河南省方城縣中南廠橋東家屬區(qū)滑坡成因分析

 引言
根據(jù)對方城縣廣陽鎮(zhèn)中南廠橋東家屬區(qū)滑坡工程地質(zhì)測繪調(diào)查得知，在勘查區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)有影響滑坡整體穩(wěn)定性的長期變形跡象、特征。因此，該地質(zhì)災(zāi)害體屬潛在滑坡，目前處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。
在最不利條件下，如暴雨、地震等作用下，該滑坡體存在變形、滑動失穩(wěn)，進(jìn)一步形成滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能。如形成滑坡地質(zhì)災(zāi)害，其成因機(jī)制分析如下：①坡面較陡具有臨空面是產(chǎn)生滑坡的空間條件?；麦w地形坡度20°～40°，滑坡前緣為陡坎坡面方向與巖層傾向基本一致。潛在滑坡體坡面較陡，前緣剪出口有充分的滑移空間。②潛在滑坡體內(nèi)堆積有較厚第四系殘坡積層（含碎石粉質(zhì)粘土），坡積層底部粉質(zhì)粘土，強(qiáng)度相對較低，在地下水浸泡下易形成滑帶。松散堆積體在持續(xù)暴雨等因素作用下，易形成飽水的滑體土，飽水的滑體重量增加，地下水浸泡使滑帶土體軟化，抗剪強(qiáng)度降低，潛在滑坡形成整體滑動。③地表水和地下水在潛在滑坡演變過程中起決定性作用。在潛在滑坡的后緣、潛在滑坡體內(nèi)的地表水和地下水經(jīng)自然溝谷排放，部分地表水滲入潛在滑坡體內(nèi)，并沿弱透水坡積層底面與隔水的殘積層底面流動形成地下水通道。地下水長期浸泡形成的軟弱帶，易貫通形成滑帶。④震動作用使?jié)撛诨庐a(chǎn)生滑動。在地震、爆破等震動作用時，潛在滑坡的軟弱帶（滑帶）土體，在飽水狀態(tài)下，孔隙水壓力增加，上覆土體有效應(yīng)力減小，土體抗剪強(qiáng)度降低，均可導(dǎo)致潛在滑坡滑動或加速潛在滑坡滑動。松散物質(zhì)處于潛在滑坡上，存在臨空面，地表水、地下水大量補(bǔ)給潛在滑坡體，沿著滲透通道滲流，使滑體土重度增大，潛在滑帶土抗剪強(qiáng)度降低，在持續(xù)暴雨、地震情況下，潛在滑坡存在整體滑動的可能。
1 滑坡穩(wěn)定性極限平衡法分析
1.1 滑坡巖土體物理力學(xué)指標(biāo) 通過勘查，潛在滑坡土體主要為含碎石粉質(zhì)粘土，可塑～硬塑狀，根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，該土的天然重度為16.8～17.5kN/m3，三軸剪切值為c=22～28.6kPa，？準(zhǔn)=8.2°～11.1°。其物理力學(xué)指標(biāo)測試成果統(tǒng)計(jì)見表1。
1.2 滑坡物理力學(xué)參數(shù)建議值 滑坡穩(wěn)定性評價與計(jì)算中所采用的巖土物理力學(xué)參數(shù)的選取是否合理，是計(jì)算評價潛在滑坡穩(wěn)定性的關(guān)鍵，其中滑帶土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、？準(zhǔn)取值尤為重要。
①滑體土、滑床的重度。滑體為含碎石粉質(zhì)粘土，室內(nèi)試驗(yàn)天然重度平均值為17.1kN/m3，中風(fēng)化石英砂巖天然重度經(jīng)驗(yàn)值為26.0kN/m3，。根據(jù)滑體土室內(nèi)試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)值，綜合確定潛在滑坡穩(wěn)定性和滑坡推力計(jì)算中所采用的重度值，建議取值見表2。
②滑帶土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)成果，考慮各種試驗(yàn)條件及方法的局限性，穩(wěn)定性分析和推力計(jì)算中抗剪強(qiáng)度參數(shù)采用室內(nèi)剪切試驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)類比與反演相結(jié)合的方法確定。具體取值見表3。
對符合邊坡變形趨勢的參數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均，用平均后的參數(shù)與試調(diào)參數(shù)比較，最接近的作為穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)，并算出穩(wěn)定性。
1.3 計(jì)算工況 根據(jù)本次勘查可知，坡體上建筑物稀少，可不考慮建筑荷載；坡體內(nèi)無穩(wěn)定的地下水位，不考慮地下水的影響；方城縣抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，可考慮地震荷載。作為陣雨集中，暴雨多發(fā)地區(qū)，要考慮暴雨對滑帶軟化的影響。從以上分析綜合本滑坡特征及各種荷載，本次選定如下幾種工況計(jì)算、評價滑坡的穩(wěn)定性。
計(jì)算工況：
工況一：自重；
工況二：自重+暴雨；
工況三：自重+地震。
1.4 計(jì)算模型的確定 勘查時探槽中揭露巖土發(fā)現(xiàn)滑面特征，計(jì)算模型主要根據(jù)工程地質(zhì)剖面的地層分布，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件與室內(nèi)分析的滑面即軟弱面計(jì)算，滑面為折線型，故穩(wěn)定計(jì)算采用折線型滑面計(jì)算公式，剩余下滑力計(jì)算按傳遞系數(shù)法。在滑坡體上選擇具有代表性的三個剖面為計(jì)算剖面。計(jì)算模型見圖1、圖2、圖3。
1.5 荷載分析 潛在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算根據(jù)實(shí)地調(diào)查，該處為自然荒坡或林地，滑坡體范圍內(nèi)無任何建筑、道路。因而，潛在滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和剩余下滑力計(jì)算所考慮的荷載組合，按照設(shè)置的工況的荷載組合進(jìn)行，不再考慮地面加載。
1.6 計(jì)算結(jié)果 根據(jù)上述確定的計(jì)算參數(shù)和計(jì)算模型對潛在滑坡在設(shè)計(jì)工況和校核工況條件下分別進(jìn)行整體穩(wěn)定性和推力計(jì)算，將各勘探剖面穩(wěn)定性計(jì)算列于表4。
1.7 潛在滑坡整體穩(wěn)定性綜合評價
1.7.1 潛在滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分級。根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》第12.4.6條的規(guī)定，滑坡穩(wěn)定狀態(tài)應(yīng)根據(jù)其穩(wěn)定系數(shù)按表6確定。
1.7.2 潛在滑坡整體穩(wěn)定綜合分析評價。經(jīng)對比分析，當(dāng)沿石英砂巖界面形成滑動帶滑動時，由表4、5計(jì)算結(jié)果可知：
①在工況一（自重+地下水）條件下
1-1′、3-3′計(jì)算剖面滑坡體是穩(wěn)定的；2-2計(jì)算剖面滑坡體基本穩(wěn)定。
②在工況二（自重+暴雨+地下水）條件下
1-1′計(jì)算剖面滑坡體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.09。安全系數(shù)為1.10時，滑坡的剩余下滑推力最大為183.48KN/m；安全系數(shù)為1.20時，滑坡的剩余下滑推力最大為311.90KN/m。2-2′計(jì)算剖面滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為0.98。安全系數(shù)為1.10時，滑坡的剩余下滑推力最大為1372.27KN/m；安全系數(shù)為1.20時，滑坡的剩余下滑推力最大為1912.73KN/m。3-3′計(jì)算剖面滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為0.98。安全系數(shù)為1.10時，滑坡的剩余下滑推力最大為1007.34KN/m；安全系數(shù)為1.20時，滑坡的剩余下滑推力最大為1485.37KN/m。
③在工況三（自重+地震+地下水）條件下
1-1′計(jì)算剖面滑坡體處于穩(wěn)定狀態(tài)。2-2′計(jì)算剖面滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.01。安全系數(shù)為1.10時，滑坡的剩余下滑推力最大為1245.08KN/m；安全系數(shù)為1.20時，滑坡的剩余下滑推力最大為1774.20KN/m。3-3′計(jì)算剖面滑坡體處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，其穩(wěn)定系數(shù)為1.01。安全系數(shù)為1.10時，滑坡的剩余下滑推力最大為919.99KN/m；安全系數(shù)為1.20時，滑坡的剩余下滑推力最大為1395.87KN/m。由此可見，本滑坡在工況一（自重+地下水）條件下處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)、工況二（自重+暴雨+地下水）條件下處于基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)、工況三（自重+地震+地下水）條件下處于基本穩(wěn)定～不穩(wěn)定狀態(tài)，滑坡整體處于不穩(wěn)定狀態(tài)。
1.8 潛在滑坡穩(wěn)定性敏感因素分析 潛在滑坡潛在滑體土為含碎石粉質(zhì)粘土，下部滑床為中風(fēng)化石英砂巖，滑帶為粉質(zhì)粘土。潛在滑坡地面平均坡度約25°，選取滑帶的抗剪強(qiáng)度參數(shù)為天然狀態(tài)下c=24.0kPa，？準(zhǔn)=11°，飽和狀態(tài)下c=18kPa，？準(zhǔn)=9°，得出該條件下潛在滑坡的穩(wěn)定系數(shù)。在此基礎(chǔ)上對1-1′剖面進(jìn)行演算分析，？準(zhǔn)值每增加1°和c值每增加1kPa情況下，分別計(jì)算相應(yīng)的穩(wěn)定系數(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，？準(zhǔn)值每增加1°，穩(wěn)定性增加1.68～2.22%；c值每增加1kPa，穩(wěn)定性增加2.78～3.62%。具體見表7。
1.9 滑坡發(fā)展變化趨勢
1.9.1 發(fā)展變化趨勢。滑坡體為殘坡積含碎石粉質(zhì)粘土，孔隙發(fā)育，有利于降雨入滲，在持續(xù)暴雨情況下，當(dāng)?shù)叵滤鐾杆暂^差的石英砂巖時，將使含碎石粉質(zhì)粘土層軟化，抗剪強(qiáng)度降低。通過計(jì)算評價初步查明，滑坡體整體在自重+暴雨工況時穩(wěn)定系數(shù)小于1.0，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，若滑坡不加以治理，根據(jù)前文論述的滑坡影響因素及變形破壞機(jī)制，其穩(wěn)定性受多因素影響，若進(jìn)一步變形破壞將形成牽引式滑坡，滑坡變形將先是前部局部滑動-前部滑動-整體失穩(wěn)下滑。
1.9.2 危害對象及危害程度。依據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（國土資源部DZ/T0218-2006），通過走訪調(diào)查，方城縣廣陽鎮(zhèn)中南廠橋東家屬區(qū)滑坡直接危脅到三棟家屬樓120戶400余人，直接經(jīng)濟(jì)損失1500萬元以上，根據(jù)《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（DZ/T0218-2006）：危害對象等級劃分為二級，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。