，属亚热带高原型山地季风气候，冬季低温阴雨连绵，夏季雨水充沛，年平均气温 11.3 ℃，年降雨量688.9～1 427.7 mm，平均 914.6 mm。镇雄县属金沙江水系，研究区内地表水不发育，无大的地表水体。场地北部约 450 m 发育有1条季节性冲沟，冲沟沟头处较窄，沟口处宽约8～10 m，沟长约 300 m，上部略陡，约25～30°，下部坡度变缓介于10～15°，两岸斜坡发育较对称，约30～45°。

场地周边未发现泉点、地下暗河、机井等，经调查，场地内地下水埋藏较深。

研究区所在区域以构造剥蚀高中山地貌为主。区域内出露基岩为粉砂岩。地质构造较发育，区内山势走向基本与地质构造相协调。自然地形坡度一般为25～45°。

研究区属构造剥蚀高中山地貌，地形标高介于 1 675～1 750 m，相对高差约 75 m,地势为东高西低。整体属于二面坡(西面及西南面)，研究区中部滑坡地带地形高差及坡度较大，一般坡度约40～45°，滑坡两侧坡度较缓，坡度在25～35°之间，地形坡度以大于25°为主。缓坡地段由于农业耕作、人类工程活动形成高度< 10 m 近直立的陡坎，整体地形地貌复杂。

2.2 地层岩性

根据收集地质资料，研究区主要分布有第四系耕土、人工填土、滑坡堆积碎石土、坡积层碎石土、含砾粉质粘土；基岩为三叠系下统飞仙关组(T1f)粉砂岩。地层自上(新)而下(老)概况为：

碎石土(③层)：主要由强-中风化砂岩碎石土组成，棱角状，碎石粒径一般为5～10 cm，大者可达12～15 cm，夹块石，充填少量砂及黏性土，稍密，稍湿，主要分布于BW1中下部，堆积于坡脚的部分在坡脚场平时已被清除，仅坡体上还剩余薄层。

含砾粉质粘土(④2层)：褐黄色，硬塑状态，稍湿，切面粗糙，无光泽，含角砾30%左右，角砾成分为强-中风化砂岩，粒径0.5～2.0 cm，无摇振反应，干强度及韧性中等，成因主要为坡积，主要分布于滑坡坡脚附近。

5)三叠系下统飞仙关组(T1f)。粉砂岩(⑤1层)：青灰色、褐色，强风化，节理裂隙发育，细粒结构，中厚层-厚层状构造，岩芯呈3～6 cm 碎块状，少量呈5～8 cm 短柱状，岩芯采取率为80%，RQD为0。岩体完整程度为破碎-极破碎，表明该层岩体基本质量等级为Ⅴ～Ⅳ级。

粉砂岩(⑤2层)：青灰色、褐色，中等风化，节理裂隙发育，细粒结构，中厚层-厚层状构造，岩芯呈8～20 cm 短柱状，少量呈30～40 cm 柱状，少量碎块状。岩芯采取率为80%，RQD为50%～60%。岩体完整程度为较破碎-较完整，表明该层岩体基本质量等级为Ⅱ～Ⅲ级。

2.3 地质构造

研究区所在区域位于川滇经向构造带与新川黔经向构造带之间，区域内褶曲多为短轴和穹状褶曲。研究区附近发育的主要断层为诸宗断层、红岩断层、雨河断层、瓦房断层及镇雄断层。区域内构造比较发育，构造形迹总体走向北东-南西向，区域地质构造复杂。

镇雄县抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为 0.05 g，所属设计地震分组为第一组，区域地壳处于稳定区。

3 滑坡基本特征及变形发展趋势

3.1 滑坡BW1边界、形态特征、规模

滑坡BW1地质灾害位于县城东侧斜坡上的斜坡地带，根据工程地质测绘、地形地貌条件结合滑坡变形迹象确定滑坡周界(图1)。

图1 滑坡区地质平面Fig.1 Geological place of landslide area

后边界：滑坡后缘位于坡顶，地形陡缓交界位置，地形标高 1 745～1 747 m 一带，主要变形迹象为广场南侧直立的陡坎。

前边界：滑坡前缘位于斜坡坡脚一带，地形标高 1 680.5～1 684.5 m，变形迹象主要为坡脚的局部塌滑。

南侧边界：自然斜坡形态与人工改造斜坡变形处。

北侧边界：自然斜坡形态与人工改造斜坡变形处。

坡体上坡度较陡，表层局部有滑移迹象。

3.2 滑坡地表变形迹象

滑坡地表变形迹象主要位于斜坡坡脚及坡顶附近，主要表现为滑坡中部形成的T1号坍滑体，及坡面上发育程度不同的浅表层滑移变形形成的小错坎；且坡顶靠北侧发育多个向外凸出的陡坎，既有东西向连续分布及分布不连续高度不等的错坎，初步分析为浅表部蠕滑形成，其后经过人为的改造形成现状。

3.3 地层岩性与潜在不利结构面

3.4 滑坡变形危害

根据滑坡现状形态特征，现场走访调查和研究分析，目前斜坡现状整体相对稳定，斜坡堆积体处于蠕划变形阶段，并产生局部塌滑变形，潜在滑动面(带)尚未贯通。随着潜在滑动面(带)逐渐贯通扩展，在外界不利因素(如强降雨或地震)的作用下，滑坡局部滑动变形将发展扩大，可能形成整体滑移，直接威胁斜坡下部的道路、行人的生命财产安全。

4 滑坡稳定性分析与评价

4.1 滑坡变形成因分析

研究区滑坡的发育，与脆弱的地质环境条件、人类工程活动及降雨密切相关。本文对影响斜坡稳定的因素分析如下。

1)地形地貌因素：斜坡地形地貌特征较为明显，最大相对高差可达 60 m(图2)，地形坡度较陡，但前缘具备临空条件。斜坡区地势东高西低，BW1地形坡度为40～45°。地形地貌条件组合不利，致使斜坡组成物质具有较大的重力势能差，为坡体物质的滑移提供了动力。

图2 3-3′边坡地质剖面Fig.2 Geological section of 3-3′ slope

3)降水因素：雨季降雨形成的地表水在松散的土体内入渗、浸泡并产生地下径流，沿软弱结构面相对富集与运移，浸润软化了潜在滑动面(带)土层，使岩土体强度急剧降低，不利于斜坡的稳定(图3)。

4)人类工程活动：滑坡BW1坡脚切坡建房，改变了坡脚原有地形，破坏了斜坡的原有应力平衡；不完善的排水系统，使地表水沿坡面下渗降低坡体物质的力学强度，坡体稳定性大大降低。

图3 4-4′边坡地质剖面图Fig.3 Geological section of 4-4′ slope

4.2 滑坡变形破坏机制分析

从坡体地层结构分析，斜坡地层主要由碎石土和基岩构成，整个坡面主要为坡积层，厚度较大，坡积层与下伏三叠系(T1f)粉砂岩的岩性差异面为土石界面，为坡体上的不利软弱结构面，斜坡沿土岩界面产生滑移的可能性较大。从危害性来讲，发生于土岩界面的危害性最大。从地表变形迹象分析，斜坡上部未发现有明显拉张裂缝等变形迹象，但坡顶分布有错落式台坎，下部斜坡存在浅表层滑移及小规模塌滑，中部坡面局部发育有坍滑体等变形迹象，说明斜坡变形块体滑动面(带)尚未贯通至上部，且前缘有临空条件及地形转折处，在特殊工况(如强降雨饱水或地震)条件下，沿软弱结构面产生牵引式滑移的可能性大，变形破坏机制为：前缘牵引→整体处于蠕滑状态→牵引式蠕滑解体。

4.3 滑坡稳定性分析

现状滑坡变形迹象主要表现为下部斜坡发育浅表层滑移现象及局部小范围塌滑，中段坡面发育坍滑体，坍滑体周界较清楚，坡面仍有松散物质堆积，并有向后缘扩张的趋势，雨季或强降雨条件下，坍滑体将继续滑移，坡顶分布有错落式台坎。根据调查及走访，现状变形迹象仍有继续发展的态势，故斜坡现状整体不稳定，在特殊工况(如强降雨饱水或地震)条件下，沿软弱结构面产生牵引式滑移的可能性大，危害对象较大。整体上滑坡处于不利组合情况，在极端情况下(强降雨、地震)滑坡容易失稳。

4.4 滑坡稳定性评价

推测不稳定滑坡可能沿坡积层与下伏三叠系(T1f)粉砂岩之岩土界面产生滑坡，特选取5条代表性剖面为计算断面，定量计算和评价滑坡稳定性。

根据钻探资料及室内土工试验结果，岩土层的滑坡验算强度指标见表1。

表1 滑坡验算指标建议Tab.1 Suggestion on checking calculation index of landslide

验算工况：本次计算选择斜坡自然状态、暴雨工况(镇雄地区属6°抗震设防区，不考虑地震工况)2种工况进行现状斜坡的稳定性分析。

1) 工况I：自重(天然状况)；

2) 工况Ⅱ：自重+地下水；

3) 工况Ⅲ：自重+暴雨+地下水。

雨季时，碎石土的渗透性较强，在上部不易形成上层滞水带，雨水下渗至基岩面，形成沿着基岩面的地下水顺坡径流，在坡体下部渗出，形成小范围坡面流。因旱季时不会形成地下水及坡面渗流，综合考虑研究区一般不容易形成稳定的地下水位，计算过程中不考虑自重+地下水，只考虑自重及暴雨工况下的滑坡稳定性，即工况I和工况Ⅱ。

本次验算计算公式选用折线法进行稳定性系数计算，斜坡稳定性系数按依据滑动面形态特征，运用传递系数法进行滑坡稳定性系数计算。验算结果如表2所示。

表2 滑坡体稳定性系数验算结果及评价Tab.2 Checking result and evaluation of stability coefficient of landslide

计算结果表明：在工况Ⅰ条件下，BW1其稳定系数介于1.035～1.108之间，BW1处于欠稳定状态；在工况Ⅱ条件下，上部碎石土体临时饱水，抗剪强度指标降低，其稳定系数介于0.963～1.048之间，处于不稳定状态，斜坡有可能发生局部滑动变形，与滑坡现状稳定性相符。在工况Ⅰ条件下，BW2处于不稳定状态，与现状基本相符。在工况Ⅱ条件下，稳定系数<1.05，处于欠稳定状态，须采取一定的支护措施以保证斜坡的稳定性。

4.5 探 讨

研究区内主要存在的地质灾害为滑坡，BW1现状处于不稳定状态，局部坡体在雨季会发生小范围、小规模的浅表部塌滑，且坡体局部会发生滚石，崩塌等现象。两侧的滑坡现状处于不稳定状态，但是在暴雨工况下，可能会发生沿软弱面的滑动变形。为防止因斜坡失稳而造成人员及财产的损失，须对现有斜坡采取一定的支护措施。

5 治理方案研究

综上分析，并结合工程特点，坡脚(坡脚保护对象靠滑坡侧位置)设置高度约 5 m 的护坡挡墙，坡面采用削坡+格构梁结合锚索、锚杆+坡面网喷进行支护；其中格构梁间距 4 m；锚索布置在坡面中下部(滑塌较为严重的部位)，设置五六排，长度约19～22 m，间距同格构梁间距；锚杆布置在除锚索外其他格构梁节点位置，设置十一二排，长度约 12 m，间距同格构梁间距。