广州市从化区和丰村张洞山体滑坡成因特征及稳定性分析

时间：2024-05-18

周心经，郭宇

(广州市地质调查院，广东广州 510440)

1 引言

近年来，滑坡地质灾害频发，严重威胁周边居民的生命财产安全。2019 年，山西省临汾市乡宁县发生山体滑坡， 20 人死亡，100 余人受灾，直接经济损失达2100 余万元。同年，贵州省六盘水市水城县发生一起特大山体滑坡灾害，43 人死亡，9人失踪，700 余人紧急转移安置，直接经济损失1.9亿元。同样在2019年，甘肃定西市通渭县常河镇发生9.14 特大(巨型)滑坡群灾害，造成直接经济损失近2000万元[1，2]。由此可见，对滑坡的研究分析具有重要的现实意义[3～5]。同时也有越来越多的研究人员在滑坡研究领域做了较好的工作[6～9]。

随着广州市经济社会的高速发展，尤其是大规模的城市化进程导致了人地关系越发紧张，位于广州市从化区和丰村的张洞山体滑坡，给当地的居民造成了严重的安全隐患，并成为制约当地经济社会发展的重大地质因素。本文在对滑坡区域收集资料和有关数据的基础上，开展了实地滑坡现场调查和地质钻探，分析了滑坡分布的基本特征，查明滑动的原因和规律，深入研究了后续滑动的稳定性，旨在为后续滑坡地质灾害的治理提供基础资料和科学依据。

2 研究区地质灾害基本特征

研究区位于从化区良口镇和丰村张洞，滑坡前缘中心点位地理坐标东经113°42′01″；北纬23°48′23″；西安80坐标：X=2633888，Y=38469533。该山体滑坡位于和丰村西北部张洞，滑坡所在和丰村和镇政府所在地有村道连接，可通行中型及小型运输车辆，现有村道至滑坡位置约40 m无公路相通，且二者之间有一条2～3 m宽的溪沟阻隔。

据现场调查，该滑坡所在的山坡总体倾向295°，坡度50～60°，山脊标高327 m，山脚标高325 m，相对高差42 m。坡体主要由全风化及强风化花岗岩组成，顶为坡残积土。山体植被发育，据应急调查资料，该边坡于2014年5月23日发生滑动，滑坡体长约80 m，宽约100 m，滑距60～70 m，滑坡体积约40000 m3。滑坡毁坏20间平房，造成1人受伤、2栋楼房受损，灾情级别为中型。

本滑坡有以下特点：一是坡度较陡，通视条件较差，不利于地形测量及地质调查工作和勘查施工。二是植被茂盛，通行条件差，坡上没有作业道路，不利于钻探机械进场作业，不利于今后治理工程设备开展施工。三是从滑坡至现有乡村公路有40 m不能通车，中间还有一条2～3 m宽的溪沟，溪沟有常年流水，且容易受到山洪影响(图1、图2)。

3 滑坡成因特征分析

滑坡所处地和丰村地形变化较大，部分山坡较陡，为典型的丘陵地貌。滑坡所在山体斜坡呈南北走向，滑坡边界呈圈椅状，最高点标高367.30 m，前缘最低点标高322.50 m，最大高差54.80 m，主滑方向约295°。从地形上看，滑动面形态与滑坡地表地貌形态基本一致，经对滑坡特征、结合钻探结果及岩土体物理性质分析，滑动面处于残坡积土层与全风化黑云母二长花岗岩之间。

滑坡按物质成分分类属于残坡积层滑坡，按滑坡体的厚度分属于浅层滑坡，按滑体体积分，和丰村滑坡总体积约40000 m3，属于小型滑坡。残坡积层具有较强的渗透能力，遭受强降雨时，雨水进入滑体并很快下渗，由此造成滑坡体的重量增加，缓慢向下移动，从而发生滑坡，滑坡往往会随着能量的积累和平衡的打破，多次向下滑移，因此有可能造成人民生命财产的严重损失。

图1 交通位置图

图2 边坡远眺全景(镜头向东)

滑动面：该滑坡的滑动面规律比较明显，滑坡后缘形成高1～2 m的滑坡壁。钻探结果显示，各纵向剖面最深滑动面埋深一般2.0～5.0 m，总体而言，中上部滑动面主要位于残坡积土与全风化岩层界面附近，局部位于全风化黑云母二长花岗岩层内；滑坡前缘的滑动面一般位于残积土层中。滑动带厚度一般20～50 cm。

滑体：主要是由残坡积土组成，厚度一般2.0～5.0 m，坡面植被发育。滑坡体前缘土体有鼓起变形，后缘呈弧形，最大下错位移5 m，分布有高约5 m的滑坡壁，滑坡后缘部分有竹、树等植被倒伏。在滑坡体中部有多条与主滑方向近垂直的横向裂缝，一般呈近南北向曲折延伸，长度5～20 m，裂缝宽度0.1～0.3 m，可见深度0.3～0.5 m。

滑床：主要为黑云母二长花岗岩，其纵断面形态近似弧形，局部有起伏。滑坡轴线总体近似直线。

通过工程地质调查，发现降雨是滑坡发生的诱发因素，内因要属滑坡岩土体自身的工程力学性质和水理性能。

(1)地形地貌和当地居民削坡建房为滑坡的形成提供了良好的临空条件。当地居民为了建房进行削坡且没有护坡、排水等保护措施，致使坡体呈裸露状态，为滑坡的形成提供了良好的临空条件。

(2)岩土结构为滑坡的形成提供物质基础。滑坡体的组成物质为松散的残坡积土和全风化岩，在暴雨浸泡后其稳定性变差，因此易沿着岩土体的分界滑动而产生滑坡。

(3)降雨是滑坡的直接触发因素。降雨时雨水沿着坡体缝隙向下渗流，时间一长形成径流界面，在基岩面附近容易形成地下水的渗流面，其上的岩土体很容易产生滑动，从而造成滑坡的发生。

4 滑坡稳定性分析

4.1 滑坡稳定性评价计算模型

根据勘查区岩土工程特性及水工环地质条件，结合滑坡变形失稳的模式，对滑坡采用《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006)中的传递系数法，计算其稳定性。

4.2 滑坡稳定性评价计算公式

计算依据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T 0218-2006)附录E滑坡稳定性评价和推力计算E.9 、E.17公式，在理正软件上实施计算。

4.3 滑坡滑坡稳定性计算参数的选用

物性参数和强度参数是滑坡稳定性计算需要考虑的两项内容。物性参数主要是指滑体的重度；强度参数主要是指滑带土的粘聚力和内摩擦角。饱和抗剪强度根据天然抗剪强度进行折减。计算参数依据土工试验结果和地区经验选取，根据野外调查滑坡后缘及剪出口的具体位置，结合钻探资料综合确定滑动面的位置。滑坡稳定性计算的参数详见表1。

表1 滑坡稳定性计算岩土体力学性质指标

4.4 计算工况

根据滑坡稳定性影响因素分析，滑坡体在天然状态和连降暴雨等条件下将受到下列荷载的作用：一是潜在滑坡体受到的重力，以地下水位为分界线，之上按天然重度计算，之下按饱和重度计算；二是静水压力，也就是地下水流动造成的渗透压力；三是浮托力，即地下水对水下潜在滑动面段的法向水压力。

暴雨对滑坡的作用主要表现在地下水位的波动和滑坡体含水量的控制，水的作用对滑坡体自重、动水压力和浮托力等荷载至关重要，同时滑体土和滑带物的抗剪强度也会产生变化，从而影响滑坡稳定性。根据滑坡所处的受力情况，确定按天然状态和连降暴雨两种工况进行计算：工况一：自重+地下水；工况二：自重+地下水+暴雨。

在计算时，由于工况一没有暴雨的影响，自重按天然重度取值，抗滑力按滑带土的天然抗剪强度计算；在工况二中，整个滑坡受雨水影响处于饱水状态，自重计算按饱和重度，抗滑力按滑带土饱和抗剪强度。

4.5 稳定性计算结果

计算结果见表2。

表2 滑坡稳定性计算结果统计

表3 滑坡稳定状态划分

根据表2的计算结果，结合参照表3的内容，滑坡在工况一条件下，最小稳定系数为0.985，滑坡处于不稳定状态。当在工况二条件下，滑坡土层的重度增大，但是内摩擦角和粘聚力都减小，最小稳定系数为0.646，说明滑坡的不稳定状态进一步加剧。此外，根据滑坡调查，仍处于滑动变形中，在强降雨、震动等诱发因素的作用，滑坡体可能进一步滑动。通过上述分析，说明和丰村滑坡还处在不稳定状态。