堆积体滑坡稳定性计算与诱发因素分析

2022-04-03 08:50:29 | 浏览次数：

[摘要]本文概括介绍了堆积体类型滑坡。以曾家湾滑坡为例，通过计算天然状态、强降雨条件、人工活动和地震等多个不同工况下滑坡的稳定性系数，对滑坡的稳定性进行了对比评价。并结合理论与统计数据分析，得出我国西南地区强降雨条件是诱发堆积体滑坡灾害的首要因素，人工活动和地震活动次之。提出了该类型滑坡的防治建议，在采用挡墙或抗滑桩等工程措施下，要着重做好滑坡体的截排水、坡面降雨防渗工作，并避免不合理的人类工程建设。

[关键词]堆积体滑坡；稳定性分析；强降雨；人工活动；地震；建议

[中图分类号]P642.22[文献标识码]A

近几个世纪以来，滑坡灾害一直是危害人们生命财产和工程建设安全的主要自然灾害之一[1]。堆积体滑坡作为滑坡类型的一种，具有分布广泛、爆发频率高、持续危害性大等特点，在我国滑坡类型中占有很大比例[2]。该类滑坡通常发生在第四系及近代松散堆积层中，其滑体物质一般由次生堆积体，如崩积物、崩坡积物及冲积与崩坡积混合物堆积而成，具有结构松散、大孔隙比、透水性强等特点[3]。

堆积体滑坡受地区强降雨天气和地形影响，特别是近年受汶川、雅安地震及其余震频繁发生，以及部分地区为推动经济快速发展而导致不合理的人工开挖工程建设影响，使得近些年堆积体滑坡灾害呈现急剧上升趋势，造成了极大的生命财产损失。因此针对于我国西南地区普遍存在的堆积体滑坡，分析其在不同工况条件下的安全稳定性，以及对诱发灾害的各关键因素研究显得尤为重要。

本文以贵州省思南县塘头镇曾家湾滑坡为例，分析计算了该堆积体滑坡在天然状态、强降雨条件、人工开挖和地震影响四个不同工况条件下的安全系数，并根据滑坡实际出现的滑移迹象和历史资料统计，对滑坡的稳定性进行了对比评价。结合文献资料，分析了诱发堆积体滑坡灾害的最主要三个因素：强降雨条件、地震影响和人类工程开挖活动诱发滑坡失稳滑移的机制，并通过该地区已发生和潜在有滑动迹象堆积体滑坡历史统计资料，得出了三种诱发因素主次权重。并为滑坡灾害的预防和治理措施提供了依据。

1工程实例

曾家湾堆积体滑坡位于贵州省思南县塘头镇，其后缘为思南县二级公路。滑坡范围体内共有民房36户，建筑面积约7 200 m2，约160人居住。

据当地相关部门统计资料显示，该滑坡由1998年开始发生变形，2002年被列为思南县重点地质灾害点，通过群防群测发现该滑坡体一直存在着滑移迹象。2007年七八月期间，由于持续性强降雨导致滑坡体严重变形，前缘房屋局部鼓胀，后缘裂缝明显加宽加大（裂缝宽1.5 m，错距1.2 m）。若该滑坡在受到强降雨条件、地震以及受当地人类工程建设开挖等活动影响，诱发其产生整体滑移破坏时，将直接威胁滑坡区数百人的生命财产安全，使城镇交通中断，其后果较为严重，带来的经济损失将难以估量。

1.1滑坡区地质环境条件

1.1.1地形地貌及滑坡形态特征

滑坡近东西向展布、为一西高东低的厚约8.0 m的浅层堆积体斜坡，相对高差达16.0 m，滑坡的前缘处于龙底江河岸，由于汛期江水位涨幅加大对河岸的冲刷切割造成前缘临空面切深加大，前缘较大的临空面是滑坡的剪出直接成因之一。滑坡区域纲要图与剖面线布置如图1。

③模拟计算了当滑坡区分别发生6-8级地震时的稳定性系数，表明该堆积体滑坡在受到小于8级地震单因素影响条件下，滑坡基本处于稳定状态，但当发生8级及以上地震活动影响时，滑坡发生整体滑动灾害，而且下滑段受影响较明显。

④受人类工程在斜坡体和坡脚开挖筑路建房等影响，滑坡的稳定性系数明显降低，且一旦滑坡区出现强降雨灾害天气，滑坡稳定性系数小于1.0，会出现整体滑移灾害。

3堆积体滑坡主要诱发因素理论分析

3.1强降雨条件

对于堆积体滑坡，滑体物质主要第四系松散物组成，结构松散、孔隙比大、透水性强，为雨水的入渗提供了便利通道[2]。

在遭遇持续性强降雨时，产生动态浮托力，同时雨水不断充填裂缝和软弱结构面，产生顺坡向的动态扩张力。滑坡后缘大量地表水通过滑体排泄，一部分沿坡体表面向坡脚排泄，一部分从地表向斜坡下渗，使坡体的重量不断增大，从而在坡体内形成稳定的渗流场，增大滑体内的渗透压力，从而增大了下滑力。同时地下水的下渗，使滑带土充分饱水，滑带土遇水后其抗剪强度降低，从而降低了滑体的抗滑力[4，5]。当降雨使坡体的下滑力增大到大于抗滑力的总和时，即滑动能量蓄积到一定程度时，坡体就会沿前缘剪出口产生糯滑形成滑坡。

据统计资料显示，我国西南部由于持续强降雨条件诱发的堆积体滑坡灾害约占总数70%以上。因此对于强降雨影响区的潜在堆积体滑坡，在进行工程治理措施时，除了根据滑坡区的具体工程地质环境条件设计合理的抗滑桩、挡土墙或者锚杆（索）以外，做好坡面以外雨入截流防渗以及坡体的排水工作，在设计治理方案时着重堆积体的排水防渗，合理设计排水孔和防渗层至关重要。要最大限度地减小由于降雨对边坡稳定性的破坏，减少该类滑坡灾害的发生。

3.2人类工程活动

一般堆积体滑坡区，人类工程活动主要表现为农田耕植、切坡建房以及修路等。特别是60年代后，随着人口增长，不断伐木开山垦田，人类工程活动渐趋加剧，对地质环境产生了较大的破坏，导致滑坡体上树木减少，植被破坏，降低了抗冲蚀能力和局部稳定性，增加了大气降雨的入渗速度和入渗量，对滑坡的整体稳定性和局部稳定性均产生了一定的不利影响[3]。

由于人们初始对滑坡的认识不足，在滑坡区筑路、建房、挖填等不正当的工程建设活动，切坡破坏了原始坡体形态，使坡体稳定程度降低，在不利因素诱发下产生多处小规模拉裂坍滑，造成部分民房及道路设施受损毁坏。同时人类工程经济活动的加剧，增加了地表荷载，影响了坡体内渗流场，也是引起堆积体滑坡局部甚至整体失稳的重要因素[4，5]。

因此，在采取工程治理措施的同时，做好滑坡区人民的宣传教育，避免不合理的人类工程活动引起滑坡失稳，导致重大人员伤亡和财产损失尤为迫切。

4.3地震活动

地震是造成堆积体滑坡灾害的主要的触发因素之一。我国研究学者通过对西南地区的调查研究表明，特别是当达到烈度7级以上的地区，坡度大于25°的斜坡，地震触发破坏的现象十分明显[5]。在本文曾家湾滑坡地震模拟稳定性计算中也表明了这一点。

地震对斜坡稳定性的影响主要是由于水平地震力使得潜在滑体对滑面的法向压力削减，同时增强了坡体的下滑力，从而加剧了滑坡体的滑移。

建议相关部门应建立地质灾害信息沟通机制，地震多发区在做好地震预测预报的同时，及时关注区内潜在相关滑坡地质灾害体，特别是要密切关注由于地震或余震引起的滑坡等次生地质灾害，避免不必要人员伤亡及财产损失。

4结论

以曾家湾堆积体滑坡为例，通过计算滑坡5个不同工况下的稳定系数对滑坡稳定性做出对比评价；结合文献资料，理论分析了诱发堆积体滑坡灾害的主要因素。得到如下一些结论：

（1）堆积体类型滑坡，在强降雨条件下计算得稳定性系数明显降低，是诱发失稳滑移的最主要因素。

（2）地震活动不同程度上降低了滑坡的稳定性，特别是当遭遇7级及以上地震时，堆积体滑坡出现明显的失稳甚至滑移。

（3）滑坡区人类不合理的工程建设活动，破坏了原始坡体稳定形态，使得滑坡稳定性系数明显降低，且一旦遇到持续强降雨或强震时，滑坡会出现整体滑移灾害。

（4）通过对堆积体滑坡主要诱发因素理论分析分别解释了强降雨条件、人类工程活动和地震因素诱发堆积体滑坡破坏模式和失稳滑动机制。

（5）提出了堆积体滑坡预防治理建议，在采用挡墙或抗滑桩等工程治理下，要着重做好滑坡体的截排水、坡面降雨防渗以及避免不合理的人类工程活动等。