云南省宜良县某边坡不稳定性因素分析及治理方案研究

李丽香，黄建国，徐世光，，张锐峰，尚利康

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093；2.云南地矿工程勘察集团公司，昆明 650041)

我国是一个滑坡等地质灾害多发国家，每年都会有各类型的地质灾害直接危害人类的生命安全和财产安全。在中国南方省份，多以山地为主，且受台风强降雨影响较大，极易造成山洪和山体滑坡。对于地质灾害的预防，最好的方法是能够提前查明滑坡等地质灾害隐患，并能够准确提出预警并做出相应的措施。为此，吸引了大量学者对此进行研究，且在技术手段、分析方法、分析理论及工程治理上取得了一定的成果，例如：航天-航空遥感监测技术[1-5]、地面-地下监测技术[6-10]、模型驱动分析法[11-13]、数据驱动法[14-15]、对比分析法、及时排除地下水[16-17]、滑坡加固[18-20]等，这些成果为滑坡等地质灾害的治理提供了有效的指导。

本文将以云南省宜良县某一村庄滑坡为例，结合地质勘查资料与实测滑坡位移数据，分析滑坡诱发机理，在此基础上，结合滑坡变形演化过程，提出治理方案。

1 研究区概况

宜良县地处云南省中部，昆明市东南部，东邻石林县、陆良县，北与嵩明县、马龙县接壤，西连呈贡区、官渡区和澄江县，南接弥勒县、华宁县。研究区属于构造侵蚀地貌中山地形，自然山体斜坡整体地形坡度10°～35°。斜坡顶部较陡，坡度20°～35°，植被较不发育，斜坡中、下部地形较缓，坡度10°～20°，下部为农田分布，坡脚为季节性溪沟，沟底及两侧见连续基岩出露。区域地层由新至老为第四系(Q)，新近系上新统(N2)，泥盆系下统翠峰山组(D1c)，志留系上统玉龙寺群(S3y)、中统马龙群(S2m)，寒武系中统双龙潭组(∈2s)、陡坡寺组(∈2d)、下统龙王庙组(∈1l)、沧浪铺组(∈1c)、筇竹寺组(∈1q)、渔户村组(∈1y)，震旦系上统灯影组(Zbdn)。主要岩性有泥岩、页岩、粉砂岩、粉砂质泥岩、灰岩、泥灰岩、白云岩、泥质白云岩、砾岩、砂岩、石英砂岩等。区内附近发育有2条区域断裂，一条位于研究区西北向直距约380 m，断层长约63 km，倾向南东，倾角32°；另一条位于项目区东南向直距约1.2 km，断层长约41 km，倾向北西，倾角46°。村庄处在山区，年平均气温16.30 ℃，年极端最高气温33.9 ℃，最低气温-6.2 ℃，年平均降水量860.00 mm，无霜期226 d，旱季为10月～次年5月，流量很小，约1～3 l/s，雨季为6月～9月，流量显著增大，约10～30 l/s，雨季偶有洪水发生，洪水位涨幅最高1.2 m。据统计，研究区发生过5.0级～5.9级地震18次，6.0级～6.9级地震9次，大于7.0级地震4次，最大地震8级，活动速率1.0～8.6 mm/a。

据调查，村庄滑坡为一老滑坡，为牵引式滑坡(图1A)，后缘北部有一条老裂缝，西南有一小型坍滑，西侧有拉张裂缝，前缘房屋墙体有挤压裂缝(图1C)，两侧房屋墙体有剪切裂缝等迹象。坡脚宽149.75 m，斜长113.85m，后缘高程1 925.0 m，前缘高程1 893.0 m，高差32.0 m，坡向127°,平面形态呈半圆弧形，剖面形态呈折线形，整体坡度15°～30°。

村庄于2007年雨季发生滑动，为牵引式滑坡，沿土石界面产生滑动，滑动面埋深约1.83m，滑坡体冲毁下侧房屋，部分滑坡体堆积于屋中，该滑坡至今未采取任何治理措施，仅对坡脚滑坡堆积体进行清除。

图1 研究区野外勘察照片A.村庄全貌；B.不稳定性边坡；C.房屋发育两条裂缝

2 滑坡诱发因素分析

通过上述研究区域概况可知，该村庄滑坡的诱发因素可分为内因与外因两个方面。其中内因主要为研究区内的地层及地形因素，外因主要为降雨入渗及坡脚工程活动。

2.1 地层及地形因素

通过查阅相关文献和实地野外调研，对村庄所在地层进行了详细的分析。分析结果表明，边坡表层为残坡积层覆盖，组成物质以含砾粉质粘土为主，岩土体强度较低，堆积松散。下伏基岩为强风化粉泥岩，薄层状构造，节理裂隙较发育，岩体较破碎，稳定性较差，土岩接触面成为潜在不稳定结构面，且边坡为顺向坡。通过地层岩性分析，表明研究区地层岩性稳定性差，为滑坡的产生提供了基础条件。

此外还对研究区地形条件进行了详细调研，结果表明该村发生过一次大型老滑坡，村庄建立在老滑坡上(图2)，通过地形地质图及野外实测，研究区自然山体斜坡整体地形坡度10°～35°，地形上部较陡，中、下部较缓。斜坡顶部较陡，坡度20°～35°，植被较不发育的地形条件。

2.2 降雨入渗及坡脚工程因素

区内最大月降雨量169.90 mm，雨量充沛，雨量大，雨季常有暴雨发生。研究区域充沛的降雨使得村庄坡体内形成稳定的地下水渗流通道。由于地质构成的差异，残坡积层和强风化粉泥岩渗透系数较高，渗流通道主要沿着残坡积层和强风化粉泥岩层发育，即渗流通道基本沿着滑面发育。降雨发生时，雨水通过后缘及坡面裂缝流入渗流通道，不但使后缘裂隙水压力增大，也使得滑面中的孔隙水压力上升，有效应力降低。此外，降雨使岩土体饱水，强度降低，自重增加，下滑力增大，而地下水的作用降低了滑面(带)的抗剪强度，进而降低滑坡整体稳定性，该因素是区内地质灾害的主要诱发因素。

图2 研究区工程地质简图

村民建盖房屋半挖半填平整宅基地破坏应力平衡，且在坡脚挖方形成临空面，明显降低了滑坡稳定性，使得滑坡变形增大，坡面及坡脚多处出现错动裂缝。说明坡脚原有岩土体对滑坡产生了一定的抗滑力，为加剧滑坡形成提供了充分条件。坡脚挖除后，滑坡出现失稳现象。

3 边坡稳定性分析

3.1 滑坡地层岩性

①层含角砾块石粉质粘土：褐黄色，稍湿，硬塑状，含角砾、局部夹碎块石。厚度介于0.30～2.30 m；①1层人工填土：主要为粉质粘土，含大量角砾、碎块石。厚度1.50～3.30 m。堆积松散，稍湿，均一性差，该层土质松散，欠固结，压缩性高，强度低，分布于各台地前缘；②层泥岩：浅绿色、紫红色，泥质结构，中厚层状构造，强～中风化，强风化带厚0.6～1.5 m。该层为项目区主要地层岩性，分布于北部、南部及东部大部分地段。各地层对应位置见图3。

3.2 参数选择

依据岩土层室内土工试验、现场岩块点荷载试验，工程地质类比法和《工程岩体分级标准》(GB/T50218-2014)等综合分析计算确定滑动面及各岩土层在天然与饱和两种状态下的重度、内聚力和内摩擦角的取值,见表1。利用该参数进行工况Ⅰ稳定性计算，得到的稳定系数符合实际情况，故参数取值合理。

表1 各地层物理参数表

3.3 安全等级与工况确定

滑坡稳定状态及相应的安全系数取值按《地质灾害防治工程勘查规范》(DB50/T143-2018)规定取值，安全系数K=1.15。依据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ0219-2006)相关规定，设计工况为工况Ⅰ=自重+降雨，工况Ⅱ=自重+地下水+地震。

依据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2019)规定，工程抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.30 g，设计地震分组为第二组。

3.4 稳定性计算与结果分析

滑坡体和滑床地层为弱透水层，雨季地下水位高于滑动面，稳定性计算时考虑地下水压力，滑动面或潜在滑动面纵向上均呈折线形，选取折线形滑动面或潜在滑移面公式进行稳定性计算。

选取滑面剖面进行稳定性分析，计算结果见表2。

表2 滑坡体稳定性系数

图3 剖面稳定性计算图

依据计算，滑坡面在工况Ⅰ下的处于欠稳定状态，当降雨量增大，考虑地下水压力、地震等因素的情况下即工况Ⅱ，滑坡不稳定，出现下滑的现象，因该区住着村民且水流发育，地震也曾发生，滑坡的威胁性比较大。经计算得工况Ⅱ下的剩余下滑力为16.0 kN。

4 滑坡治理研究

依据滑坡自然环境条件、规模特征、稳定性和变形情况、危害程度等，提出两种能够达到有效防治地质灾害的治理方案，并对其进行技术比较、施工可行性比较、投资估算比较，推荐和确定最终治理方案。

4.1 滑坡防治方案设计

方案一：挡土墙

在滑坡坡脚布设直立式重力挡土墙，墙趾距离房屋墙体约3.0 m，长10 m，高6 m，基础埋深1.3 m，采用M10浆砌块石砌筑。墙背布设泄水孔，规格10 cm×10 cm，间距2.5 m，倾角5%。墙后填土采用透水性好的碎石土分层夯实进行回填。挡土墙类型及其工程量见表3、4。

表3 挡土墙参数

表4 挡土墙工程量

方案二：抗滑桩板墙

在滑坡剖面下部布设一排抗滑桩板墙，并在墙后进行回填土，抗滑桩共3根，桩长8 m，截面为1.5 m×2.0 m，桩心距为6 m，在桩间放入预制板墙，稳定桩后土体。抗滑桩桩型及其工程量见表5、6。

表5 抗滑桩参数

4.2 方案比选

从表7看出，两种方案技术可靠性较好，但方案一施工可行性比方案二更好，且方案一所用工程费用更低，推荐使用方案一。

表6 抗滑桩板墙工程量

表7 治理方案对比表

4.3 稳定性验算

采用方案一进行治理后，其稳定性验算结果见表8。由表可得，挡墙抗滑和抗倾覆验算均满足规范要求。该挡土墙设计剖面图见图4。

表8 挡土墙稳定性系数计算结果

图4 挡土墙设计剖面图

5 结论

诱发村庄滑坡的因素分为内因和外因两个方面。内因主要有地形和地层，该因素是形成滑坡的基本条件；外因主要有降雨和坡脚挖方，该因素是形成滑坡的主要因素。

通过边坡稳定性计算，滑坡在工况Ⅰ处于欠稳定状态，当降雨量增大，考虑地下水压力、地震等因素的情况下即工况Ⅱ，滑坡不稳定，出现下滑的现象。

本次滑坡治理提供了两套方案，分别为挡土墙、抗滑桩板墙治理。因方案一施工可行性更好、工程费用更低，且经计算得治理后该滑坡会处于稳定状态，故采用方案一。