山体滑坡稳定性分析与工程处理.doc

XX滑坡稳定性分析与工程处理

1 前 言
XX滑坡（见图1）位于四川瓦屋山水电站厂址区。滑坡处于厂址区周公河左岸，滑坡前缘右侧属副厂房开挖区。该滑坡是在持续暴雨的情况下，于2004年9月16日产生变形蠕滑拉裂，至次日滑坡后缘裂缝最大宽度0.10～0.20m，垂直位移达0.20～0.30m。2004年10月12日上午9时出现大面积滑坡，至下午2时除局部仍在滑动外，整体基本稳定。由于滑坡体前缘右侧为瓦屋山水电站副厂房开挖区，滑坡的产生直接影响副厂房边坡的稳定。

2 滑坡基本概况
XX滑坡所处位置原为一古滑坡体，其主要依据有：①滑坡体前缘沿主滑方向覆盖在周公河Ⅱ级阶地之上的长度（40～100m）远大于本次滑坡的最大水平位移量（8～10m），②滑坡后缘及两侧缘存在明显的滑坡微地貌特征。
本次滑坡是在原古滑坡的基础上的大部分复活。复活体范围主要集中在古滑坡的右半部分，约占古滑坡体平面面积的73%。
2.1 古滑坡概况
古滑坡主滑方向与该段河流流向近于垂直。滑坡经后期改造及公路开挖，地貌特征不明显，左侧缘以冲沟为界，右侧缘以右侧基岩陡坎为界；后缘位于斜坡后部，以本次滑动后缘拉裂缝为界，距山脊分水岭距离60～80m；前缘伸入周公河Ⅱ级阶地。滑坡顺主滑方向长250~270m，宽140~170m，钻孔揭示滑体厚度9.90~27.20m，方量约32×104m3。滑坡平面形态呈扇形，后缘滑坡地貌特征不明显，左侧见滑坡平台与阶坎，阶坎高5～8m。滑体地形总体以斜坡为主，一般地形坡度10~25°。
据地质测绘、调查及勘探表明，该滑坡前缘已覆盖在周公河左岸Ⅱ级阶地上，阶地上部为冰水堆积（Q3fgl）之漂卵砾石夹砂土层；下伏基岩为侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）之泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄层砂岩、泥灰岩。经厂坝公路及进厂施
工公路开挖，在滑坡前缘及左侧堆积了大量人工弃渣。
2.2 古滑坡复活概况
本次滑坡是在古滑坡的基础上的部分复活，复活体位于古滑坡的右半部分。滑坡主滑方向总体与该段河流流向近于垂直。滑坡地貌特征明显，左侧缘以左侧拉裂缝及新建厂坝公路为界，右侧缘及后缘与古滑坡边界相同，分别以右侧基岩陡坎及后缘拉裂缝为界，滑坡后缘距山脊分水岭距离60～80m，形成阶坎地形，阶坎高一般0.5~1.0m，拉裂缝宽0.30~0.40m；前缘伸入周公河Ⅱ级阶地，剪出口高出河水面约23～29m（高程约800～805m），前缘施工公路最大水平位移达到8~10m。滑坡体中部及后缘见数条纵、横向拉裂缝及滑坡阶坎，延伸长度一般40~50m，最长达100m以上，裂缝宽度0.10~0.50m不等，滑坡阶坎高一般0.2～1.0m，右侧缘最高达5m。滑坡沿主滑方向长250~270m，宽80~120m，钻孔揭示滑体厚度9.90~27.20m，方量约23×104m3。滑坡平面形态呈舌形，后缘具圈椅状地形，滑体地形较平缓，以斜坡为主，地形坡度10~25°。
据地质测绘、调查及勘探表明，该滑坡前缘部位原为周公河左岸Ⅱ级阶地平台，阶地上部为冰水堆积（Q3fgl）之粘土夹砾石，下部为砂卵砾石层；下伏基岩为侏罗系上统蓬莱镇组（J3p）之泥质粉砂岩、粉砂质泥岩夹薄层砂岩、泥灰岩。岩层产状N6～25°E/SE∠9～18°，其走向与主滑方向近于正交，倾向坡外。目前，滑坡前缘及左侧经厂坝公路及进厂施工公路开挖堆积了大量人工弃渣。
据勘探表明，该滑坡为一基岩顺层滑坡，主要沿泥灰岩、粉砂质泥岩等软弱面产生滑动。滑面沿主滑方向倾角13～17°，与岩层面倾角基本相同。滑坡体组成物质上部为粘土、粘土夹块碎石，下部为解体泥质粉砂岩、粉砂质泥岩等假基岩。滑动带为粘土夹少量砾石，擦痕、镜面明显。滑坡产生后，目前钻孔揭示地下水位较低，终孔水位埋深均在滑床以下，滑坡中、后缘位于滑床以下3.3～5.4m，前缘位于滑床以下12.4～19.1m。滑体内及周边未见地下水出露。
3 滑坡体物质组成及物理力学特征
据勘探资料，滑坡体物质上部为粘土、粘土夹块碎石，下部为假基岩；滑床物质为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩及砂岩等，靠前缘一带滑床为Ⅱ级阶地冰水堆积之漂卵砾石夹砂土层；滑坡后缘及侧缘一带基岩裸露，以侏罗系上统蓬莱镇组之粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹薄层砂岩等为主。
钻探及试验成果表明，滑坡体上部粘土夹块碎石，天然含水量为24.6%，天然密度2.02g/cm3，大于0.075mm粒径含量占6.7%，粘粒含量占39.6%，饱和度98.0%，液性指数0.14，孔隙比0.68，属硬塑状粘土夹少量块碎石；块碎石成分以泥质粉砂岩为主，块径一般5~10cm，个别达70～80cm。滑带土粘土夹砾石，天然含水量为37.0%，天然密度1.87g/cm3，大于0.075mm粒径含量占4.0%，粘粒含量占47.6%，饱和度101.7%，液性指数0.97，孔隙比0.99，属软塑状饱和土；砾石呈角砾状，成分以泥质粉砂岩为主，砾径以2~5mm为主，大者达10mm。
滑体土上部由于细粒物质含量较高，且以粘土为主，因此，其透水性弱；下部假基岩主要为粉砂质泥岩等软质岩，属弱透水。在滑坡前缘一带滑体之下为冰水堆积之漂卵砾石夹砂土，厚7.12~21.13 m，漂卵砾石成分为砂岩、火成岩等，磨圆度、分选性较好，含量70~80%，透水性强。
4 滑坡形成机制
4.1 古滑坡形成机制
古滑坡前缘原为周公河Ⅱ级阶地，两侧缘各发育一条冲沟，后缘一带为一单薄条形山脊，基岩大部分裸露，为J3p层粉砂质泥岩、泥质粉砂岩夹砂岩及泥灰岩薄层。岩层产状N6~25°E/SE∠9~18°，其走向与山脊近于平行，倾向坡外。顺山脊靠万沟一侧发育f1断层，距滑坡后缘约100m。
根据区内地质构造、岩性特征、地形及水文地质条件综合分析认为，本区岩层倾角10～20°，并处于炳灵向斜翘起北端，受f1断层影响，层间剪切错动较为强烈，层面结合力差，J3p层中泥质粉砂岩、砂岩中裂隙发育，为地表水向下渗透并沿粉砂质泥岩、泥灰岩等界面渗流提供了条件，地下水沿界面活动剧烈，有利于界面岩石的软化，降低界面岩体的抗剪强度，当岩石强度降低到一定程度时，界面成为斜坡岩体的滑移控制结构面。而周公河下切形成前缘的高陡临空面是产生滑坡的必要条件，加之后缘及侧缘受f1断层及冲沟切割，暴雨时期地表水沿裂隙向下渗透并沿界面渗流，岸坡岩体向周公河方向滑动，形成基岩顺层滑坡。
4.2 古滑坡复活机制
古滑坡产生后，在其后缘及侧缘形成拉裂阶坎，前缘滑体直接推覆于周公河Ⅱ级阶地砂卵石层之上。滑坡经后期改造，地形已趋于平缓，整体处于稳定状态。瓦屋山水电站工程施工后，在滑坡左侧及前缘修建厂坝公路及进厂施工公路，加之滑坡右侧副厂房开挖，至使滑坡前缘及两侧缘堆积了大量弃渣，并形成多个高陡临空面。
公路及副厂房的开挖，一方面破坏了原地表植被，改变了原地表水的排泄条件，使地表水不能顺畅排泄，不断下渗使原古滑坡上部土体及下部假基岩达到饱和；另一方面高陡临空面形成，使古滑坡自身的稳定平衡条件遭到破坏。该滑坡是在持续暴雨的情况下，于2004年9月16日在原古滑坡的右半部分前缘一带首先产生变形蠕滑拉裂，至次日滑坡裂缝不断加大，并从前缘不断扩展至后缘，至2004年9月30日裂缝进一步加大。2004年10月12日上午9时出现大面积古滑坡的复活，至下午2时除前缘局部仍在滑动外，整体基本稳定。
综上分析认为，滑坡体前缘、两侧缘公路及副厂房的开挖是导致古滑坡复活的主要原因。滑坡复活体后缘、滑床及右侧缘边界与古滑坡基本相同，滑坡性质属牵引式顺层基岩滑坡。
5 滑坡变形观测成果分析
本次滑坡变形观测点基本沿勘探线呈方格状布置，共布置了12个观测点，其中滑坡复活体左侧古滑坡体上布置了4点（W1、2、3、4），滑坡复活体上布置了8点（W5~12）。观测时间从2004年10月15日至2004年11月28日，共45天，总计观测244次，前122次观测采用24小时监测，每2小时观测一次，在滑坡基本稳定后，减少了观测次数，从123-160次，观测采用每隔8小时监测一次 ，每天监测3次。11月9日大雨后，由于9号点和10号点的位移突然增大，增加了监测次数，从161-242次，观测采用24小时监测，每隔4小时监测一次，每天6次。近期由于未下大雨，地表水量减少，滑坡未有突变量，属于基本稳定状态，于是从243次开始（11月27日），滑坡采用每天监测一次。截止2004年11月28日滑坡累计变形量详见表1。
表1 滑坡变形观测成果表
观测部位
观测点号
纵座标位移量
横座标位移量
沉陷量
备 注
△x(mm)
△y(mm)
△h(mm)
滑坡后缘
W5
-9
58
23
1、△x、△y为纵、横座标的总位移量。
2、△x为正时，滑坡体向河流下游位移，反之为负；△y为正时，滑坡体向水边（坡外）位移，反之为负。
3、沉陷量H向下为正，反之为负。
W9
-76
612
264
滑坡中部
W6
-9
2
1
W7
20
45
34
W10
-83
208
41
滑坡前缘
W8
8
-5
13
W11
-4
3
-1
W12
-8
2
-6
古滑坡体
W1
5
79
18
W2
20
76
22
W3
30
47
3
W4
3
-2
11
表1说明，滑坡从2004年10月12日产生滑动后，目前处于缓慢变形阶段，观测期间（45天）滑坡体上产生的最大位移（W9点，△X=-76mm、△Y=612mm、△H=264mm）集中在滑坡后缘一带，位移变形量从后缘至前缘有递减的趋势。观测资料表明，古滑坡复活后，在复活体左侧古滑坡体上亦有一定位移，最大位移（W1点，△X=-5mm、△Y=79mm、△H=18mm）主要集中在古滑坡后缘及中部一带。
从滑坡变形观测，位移与时间过程曲线图分析说明，滑坡体上位移变形具有如下特点：
（1）滑坡自2004年10月12日滑动后至2004年11月17日期间（约1个月）位移显著，2004年11月17日以后变形速率明显减小，位移量增幅不大。说明滑坡体在变形的过程中随时间的推移位移有明显收敛。
（2）持续暴雨后位移显著。2004年11月9日大雨后至11月16日期间（共7天）滑坡体上最大位移W9点向坡外位移了195mm，向河的上游位移了22mm。
综上分析认为，滑坡目前仍处于蠕动变形阶段，总体位移量不大，最大位移集中在滑坡后缘一带，位移变形量从后缘至前缘有递减的趋势。滑坡通常情况下位移不明显，但在暴雨后有明显位移，从目前来看位移变形量有收敛的趋势。
6 滑坡稳定性验算
通过滑坡变形观测资料分析表明，该滑坡总体变形量呈逐渐减小的趋势，变形目前已趋于缓慢，但暴雨后尚有明显位移迹象。故认为，滑坡体目前处于缓慢蠕滑变形状态，且有逐渐趋于稳定的趋势。
根据滑坡体形态，钻孔揭示的水文工程地质特征，对滑坡的稳定性进行了验算。验算方法采用边坡稳定分析程序“EMU”软件系统（陈祖煜）。
6.1 验算剖面及滑面选择
从变形位移观测资料、滑坡拉裂缝分布规律及滑床形态分析，滑坡的主滑方向总体与勘探纵剖面（庙滑Ⅰ、庙滑Ⅱ、庙滑Ⅲ）方向基本一致。因此，本次选择庙滑Ⅰ、庙滑Ⅱ、庙滑Ⅲ作为滑坡验算剖面。
由于本次滑坡主要是沿古滑坡的复活，因此，验算范围包含古滑坡及复活体两部分。滑面选择钻孔揭示的新、老滑面为验算滑面。稳定验算代表性分析剖面详见图2。

6.2 验算工况
考虑目前天然状态及发生Ⅶ度地震两种工况组合。
6.3 验算参数的选择
根据取样室内试验成果，滑体土物性指标采用试验成果平均值，假基岩物性指标采用类比经验值。滑带土饱和固结快剪指标：φ=18.4°、C=0.014MPa；反复直剪残余值：φ=13.8～16.2°、C=0.022～0.047MPa。由于目前滑坡体变形已趋于极限稳定，假定抗滑稳定安全系数K=1，C=0.005MPa，采用反算法（反算剖面为稳定安全系数最低的庙滑Ⅰ剖面）求得φ=13.6°，其φ值与反复直剪残余值最小值接近。因此，滑带土验算参数抗剪强度φ值取13.6°，C值按饱和固结快剪指标经折减后取值，为0.005MPa。
滑坡体验算各物理力学参数详见表2。
表2 滑坡体物理力学指标表
名 称
抗 剪 强 度
天然密度
φ（°）
C（MPa）
g/cm3
滑带土
13.6
0.005

滑体土
粘土夹块碎石

2.02
假基岩

2.50

6.4 滑坡体的稳定验算结果及评价
根据以上条件，滑坡体在不同工况下的验算结果见表3。
表3 滑坡体稳定验算成果表
验算剖面及滑面
稳定性系数
天然状态
Ⅶ度地震
庙滑Ⅰ
新滑面
1.00
0.76
庙滑Ⅱ
新滑面
1.01
0.77
庙滑Ⅲ
老滑面
1.02
0.81
验算结果表明，各滑面在地震工况下稳定安全系数为0.76～0.81，属不稳定状态，即该滑坡在Ⅶ度地震时整体是不稳定的。因此，应采取工程治理措施。

7 滑坡治理
根据上述滑坡稳定性分析成果，对滑坡采取了如下治理措施：
（1） 对滑坡体及周边应作好地表排水系统，对滑坡拉裂缝应及时进行回填夯实处理。
（3） 本次滑坡的稳定验算仅考虑了当前的施工现状，当滑坡前缘进厂公路及右侧副厂房边坡的进一步深挖，将会导致滑坡的再次失稳，建议设计对滑坡前缘边坡开挖后的工况进行稳定验算，根据验算结果，对滑坡采取相应的抗滑工程处理措施。
8 结 语
（1） XX滑坡是一个基岩古滑坡的复活。滑坡体前缘、两侧缘公路及副厂房的开挖是导致古滑坡复活的主要原因。滑坡复活体后缘、滑床及右侧缘边界与古滑坡基本相同，滑坡性质属牵引式顺层基岩滑坡。
（2）通过滑坡治理前变形观测资料分析表明，滑坡体处于缓慢变形状态。滑坡稳定验算，各滑面在地震工况下稳定安全系数为0.76～0.81，属不稳定状态，即该滑坡在Ⅶ度地震时整体是不稳定的。因此，对滑坡采取工程治理措施是必要的。
（3）滑坡通过工程治理后，据后期变形观测资料表明，滑坡已处于稳定状态，治理效果较好。