青海某老滑坡的变形及稳定性浅析

王安

摘要：老滑坡坡体前缘开挖，开挖后将形成高度约11m的临空面，破坏了山体现有的平衡和稳定。随着开挖量的增大坡体应力状态随之改变，抗滑力随之减小，下滑力增大，致使岩土体失去原有平衡，从而引起老滑坡复活。

关键词：老滑坡；稳定性分析；传递系数法；

1、工程概况

拟建南山路二期工程K1+545～K1+680段右侧发育一老滑坡，滑坡周界清晰。该老滑坡左邻国铁干线及铁路专用线，受设计规划及地理位置等因素影响，需对右侧老滑坡坡体前缘进行开挖，开挖后将形成高约11m的临空面，为了确保工程实施后道路工程和铁路的安全正常运营以及防止老滑坡复活引起的次生灾害，尽快查明该滑坡的地质条件并采取有效防治措施，显得十分紧迫而必要。

2、工程区自然条件及地质环境条件

2.1地形地貌

拟建工程在微地貌单元上属于湟水河南岸Ⅲ级阶地及低山丘陵区，工程区南侧为甘河门村南山段，为低山丘陵区，地形起伏，北侧为湟水河Ⅲ级阶地，地形平坦、开阔。

图1工程区地形地貌图

2.2地层岩性

工程区出露的地层由新到老为第四系全新统滑坡堆积黄土状粉土，冲积卵石土，上更新统风积黄土状粉土，新近系泥岩等,各地层的岩性特征如下：

滑坡堆积黄土状粉土：浅黄色-黄褐色，主要分布于滑坡范围内，为滑体的主要物质组成部分，厚度10～20m，稍湿状，局部湿状，稍密-中密，具中等压缩性。

卵石土：灰白、灰白色，主要分布于滑坡体前缘以外，厚度大于10m，中密-密实，潮湿-饱和。

风积黄土状粉土：浅黄色-黄褐色，主要分布于低山丘陵区，稍湿-湿，稍密-中密。

泥岩：棕红色-褐红色，局部夹砂岩及石膏夹层，泥质结构，层状构造，岩层产状平缓，倾角6°N，全-强风化，风化层厚度大于10m，成岩作用差，呈土状及碎块状。

2.3地质构造

西宁盆地北挨达坂山，南依拉脊山，东靠小峡隆起，与民和盆地相隔，西部与日月山、共和盆地为邻。随着青藏高原的持续上升和西宁盆地的相对下降，西宁盆地内堆积了巨厚的第三系棕红色岩系和第四系松散层，盆地的基底与边缘地带为古老的变质岩系所构成。西宁盆地内断裂构造不发育，褶皱构造呈舒缓状，新构造运动主要以震荡式隆升为主。区内的黄土底部砾石被隆升至侵蚀基准面以上数十米，冲沟在盆地内深切达20～50m，这些都能表征区内新构造运动的特点。

2.4气象、气候条件

工程区年平均气温2.6～5.3℃，最热月平均气温14.6℃,最冷月平均气温-8.9℃。多年平均降雨量为527.6mm，每小时最大暴雨量为47.7mm，多年平均蒸发量为900～1300mm，多年平均湿度为61％，最大冻土深度为130cm。

2.5水文地质条件

工程区内的地表水主要为季节性降水而形成的短暂性洪流、面流，水量不大。地下水主要赋存于滑坡前缘的卵石层中，水位埋深约16.2m。其补给来源主要为甘河的侧向地下径流补给，其次为大气降水补给，主要通过蒸发及地下径流排泄。

2.6地震

工程区地震动峰值加速度为0.10g，对应地震基本烈度为Ⅶ度，地震动反应谱特征周期为0.45s。

3、滑坡特征及稳定性评价

3.1滑坡的性质与特征

该滑坡地貌单元属低山丘陵区，地形起伏较大。该滑坡为一堆积层滑坡，滑体物质为滑坡堆积黄土状粉土，滑床为泥岩。根据民间调查得知，该滑坡形成时间已超过至少50年，为一老滑坡，自滑动变形稳定以后未见明显滑动迹象，滑坡现处于基本稳定状态。该滑坡外貌清晰，滑坡周界明显，滑坡体总体平面形态呈“簸箕形”，剖面形态呈阶梯形，坡度10～30°，局部大于30°。滑坡后壁平面形态呈圈椅型，后壁高度约40～50m，倾角约30～65°。滑坡体及周边坡体植被生长较好，植被覆盖率约90%，未见马刀树、醉汉林等现象。滑坡后缘平台宽大，宽约105～120m，且已夷平作为坟地，后缘目前未见明显错动迹象。滑坡前缘呈舌状向外突出，据调查和分析判断滑坡剪出口位于国寺营灌溉渠底坡脚处，因受人类活动频繁影响（坟地平整、前缘取土及修建水渠）及随时间的推移，滑体未见牵引、拉张裂缝。

根据地形地貌、坡体结构、变形特征及勘察资料综合分析，该滑坡主滑方向约为NW13°，主轴长度约160m，最宽处约230m，滑体平均厚度约20m，最厚约23.7m，滑坡体体积约为34×104m3，为一中层-中型牵引式滑坡。

图2滑坡全景图

3.2滑坡成因分析

（1）地层条件：黄土状粉土具有良好的垂直节理及在后期构造应力中形成近于直立的构造节理，在风、雨等应力的作用下，其微裂隙不断延伸扩展，大大降低了黄土的整体性。黄土状粉土层为透水层，基底泥岩为相对隔水层。黄土状粉土中的节理、裂隙发育为地表水的下渗、提供了通道，地表水沿裂隙面下渗，在相对隔水地段富集，软化滑动面，可能引发老滑坡复活。

（2）降雨：降雨沿着黄土节理、裂隙等下渗甚至灌入，由于泥岩层透水性低，雨水的渗入易在黄土与泥岩接触面形成滞水区，接触面处强风化泥岩和黄土产生软化、泥化现象，弱化了土体的力学性质。位于接触面上部的黄土和下部的泥岩遇水后抗剪强度均发生明显降低。此时，这一接触面将进一步演化成潜在的滑坡面（带）。

（3）地震：地震可引起黄土状粉土层中孔隙水压力发生变化，导致抗剪强度降低，动荷载增大，促使岩土体产生滑动，进而可能引起老滑坡复活。

（4）人类活动：目前该滑坡处于基本稳定状态，拟建南山路二期道路工程在K1+545.99～K1+680段路基右侧以挖方形式通过，开挖路基后滑坡前缘形成高约11m左右的临空面，使前缘抗滑段阻力减小，若不采取治理和有效的防治措施，则原有坡体失去平衡，可能引发老滑坡复活。

4、滑坡的稳定性评价和计算分析

4.1滑坡稳定性评价

目前该老滑坡整体处于基本稳定状态，据民访和现场调查，该滑坡发生滑动时间已超过五十年，期间未见明显滑动变形迹象，但因南山路二期工程的修建，开挖路基后会使滑坡前缘形成高约11m左右的临空面，破坏了山体现有的平衡和稳定。路基开挖位于坡体前缘反翘所形成的抗滑段部位，因前缘开挖破坏了山体原有应力分布状态，造成坡脚段临空面失去了原有支撑，继而引起后部未开挖部分发生变形或牵引滑动。后部未开挖部分因前缘部分开挖会在后缘引起形成裂缝，并沿开挖面形成一个应力释放面，路堑坡脚开挖引起卸荷回弹，造成坡脚一带形成应力集中，加之在开挖过程中对坡脚的强烈扰动，使得坡脚出现追踪边坡岩体原有的一些软弱结构面的不利组合面逐渐贯通。随着开挖量的增大坡体应力状态随之改变，抗滑力随之减小，下滑力增大，致使岩土体失去原有平衡，最终在暴雨、地震等不利因素作用下沿软弱结构面发生新的滑动。

4.2滑坡稳定性的计算分析

（1）基本假定

①沿断面方向取1米宽的滑体作为检算单元，不考虑单元两侧的摩擦力影响。

②滑体的每一条块假定为整体滑动。

③各滑块的推力方向平行于各块体处的滑带。

（2）滑坡的稳定性计算及设计参数的选择

稳定性计算中需要确定的设计参数有滑体的容重、滑带的土体抗剪强度指标（c和φ值）,根据《岩土工程勘察规范》和试验数据，建议：天然重度取18.0kN/cm3，饱和重度取19.0kN/cm3。

滑坡稳定性评价以极限平衡法为主，参考有限元法、有限差分法、离散元法等方法。滑坡推力计算按传递系数法考虑，滑坡稳定性计算公式如下：

其中

式中ψj——第i块段的剩余下滑力传递至第i+1块段时的传递系数(j=i)，即

该滑坡属于黄土-泥岩滑坡，在黄土-泥岩滑坡中由于泥岩具有遇水软化，失水后易碎散的性质，且泥岩本身处于半胶结状态，在天然含水量下，其抗剪强度较高，固结快剪C值较高，约30～112kPa，Φ值较低，约8.8～28.6°。但泥岩表层经水浸泡软化后，其C值、Φ值急剧降低。在甘陕地区黄土梁峁沟壑区，同类地质结构的黄土-泥岩顺层滑坡，滑带土的残余剪切强度C=4.8～8.9kPa，Φ=5.2～15.3°。

由滑坡稳定性评价，以及计算结果、试验数据和经验值综合分析，推荐主滑段滑带力学参数指标如下：C=6kPa，Φ=12.0～12.3°。

表4滑坡稳定性计算表

5、结论

根据此次勘察资料分析，该老滑坡在自然状况下处于基本稳定状态，但在地震等不利条件下，有整体剧滑的危险，并加速滑坡变形。根据对开挖后（未支护）自然状态的滑坡稳定性计算，可以看出随着拟建南山路二期道路工程对滑坡前缘开挖面积的不断增大，不断在滑坡前缘形成较大的临空面，若不采取相应的工程防护措施进行支挡防护，该老滑坡由欠稳定状态向不稳定状态逐渐改变，最终可能导致老滑坡的复活，对拟建工程本体及前缘的国铁及专用线等工程造成极大的危害。

参考文献

[1]《滑坡防治工程勘查规范》（GB/T32864-2016）.

[2]《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009年版）.

[3]张小乔、余鹏，上黄土下半胶结泥岩滑坡的滑动机理和防治分析，技术探讨，2014.

[4]秦刚，牵引式古滑坡形成机理与治理方法初探，云南建筑，2014.4.