黃天均，田美霞，黃達(dá)

(1.中冶建工有限公司勘察設(shè)計(jì)院，重慶 400051; 2.中煤國(guó)際工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院，重慶 400016;3.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400045)

四川彭州市燈桿坡滑坡變形特征及穩(wěn)定性分析

黃天均1，田美霞2，黃達(dá)3

(1.中冶建工有限公司勘察設(shè)計(jì)院，重慶 400051; 2.中煤國(guó)際工程集團(tuán)重慶設(shè)計(jì)研究院，重慶 400016;3.重慶大學(xué)土木工程學(xué)院，重慶 400045)

作者等對(duì)“5.12”汶川地震誘發(fā)的彭州市燈桿坡大型堆積體滑坡的變形破壞特征、滑坡的過(guò)程機(jī)制及震后穩(wěn)定性進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究?；伦冃慰煞譃槿齻€(gè)區(qū)，Ⅰ區(qū)為主變形區(qū)，Ⅱ和Ⅲ區(qū)為Ⅰ區(qū)后緣開(kāi)裂誘發(fā)的向兩側(cè)的塌陷;滑坡Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)為推移式滑坡，Ⅲ區(qū)為牽引式滑坡，主滑Ⅰ區(qū)為沿基覆界面的推移式滑移，后緣開(kāi)裂下錯(cuò)，中前部擠脹開(kāi)裂;降雨和地震因素對(duì)滑坡穩(wěn)定性影響較大，暴雨和地震情況下滑坡體處于欠穩(wěn)定到不穩(wěn)定狀態(tài)，其中Ⅰ區(qū)中前部存在較嚴(yán)重的局部穩(wěn)定性問(wèn)題。

汶川地震;堆積體滑坡;穩(wěn)定性;過(guò)程機(jī)制;四川彭州市

0 引言

汶川地震誘發(fā)的燈桿坡滑坡位于四川省成都市轄彭州市磁峰鎮(zhèn)涌華村9組、10組和12組之間，滑坡北離磁峰鎮(zhèn)約4km?；麦w積約為326×104m3，位于涌華村9社、10社和12社的交接區(qū)域，其中滑坡體上端為9社所在位置，上端北側(cè)為10組所在位置，下端為12組所在位置。失穩(wěn)將直接威脅滑坡區(qū)內(nèi)61戶237名村民的生命財(cái)產(chǎn)安全，失穩(wěn)后將間接威脅的滑坡區(qū)前緣范圍內(nèi)還有12社31戶129人。威脅土地面積約20hm2，其中耕地面積約6.67hm2，林地面積約13.3hm2。失穩(wěn)后損失估算約1800萬(wàn)元。按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》(DZ/T0218－2006)第6.4條，該滑坡危害對(duì)象等級(jí)為三級(jí)。該滑坡為2009年5月四川省啟動(dòng)“全省地震災(zāi)區(qū)第三批重大地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)急勘查、設(shè)計(jì)項(xiàng)目”的第204號(hào)項(xiàng)目。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

滑坡地處彭州市西北部，背靠龍門山中南段，為構(gòu)造剝蝕單斜中低山地貌。滑坡西北高，東南低，標(biāo)高約在827～987m，坡度一般在15°～30°。地表植被發(fā)育，陡坡和溝側(cè)有成片的樹林，平緩地帶多被開(kāi)墾為耕地。

滑坡區(qū)及其附近分布出露地層主要有第四紀(jì)人工填土(Q4ml)、滑坡堆積層(Q4del)、坡殘積層(Q4dl+el)及三疊系須家河組基巖(T2x)。

滑坡區(qū)存在地下水賦存條件，并有比較持續(xù)的地下水來(lái)源，主要為覆土層孔隙水和下伏基巖裂隙水?；w土層較厚，表層土體粉質(zhì)粘土含量較重，并滯留有部分孔隙水。滑體的滲透系數(shù)2.14～8.57×10－2m/d，滲透性較小，屬弱透水層。

滑坡所在區(qū)域?qū)冽堥T山華夏系構(gòu)造帶，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，區(qū)域內(nèi)褶皺斷裂較為發(fā)育?；鶐r地層為逆向坡，巖層產(chǎn)狀317～340°∠41～53°。由于滑坡地層為三疊系須家河組的煤系地層，以炭質(zhì)泥巖為主，巖石的抗風(fēng)化能力較差，受力易破碎。加上地層年代較老，受構(gòu)造作用較多，裂隙十分發(fā)育，裂隙產(chǎn)狀較為復(fù)雜，巖體多被兩組以上的裂隙切割成片狀或塊狀。

2 滑坡災(zāi)害體特征分析

滑坡立體上呈不規(guī)則多槽體圈椅狀，平面上看滑坡體向下發(fā)散呈不規(guī)則的楓葉狀?？煞譃棰駞^(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)三個(gè)部分(圖1)。其中Ⅰ區(qū)為主滑體，向前滑移過(guò)程中受兩個(gè)穩(wěn)定山脊的阻擋分叉成三條滑舌，其中西側(cè)部分相對(duì)較小，因其滑動(dòng)方向明顯不同將其單獨(dú)劃分為Ⅱ區(qū)?；聳|側(cè)為一較小的滑坡體，該滑坡體前緣已經(jīng)產(chǎn)生滑動(dòng)并滑入主滑體范圍內(nèi)，對(duì)主滑體產(chǎn)生加載，同樣主滑體的失穩(wěn)將帶動(dòng)小滑體的滑動(dòng)，該滑坡體命名為Ⅲ區(qū)。

滑體縱向長(zhǎng)度最長(zhǎng)處約500m，橫向最寬處寬約500m，前緣高程827～850m，后緣高程930～987m，前后緣最大高差160m左右，滑體厚0.00～30.00m，面積約為16.7×104m2(不包括次生滑坡區(qū)和局部滑塌區(qū))。根據(jù)鉆探揭示，土層平均厚度約為19.5m，滑面基本與土巖交界面一致，體積約326×104m3。其中Ⅱ區(qū)面積約2.5×104m2，體積約為49×104m3;Ⅲ區(qū)面積約3.4×104m2，體積約66×104m3。圖2滑坡典型工程地質(zhì)剖面圖。

圖1 滑坡體變形分區(qū)平面圖Fig.1 Plan of the landslide

后緣背靠山體，滑體沿山體一側(cè)向下擴(kuò)展延伸，遇下端穩(wěn)定山體阻擋滑體方向改變，外緣呈舌狀分布?；律隙烁鶕?jù)軟弱優(yōu)勢(shì)面呈現(xiàn)多向滑動(dòng)裂痕，但整體呈現(xiàn)為垂直主滑方向的張拉裂縫和沿主滑方向的剪切裂縫，主滑方向約為147°。滑體下半部分遇山體滑動(dòng)方向稍有變化，與地形凹槽呈互補(bǔ)關(guān)系，整體滑動(dòng)方向與上部主滑方向基本一致。

滑坡體在“5.12”地震前有輕微變形，據(jù)訪問(wèn)當(dāng)?shù)卮迕瘢麦w內(nèi)的房屋、屋前曬壩經(jīng)常產(chǎn)生裂縫，村民的糞坑用過(guò)兩年后就得清理重新修補(bǔ)，滑坡體前緣的滲水現(xiàn)象和臌脹現(xiàn)象已經(jīng)產(chǎn)生多年。在“5.12”地震過(guò)后，滑坡在一周內(nèi)產(chǎn)生了十分明顯的變形，多處張拉裂縫和剪切裂縫出現(xiàn)，據(jù)當(dāng)?shù)厝酥v地震后一些裂縫深達(dá)數(shù)米，如今大部分裂縫已經(jīng)被填平，局部還可見(jiàn)。最明顯的是滑坡后緣產(chǎn)生6～8m的整體滑移塌陷以及成片的裂縫區(qū)。坡體上許多田地由平坦變成斜坡或嚴(yán)重塌陷，靠近后緣房屋明顯沉降并產(chǎn)生反傾。中部靠近自然排水溝位置土體發(fā)生擠脹使得多段水溝消失，滑坡體前部滲水現(xiàn)象加劇，鼓脹現(xiàn)象更加明顯。

圖2 滑坡1－1’工程地質(zhì)剖面Fig.2 Engineering geological profile of landslide in 1－1’direction

滑坡在“5.12地震”期間發(fā)生了明顯的滑移，變形跡象十分明顯，主要變形特征有裂縫、滑塌、擠脹和反傾四種?；w后部多處出現(xiàn)滑移和塌陷，局部出現(xiàn)反傾狀塌陷。中部多處出現(xiàn)塌陷、滑移和臌脹。前部出現(xiàn)滑移和臌脹。整體看后部和中部變形嚴(yán)重，有相當(dāng)明顯的變形跡象和裂縫，前部變形較為緩和，為不太明顯的滑移或坡度受擠變陡。

2009年5月份的調(diào)查過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，滑坡體中部的斜坡坡地有近期產(chǎn)生的裂縫，而且見(jiàn)到位于滑坡中前部的新立不久的電線桿發(fā)生明顯的傾斜，電線桿低端在地面形成一側(cè)的空洞。Ⅰ區(qū)中前端村民的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明局部的裂縫兩端的距離由1.08m變成了1.28m(2008.8～2009.6)。近期變形主要表現(xiàn)為前端部分微弱滑移和后緣次生滑動(dòng)帶的塌落式滑移。雖然主滑體沒(méi)有明顯的整體滑動(dòng)跡象，但各種變形跡象和局部滑動(dòng)特征反映了滑坡的局部不穩(wěn)定狀態(tài)?；麦w的總體變形特征如圖1所示。

3 滑坡過(guò)程機(jī)制

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和勘探表明，燈桿坡滑坡并沒(méi)有出現(xiàn)像汶川地震常見(jiàn)的潰滑、拋射等失穩(wěn)過(guò)程［1－2］，這是由于滑坡區(qū)不存在高陡的地形和有利于潰滑、拋射的順層坡體結(jié)構(gòu)［2］。燈桿坡堆積體的主滑坡是沿下伏基巖與上層崩滑堆積體間界面滑動(dòng)，滑動(dòng)帶坡度約10 ～20°，其中后緣塌陷區(qū)和中前部的擠脹帶坡度相對(duì)較緩，中后部塌陷區(qū)坡度相對(duì)較陡。

地震波的作用下，由于坡面與地震波傳播方向近一致，地震波面波在前進(jìn)方向遇臨空面，波的反射等作用使坡體堆積體后緣拉裂，同時(shí)由于堆積體比較松散，吸收了絕大部分地震能用于土體間的松動(dòng)摩擦耗能。因此使得滑坡初始階段僅是其后緣在地震的作用下開(kāi)裂，同時(shí)伴有一定數(shù)量后壁巖崩落石砸入滑坡體促進(jìn)了后緣的開(kāi)裂。由于汶川地震持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)且多次余震的緣故，繼而在水平地震推力、落石沖擊力及坡體重力綜合作用下滑坡體由后部向中間部推移變形，進(jìn)而使得滑坡體后緣繼續(xù)張裂并下錯(cuò)，在中后部形成反傾塌陷，由于前端的兩穩(wěn)定山脊的阻擋，在中前部擠脹開(kāi)裂并局部隆起，滑坡過(guò)程機(jī)制如圖3所示。降雨使得滑坡體力學(xué)參數(shù)降低，并在后緣裂隙處可形成動(dòng)水壓力推力和基覆界面處的浮托力，促進(jìn)了滑坡的變形發(fā)展。

滑坡體Ⅰ區(qū)是滑坡變形的主要部分，Ⅲ區(qū)為Ⅰ區(qū)變形帶動(dòng)其滑入Ⅰ區(qū)，同時(shí)Ⅰ區(qū)的變形同樣也推擠了Ⅱ區(qū)巖土體。因此，Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)為推移式滑坡，而Ⅲ區(qū)為牽引式滑坡［3－4］。同時(shí)Ⅲ區(qū)的滑塌體也對(duì)Ⅰ區(qū)后緣形成了加載，促進(jìn)了主滑體Ⅰ區(qū)的推移變形。

從滑坡Ⅰ區(qū)變形特征來(lái)看，其與一般的推移式滑坡沒(méi)有明顯的區(qū)別，但是此滑坡的誘發(fā)驅(qū)動(dòng)力為地震力，表明當(dāng)波面與地震波傳播方向近一致時(shí)，地震作用下可能使得基覆界面較緩的上方堆積體沿界面發(fā)生推移式滑坡。

4 震后穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

圖3 滑坡過(guò)程機(jī)制剖面示意圖Fig.3 Schematic diagram showing mechanism of the landslide

考慮到滑坡在一年多來(lái)經(jīng)歷了多次暴雨，未見(jiàn)明顯的整體位移，在勘查期間的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也表明變形較弱，處于蠕變狀態(tài)，故綜合考慮后取反算穩(wěn)定性系數(shù)為1.00，以剖面1－1’進(jìn)行反算。綜合試驗(yàn)及反算的滑坡抗剪強(qiáng)度參數(shù)如表1所示。

表1 抗剪強(qiáng)度參數(shù)Table 1 Parameters of shear strength

本滑坡已產(chǎn)生明顯局部滑動(dòng)，土體已經(jīng)部分產(chǎn)生剪切破壞，故滑帶土的抗剪強(qiáng)度按照殘余強(qiáng)度取值，滑體土按峰值強(qiáng)度取值。其中滑帶土所取參數(shù)為反算值與試驗(yàn)值的平均值。

滑體土體天然重度取21kN/m3，飽和重度取22kN/m3。按傳遞系數(shù)法對(duì)圖1中各縱剖面的整體穩(wěn)定性進(jìn)行四種工況的計(jì)算結(jié)果如表2所示。

在僅考慮自重狀態(tài)下為整體穩(wěn)定。

在自重+地下水工況(自然狀態(tài))下計(jì)算結(jié)果在1.01～1.09，為欠穩(wěn)定到基本穩(wěn)定狀態(tài)。剖面1－1’和剖面2－2’為滑坡的主滑方向，穩(wěn)定系數(shù)在1.01～1.04，處于欠穩(wěn)定，主滑體在2008年“5.12地震”當(dāng)日劇烈變形之后，目前整體上趨于穩(wěn)定，但在部分地段仍可見(jiàn)滑動(dòng)變形跡象，表現(xiàn)為中后部局部的塌陷，前端的擠脹和滑移，與計(jì)算結(jié)果基本吻合。

表2 滑坡各剖面整體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果Table 2 Calculation results of sability of landslide

暴雨計(jì)算工況為10年一遇，勘查期間多次經(jīng)歷暴雨，雖然沒(méi)有達(dá)到十年一遇的暴雨強(qiáng)度，但場(chǎng)地經(jīng)歷了地震以來(lái)一年多的考驗(yàn)，整體上沒(méi)有明顯的滑動(dòng)，局部滑動(dòng)常有發(fā)生。在暴雨工況下，整體穩(wěn)定性系數(shù)在0.97～1.04，處于不穩(wěn)定到欠穩(wěn)定狀態(tài)。

在地震工況下，整體穩(wěn)定系數(shù)0.93～1.01，Ⅰ區(qū)主滑體將產(chǎn)生失穩(wěn)滑移，其中剖面1－1’穩(wěn)定性最差，穩(wěn)定系數(shù)只有0.93。Ⅱ區(qū)穩(wěn)定系數(shù)0.99，出現(xiàn)失穩(wěn)。Ⅲ區(qū)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

按規(guī)范一般要求［5］，地震工況下沒(méi)有考慮暴雨的作用，通過(guò)計(jì)算，如果同時(shí)考慮暴雨，穩(wěn)定系數(shù)在0.90～0.96，將出現(xiàn)整體失穩(wěn)下滑。

由于1－1’剖面為主滑體Ⅰ區(qū)的主滑方向，是整個(gè)滑坡穩(wěn)定的重點(diǎn)，從前述的變形特征分析可知，滑坡可能存在局部失穩(wěn)的可能，因此對(duì)其局部穩(wěn)定性進(jìn)行校核，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖4所示。

通過(guò)對(duì)滑體中部潛在剪出口的剪出驗(yàn)算表明，在工況Ⅱ時(shí)穩(wěn)定性系數(shù)為1.16，在工況Ⅲ時(shí)為1.07，基本滿足工況下的穩(wěn)定性要求。但該段剖面對(duì)地下水的含量比較敏感，在假設(shè)暴雨形成條塊1/10的體積的連續(xù)地下水的情況下，穩(wěn)定性系數(shù)就會(huì)降到0.99，說(shuō)明該位置有被剪出的可能性，與所在位置表現(xiàn)出的微弱的擠脹現(xiàn)象比較吻合。

通過(guò)對(duì)前段滑體的穩(wěn)定性驗(yàn)算表明，前段滑體在工況Ⅱ時(shí)穩(wěn)定性系數(shù)為1.03，在工況Ⅲ時(shí)穩(wěn)定性系數(shù)為1.00，不能滿足工況下的穩(wěn)定性要求。該段為滑移變形區(qū)，其前半部分弱變形滑移區(qū)為阻滑段，后半部分強(qiáng)變形擠脹滑移區(qū)為主滑段。結(jié)合強(qiáng)變形擠脹滑移區(qū)的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算，在此區(qū)域自動(dòng)搜索最不利圓弧滑動(dòng)面，采用滑體土的飽和峰值進(jìn)行計(jì)算，搜索到如圖4所示位置的在暴雨工況下的穩(wěn)定性為0.94，表明該強(qiáng)變形區(qū)的局部存在淺層的不穩(wěn)定，與強(qiáng)變形區(qū)的特征比較吻合。

5 結(jié)論

(1)滑坡體可分為三個(gè)區(qū)，其中Ⅰ區(qū)主滑區(qū)。地震期間Ⅰ區(qū)后緣首先開(kāi)裂下錯(cuò)，進(jìn)而分別擠壓和帶動(dòng)Ⅱ和Ⅲ區(qū)產(chǎn)生塌陷，并擠推Ⅰ區(qū)中前部向前滑動(dòng)?；麦wⅠ區(qū)和Ⅱ區(qū)為地震作用下的推移式滑坡，而Ⅲ區(qū)為牽引式滑坡。

(2)降雨和地震強(qiáng)度是影響未來(lái)滑坡穩(wěn)定的最為關(guān)鍵的因素。現(xiàn)滑坡體在自然狀態(tài)下處于欠穩(wěn)定－基本穩(wěn)定狀態(tài);在暴雨工況下，處于不穩(wěn)定－欠穩(wěn)定狀態(tài)，局部會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn);在地震工況下，Ⅰ區(qū)主滑體將產(chǎn)生失穩(wěn)滑移，Ⅱ區(qū)出現(xiàn)失穩(wěn)，Ⅲ區(qū)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

(3)滑坡中部平緩區(qū)域的居民集中區(qū)域是滑坡變形的關(guān)鍵部位，為滑坡的緩沖過(guò)度地帶，較大滑移變形可將其推到中前部的較陡的位置，產(chǎn)生劇烈的滑塌甚至傾倒。

［1］黃潤(rùn)秋.汶川8.0級(jí)地震觸發(fā)崩滑災(zāi)害機(jī)制及其地質(zhì)力學(xué)模式［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(6): 1239－1249.

［2］王運(yùn)生，徐鴻彪，羅永紅，等.地震高位滑坡形成條件及拋射運(yùn)動(dòng)程式研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009，28(11):2360－2368.

［3］許強(qiáng)，湯明高，徐開(kāi)祥，等.滑坡時(shí)空演化規(guī)律及預(yù)警預(yù)報(bào)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2008，27(6): 1104－1112.

［4］張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理［M］.北京:地質(zhì)出版社，1994.

［5］DZ/T0219－2006.滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范［S］.

Abstract:The deformation failure，evolvement mechanism and post-quake stability of the Dengganpo landslide off a large-scale accumulation body in Pengzhou county induced by WenChuan earthquake were studied from a viewpoint of a system.The landslide was divided into three zones:Ⅰ，the master deformation zone;ⅡandⅢ，the induced collapse zones made by crack of the tailing edge ofⅠzone.ⅠandⅢzones were landslides caused by thrust load，butⅡwas a retrogressive slide.The dominating landslide，Ⅰzone was pushed to slide along the interface of bed rock and overlying stratum，and its following edge cracked and sinked，the middle and front part extruded and cracked. The rainfall and earthquake greatly influenced the stability of the landslide，which is in a less steady to unstable state when storm railfall and earthquake.There were severe local landslides in the middle and front part ofⅠzone.

Key words:Wenchuan earthquake;accumelation body landslide;stability;mechanism;Pengzhou City;Sichuan Province

Analysis on deformation characteristics and stablity of Denganpo landslide in Pengzhou city，Sichuan province

HUANG Tian-jun1，TIAN Mei-xia2，HUANG Da3
(1.Surveying＆Designing Institute of CMC Company Ltd，Chongqing 400051，China; 2.Chongqing Design＆Research Institute Sina-coal International Engineering Group，Chongqing400016，China; 3.College of Civil Engineering;Chongqing University;Chongqing 400045，China)

1003-8035(2010)03-0024-05

P642.22

A

2010-02-04;

2010-03-28

中國(guó)博士后科學(xué)基金(20080440703)

黃天均(1979—)，男，本科，工程師，從事巖土工程和地質(zhì)災(zāi)害的勘察和設(shè)計(jì)工作。

E-mail:chongqing1582000@163.com