李麗香，黃建國，徐世光，，張銳峰，尚利康

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明 650093；2.云南地礦工程勘察集團(tuán)公司，昆明 650041)

我國是一個(gè)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)國家，每年都會有各類型的地質(zhì)災(zāi)害直接危害人類的生命安全和財(cái)產(chǎn)安全。在中國南方省份，多以山地為主，且受臺風(fēng)強(qiáng)降雨影響較大，極易造成山洪和山體滑坡。對于地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防，最好的方法是能夠提前查明滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患，并能夠準(zhǔn)確提出預(yù)警并做出相應(yīng)的措施。為此，吸引了大量學(xué)者對此進(jìn)行研究，且在技術(shù)手段、分析方法、分析理論及工程治理上取得了一定的成果，例如：航天-航空遙感監(jiān)測技術(shù)[1-5]、地面-地下監(jiān)測技術(shù)[6-10]、模型驅(qū)動(dòng)分析法[11-13]、數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)法[14-15]、對比分析法、及時(shí)排除地下水[16-17]、滑坡加固[18-20]等，這些成果為滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的治理提供了有效的指導(dǎo)。

本文將以云南省宜良縣某一村莊滑坡為例，結(jié)合地質(zhì)勘查資料與實(shí)測滑坡位移數(shù)據(jù)，分析滑坡誘發(fā)機(jī)理，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合滑坡變形演化過程，提出治理方案。

1 研究區(qū)概況

宜良縣地處云南省中部，昆明市東南部，東鄰石林縣、陸良縣，北與嵩明縣、馬龍縣接壤，西連呈貢區(qū)、官渡區(qū)和澄江縣，南接彌勒縣、華寧縣。研究區(qū)屬于構(gòu)造侵蝕地貌中山地形，自然山體斜坡整體地形坡度10°～35°。斜坡頂部較陡，坡度20°～35°，植被較不發(fā)育，斜坡中、下部地形較緩，坡度10°～20°，下部為農(nóng)田分布，坡腳為季節(jié)性溪溝，溝底及兩側(cè)見連續(xù)基巖出露。區(qū)域地層由新至老為第四系(Q)，新近系上新統(tǒng)(N2)，泥盆系下統(tǒng)翠峰山組(D1c)，志留系上統(tǒng)玉龍寺群(S3y)、中統(tǒng)馬龍群(S2m)，寒武系中統(tǒng)雙龍?zhí)督M(∈2s)、陡坡寺組(∈2d)、下統(tǒng)龍王廟組(∈1l)、滄浪鋪組(∈1c)、筇竹寺組(∈1q)、漁戶村組(∈1y)，震旦系上統(tǒng)燈影組(Zbdn)。主要巖性有泥巖、頁巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、灰?guī)r、泥灰?guī)r、白云巖、泥質(zhì)白云巖、礫巖、砂巖、石英砂巖等。區(qū)內(nèi)附近發(fā)育有2條區(qū)域斷裂，一條位于研究區(qū)西北向直距約380 m，斷層長約63 km，傾向南東，傾角32°；另一條位于項(xiàng)目區(qū)東南向直距約1.2 km，斷層長約41 km，傾向北西，傾角46°。村莊處在山區(qū)，年平均氣溫16.30 ℃，年極端最高氣溫33.9 ℃，最低氣溫-6.2 ℃，年平均降水量860.00 mm，無霜期226 d，旱季為10月～次年5月，流量很小，約1～3 l/s，雨季為6月～9月，流量顯著增大，約10～30 l/s，雨季偶有洪水發(fā)生，洪水位漲幅最高1.2 m。據(jù)統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)發(fā)生過5.0級～5.9級地震18次，6.0級～6.9級地震9次，大于7.0級地震4次，最大地震8級，活動(dòng)速率1.0～8.6 mm/a。

據(jù)調(diào)查，村莊滑坡為一老滑坡，為牽引式滑坡(圖1A)，后緣北部有一條老裂縫，西南有一小型坍滑，西側(cè)有拉張裂縫，前緣房屋墻體有擠壓裂縫(圖1C)，兩側(cè)房屋墻體有剪切裂縫等跡象。坡腳寬149.75 m，斜長113.85m，后緣高程1 925.0 m，前緣高程1 893.0 m，高差32.0 m，坡向127°,平面形態(tài)呈半圓弧形，剖面形態(tài)呈折線形，整體坡度15°～30°。

村莊于2007年雨季發(fā)生滑動(dòng)，為牽引式滑坡，沿土石界面產(chǎn)生滑動(dòng)，滑動(dòng)面埋深約1.83m，滑坡體沖毀下側(cè)房屋，部分滑坡體堆積于屋中，該滑坡至今未采取任何治理措施，僅對坡腳滑坡堆積體進(jìn)行清除。

圖1 研究區(qū)野外勘察照片A.村莊全貌；B.不穩(wěn)定性邊坡；C.房屋發(fā)育兩條裂縫

2 滑坡誘發(fā)因素分析

通過上述研究區(qū)域概況可知，該村莊滑坡的誘發(fā)因素可分為內(nèi)因與外因兩個(gè)方面。其中內(nèi)因主要為研究區(qū)內(nèi)的地層及地形因素，外因主要為降雨入滲及坡腳工程活動(dòng)。

2.1 地層及地形因素

通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)和實(shí)地野外調(diào)研，對村莊所在地層進(jìn)行了詳細(xì)的分析。分析結(jié)果表明，邊坡表層為殘坡積層覆蓋，組成物質(zhì)以含礫粉質(zhì)粘土為主，巖土體強(qiáng)度較低，堆積松散。下伏基巖為強(qiáng)風(fēng)化粉泥巖，薄層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，穩(wěn)定性較差，土巖接觸面成為潛在不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面，且邊坡為順向坡。通過地層巖性分析，表明研究區(qū)地層巖性穩(wěn)定性差，為滑坡的產(chǎn)生提供了基礎(chǔ)條件。

此外還對研究區(qū)地形條件進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)研，結(jié)果表明該村發(fā)生過一次大型老滑坡，村莊建立在老滑坡上(圖2)，通過地形地質(zhì)圖及野外實(shí)測，研究區(qū)自然山體斜坡整體地形坡度10°～35°，地形上部較陡，中、下部較緩。斜坡頂部較陡，坡度20°～35°，植被較不發(fā)育的地形條件。

2.2 降雨入滲及坡腳工程因素

區(qū)內(nèi)最大月降雨量169.90 mm，雨量充沛，雨量大，雨季常有暴雨發(fā)生。研究區(qū)域充沛的降雨使得村莊坡體內(nèi)形成穩(wěn)定的地下水滲流通道。由于地質(zhì)構(gòu)成的差異，殘坡積層和強(qiáng)風(fēng)化粉泥巖滲透系數(shù)較高，滲流通道主要沿著殘坡積層和強(qiáng)風(fēng)化粉泥巖層發(fā)育，即滲流通道基本沿著滑面發(fā)育。降雨發(fā)生時(shí)，雨水通過后緣及坡面裂縫流入滲流通道，不但使后緣裂隙水壓力增大，也使得滑面中的孔隙水壓力上升，有效應(yīng)力降低。此外，降雨使巖土體飽水，強(qiáng)度降低，自重增加，下滑力增大，而地下水的作用降低了滑面(帶)的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)而降低滑坡整體穩(wěn)定性，該因素是區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的主要誘發(fā)因素。

圖2 研究區(qū)工程地質(zhì)簡圖

村民建蓋房屋半挖半填平整宅基地破壞應(yīng)力平衡，且在坡腳挖方形成臨空面，明顯降低了滑坡穩(wěn)定性，使得滑坡變形增大，坡面及坡腳多處出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)裂縫。說明坡腳原有巖土體對滑坡產(chǎn)生了一定的抗滑力，為加劇滑坡形成提供了充分條件。坡腳挖除后，滑坡出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象。

3 邊坡穩(wěn)定性分析

3.1 滑坡地層巖性

①層含角礫塊石粉質(zhì)粘土：褐黃色，稍濕，硬塑狀，含角礫、局部夾碎塊石。厚度介于0.30～2.30 m；①1層人工填土：主要為粉質(zhì)粘土，含大量角礫、碎塊石。厚度1.50～3.30 m。堆積松散，稍濕，均一性差，該層土質(zhì)松散，欠固結(jié)，壓縮性高，強(qiáng)度低，分布于各臺地前緣；②層泥巖：淺綠色、紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，強(qiáng)～中風(fēng)化，強(qiáng)風(fēng)化帶厚0.6～1.5 m。該層為項(xiàng)目區(qū)主要地層巖性，分布于北部、南部及東部大部分地段。各地層對應(yīng)位置見圖3。

3.2 參數(shù)選擇

依據(jù)巖土層室內(nèi)土工試驗(yàn)、現(xiàn)場巖塊點(diǎn)荷載試驗(yàn)，工程地質(zhì)類比法和《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50218-2014)等綜合分析計(jì)算確定滑動(dòng)面及各巖土層在天然與飽和兩種狀態(tài)下的重度、內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角的取值,見表1。利用該參數(shù)進(jìn)行工況Ⅰ穩(wěn)定性計(jì)算，得到的穩(wěn)定系數(shù)符合實(shí)際情況，故參數(shù)取值合理。

表1 各地層物理參數(shù)表

3.3 安全等級與工況確定

滑坡穩(wěn)定狀態(tài)及相應(yīng)的安全系數(shù)取值按《地質(zhì)災(zāi)害防治工程勘查規(guī)范》(DB50/T143-2018)規(guī)定取值，安全系數(shù)K=1.15。依據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》(DZ0219-2006)相關(guān)規(guī)定，設(shè)計(jì)工況為工況Ⅰ=自重+降雨，工況Ⅱ=自重+地下水+地震。

依據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2019)規(guī)定，工程抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.30 g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組。

3.4 穩(wěn)定性計(jì)算與結(jié)果分析

滑坡體和滑床地層為弱透水層，雨季地下水位高于滑動(dòng)面，穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)考慮地下水壓力，滑動(dòng)面或潛在滑動(dòng)面縱向上均呈折線形，選取折線形滑動(dòng)面或潛在滑移面公式進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。

選取滑面剖面進(jìn)行穩(wěn)定性分析，計(jì)算結(jié)果見表2。

表2 滑坡體穩(wěn)定性系數(shù)

圖3 剖面穩(wěn)定性計(jì)算圖

依據(jù)計(jì)算，滑坡面在工況Ⅰ下的處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)降雨量增大，考慮地下水壓力、地震等因素的情況下即工況Ⅱ，滑坡不穩(wěn)定，出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象，因該區(qū)住著村民且水流發(fā)育，地震也曾發(fā)生，滑坡的威脅性比較大。經(jīng)計(jì)算得工況Ⅱ下的剩余下滑力為16.0 kN。

4 滑坡治理研究

依據(jù)滑坡自然環(huán)境條件、規(guī)模特征、穩(wěn)定性和變形情況、危害程度等，提出兩種能夠達(dá)到有效防治地質(zhì)災(zāi)害的治理方案，并對其進(jìn)行技術(shù)比較、施工可行性比較、投資估算比較，推薦和確定最終治理方案。

4.1 滑坡防治方案設(shè)計(jì)

方案一：擋土墻

在滑坡坡腳布設(shè)直立式重力擋土墻，墻趾距離房屋墻體約3.0 m，長10 m，高6 m，基礎(chǔ)埋深1.3 m，采用M10漿砌塊石砌筑。墻背布設(shè)泄水孔，規(guī)格10 cm×10 cm，間距2.5 m，傾角5%。墻后填土采用透水性好的碎石土分層夯實(shí)進(jìn)行回填。擋土墻類型及其工程量見表3、4。

表3 擋土墻參數(shù)

表4 擋土墻工程量

方案二：抗滑樁板墻

在滑坡剖面下部布設(shè)一排抗滑樁板墻，并在墻后進(jìn)行回填土，抗滑樁共3根，樁長8 m，截面為1.5 m×2.0 m，樁心距為6 m，在樁間放入預(yù)制板墻，穩(wěn)定樁后土體?？够瑯稑缎图捌涔こ塘恳姳?、6。

表5 抗滑樁參數(shù)

4.2 方案比選

從表7看出，兩種方案技術(shù)可靠性較好，但方案一施工可行性比方案二更好，且方案一所用工程費(fèi)用更低，推薦使用方案一。

表6 抗滑樁板墻工程量

表7 治理方案對比表

4.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算

采用方案一進(jìn)行治理后，其穩(wěn)定性驗(yàn)算結(jié)果見表8。由表可得，擋墻抗滑和抗傾覆驗(yàn)算均滿足規(guī)范要求。該擋土墻設(shè)計(jì)剖面圖見圖4。

表8 擋土墻穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果

圖4 擋土墻設(shè)計(jì)剖面圖

5 結(jié)論

誘發(fā)村莊滑坡的因素分為內(nèi)因和外因兩個(gè)方面。內(nèi)因主要有地形和地層，該因素是形成滑坡的基本條件；外因主要有降雨和坡腳挖方，該因素是形成滑坡的主要因素。

通過邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，滑坡在工況Ⅰ處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)降雨量增大，考慮地下水壓力、地震等因素的情況下即工況Ⅱ，滑坡不穩(wěn)定，出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象。

本次滑坡治理提供了兩套方案，分別為擋土墻、抗滑樁板墻治理。因方案一施工可行性更好、工程費(fèi)用更低，且經(jīng)計(jì)算得治理后該滑坡會處于穩(wěn)定狀態(tài)，故采用方案一。