赵喻文

[摘  要]：受2021年9月强降雨的影响，重庆开州区某公路边坡发生失稳，为分析该边坡的失稳破坏机理，文章采用野外无人机测绘、原位钻探以及室内滑坡稳定性分析评价方法对该边坡展开研究。结果表明，滑坡整体范围纵向长约180 m，横向宽200 m，平均厚度约8 m，体积约28×104 m3，属中型土质滑坡;根据现场裂缝、变形特征，研究区可分为强变形区和弱变形区，根据其运动模式特征得出该滑坡属于牵引式滑坡;钻探揭露的滑面近似呈直线型;滑坡体整体在天然状态下处于稳定状态，极端暴雨工况下处于基本稳定状态，强变形区在天然状态处于基本稳定—稳定状态，在极端暴雨工况下处于不稳定—欠稳定状态;建议采用“挡土墙+抗滑桩”的方案进行滑坡综合治理。文章成果为该滑坡的有效防治提供了重要依据，同时为相似边坡研究提供借鉴和参考。

[关键词]：公路边坡; 失稳机理; 稳定性分析; 传递系数法

P 642.21A

西南山区公路边坡地质灾害一直是影响山区公路安全运营最大的问题。公路边坡一旦失稳破坏，可能会对国家财产和人民的生命安全造成巨大的损失。降雨引起的边坡失稳一直是国内外地质灾害防治研究的重点。既有研究表明，中国90%的边坡稳定性都与降水有关[1]。在三峡地区降雨是造成边坡失稳的主要原因之一[2]。全球范围内，在20世纪全球范围内40个最具破坏性的滑坡灾害中，有一半是由持续降雨或强降雨造成的[3]。Lumb[4]研究了香港地区边坡变形前后的特征，根据土体的抗剪强度分析了降雨与香港地区边坡的稳定性。Fredlund[5]及Sammon[6]考虑了降雨强度和土的类型对边坡稳定性的影响，分析了降雨强度对各类土质滑坡稳定性的影响。黄福明[7]基于非饱和土力学理论，讨论了黏土、粉砂土及砂土边坡进行了降雨入渗的瞬态渗流分析，揭示不同土质边坡在降雨条件下的渗流场及坡体含水量随时间变化规律。Lee[8]研究了马来西亚新山地区近10年来降雨数据发现，边坡破坏的关键因素是降雨强度与土体渗透率比值。Brian等[9]通过研究得出，滑坡主要是由于基质吸力的降低导致土体的抗剪强度的下降而引起的。黄润秋等[10]的研究表明，随着雨水入渗，边坡内部逐渐被水饱和，土体的基质吸力逐渐降低，降低了边坡的稳定性。

研究区位于重庆开州区。2021年9月下旬，由于研究区普降暴雨，造成该公路边坡发生滑坡，约50 m公路完全垮塌，道路完全中断致使车辆、人员均无法通行。根据现场调查，目前强变形区已产生贯穿性滑面，若遇强降雨等不利条件下，滑坡体土体的力学性质会再次降低，滑坡体可能再次启动，进一步威胁滑坡前缘公路安全。

本文综合采用了无人机航测、野外地质调查、室内物理力学试验等，对该公路边坡基本特征和失稳机理进行了分析，揭示了该滑坡的变形破坏特征。针对其失稳机理提出合理有效的防治措施，本文的研究可为相似工程设计及施工提供科学的理论依据。

1 工程地质概况

研究区位于重庆市东北部，地处长江之北，在大巴山南坡与重庆平行岭谷结合地带。处于北纬30°49′30″～31°41′30″、东经107°55′48″～108°54′之间。区域多年年平均降雨量1 385 mm，其中5～9月降雨量占全年降雨量的70%，日最大降雨量297 mm（2004年9月4日），多年平均最大日降雨量为134.7 mm，占全年降雨量的11.4%。

钻孔揭示地层岩性分别为：

（1）第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）。

含碎石粉质黏土：棕灰色—灰褐色，稍湿—湿，可塑;角砾主要为砂岩或泥岩颗粒，粒径主要集中在2.0～18.0 mm，含量约10%～20%;粉质黏土主要为砂岩或泥岩的风化产物;土体局部含铁锰质氧化物及钙质结核，遇水易软化，摇震反应不明显。

（2）侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）。

勘查区内基岩为砂泥岩互层。

泥岩：中厚层状结构，块状构造，岩芯呈碎块状～柱状，岩体较破碎，节理、裂隙发育，岩质较软，强度较低，敲击易碎。

砂岩：青灰色-棕红色，中粒砂状结构，块状构造，碎屑颗粒支撑，孔隙式胶结，胶结物为硅质，胶结紧密。

研究区地处大巴山麓、三峡库区腹地。西部属盆东褶皱带，南部属川东平行岭谷区，北部属大巴山南麓。地质构造总体由北-北东向东弯转，成为突向北西的弧形构造带，弧形构造多具扭性特点。

根据相关规范[11-12]，本区抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震第一组，设计特征周期0.35 s。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡形态及规模特征

滑坡前缘高程约415 m，后缘高程约455 m，相对高差约40 m。整体地形上中后部稍缓，坡度10～15°，有利于雨水汇集，下部略陡，坡度15～40°。滑坡纵向长约180 m，横向宽200 m，平均厚度约8 m，体积约28×104m3。滑体物质组成表层为第四系残坡积粉质黏土层，下伏基岩为侏罗系中统上沙溪庙组砂岩和泥岩，岩层产状170°∠19°，主滑方向200°，为顺向坡。

本次灾害主要为滑坡体前缘强变形区为主，滑坡强变形区纵向长约30 m，横向宽70 m，平均厚度约4 m，体积约0.8×104 m3，属小型浅表层土质滑坡。滑体物质组成表层为第四系残坡积粉质黏土层。滑坡区横向上两边地势高、中部低，在强变形区形成凹槽，有利于雨水汇集，降低了强变形区内土体力学指标，在强降雨天气下，强变形区整体沿基覆界面发生滑动，目前强变形区内约50 m公路完全垮塌，另外约20 m公路已开裂。

2.2 滑坡变形特征特征

滑坡区右后缘以公路路面形成的拉裂缝为界，裂缝长约6 m，宽约3 mm（图1-③，1-④），滑坡正后方房屋无变形迹象，且房屋后方基岩出露（图1-①）;滑坡右后侧公路拉裂，裂缝长约8 m，宽约5 mm，有轻微下错（图1-②）;滑坡左侧边界处耕地内出现裂缝，现场调查表明，裂缝长度约3～4 m，寬约8 mm，裂缝出现后耕地已将其回填;滑坡前缘边界为公路，公路垮塌，冲积土层厚度约5 m（图1-⑥）。

强变形区后缘形成圈椅状错台，错台高0.4 m～1 m（图1-⑥）;强变形区左侧边界公路路面下错，形成裂缝长约4 m，裂缝宽约0.1 m（图1-⑦）;强变形右侧边界处公路路面下错，形成裂缝长约3.5 m，裂缝宽约3 cm（图1-⑤），强变形区前缘以公路垮塌处为界，公路垮塌处长约50 m，高约5 m。该区前缘公路路面多处开裂、下陷（图1-⑤，1-⑦）。

2.3 滑坡地质结构特征

根据现场勘查及钻孔揭示，滑体物质组成主要为第四系全新统残坡积层（Q4el+dl）组成;滑坡滑面位于基覆界面位置，潜在滑面上部土湿润，呈软～可塑状，土体手感细腻，切面光滑;滑床基岩由侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）砂岩和泥岩互层组成。岩层产状为170°∠19°。其中泥岩为中厚层状结构，块状构造，岩芯呈碎块状～柱状，岩体较破碎，节理、裂隙发育，强度较低，敲击易碎;砂岩为青灰色-棕红色，中粒砂状结构，块状构造，孔隙式胶结，胶结物为硅质，胶结紧密（图2）。

3 滑坡稳定性分析

3.1 岩土体力学参数

滑带土抗剪强度参数的选取合理与否，对稳定性计算起关键作用。据室内土工试验资料，滑带土天然含水量较高，接近饱和含水量，也说明滑带土接近饱和状态。由于取样、封样、送样以及实验过程中人为因素的影响，致使实验参数与实际数据有一定差异。所以在稳定性分析和计算中抗剪强度参数是以室内试验值为基础，主要参考地质测绘对滑坡稳定性的宏观判断及结合反演结果，从而进行参数确定（表1）。

3.2 计算模型及结果

计算目的是为滑坡稳定性评价及防治提供依据。计算时，通常考虑天然工况、降雨工况和地震工况。因勘查区属于Ⅵ度地震区，滑坡受地震影响小，可不考虑地震工况。

分析计算的荷载主要有：滑坡自重（含自然状态水位）、暴雨。分2种工况：

（1）工况一：自重+地下水。

（2）工况二：自重+暴雨+地下水，土体饱和，岩土体物理力学参数为饱和状态参数。

通过钻探揭露滑带，综合分析滑坡可能剪出口，得出滑坡可能发生近似直线型滑动，选取典型计算剖面模型如图3所示。对滑坡剖面中的AC及BC潜在滑面分别进行上述2种工况下的稳定性计算分析。计算方法采用传递系数法，结算结果见表2。

计算结果表明，滑坡整体在天然状态下处于稳定状态，极端暴雨工况下处于基本稳定状态;强变形区在天然状态处于基本稳定—稳定状态;在极端暴雨工况下处于不稳定—欠稳定状态，根据计算结果，其稳定性状态与野外宏观判断相吻合。

4 坡体失稳机理

该滑坡体属于典型的覆盖层滑坡，滑动面位于基覆界面，与岩层倾向平行或小角度相交，与地下水的渗流路径基本顺行，基覆界面以下为致密的砂泥岩，与上覆堆积体在垂直截面上形成较大的入渗系数的突变。因此，在遭遇极端降雨的条件下，基覆界面容易出现地下水富集，在钻孔K02的取样照片可以看出，在滑坡体前缘现有强变形区域，基覆界面已经出现明显的泥化现象。根据运动形式划分，该滑坡属于牵引式滑坡。

整个滑坡体后缘以及侧缘也出现了不同程度的裂缝，但此时并未发生大规模的滑动现象，说明基覆界面的土体已经开始在不断的降雨过程发生泥化现象，但是并未在空间上贯通，一旦潜在滑带图在持续降雨条件下发生贯通性泥化，就会发生整体滑动，因此采取及时的支护措施是有必要的。

5 结论

（1）研究区滑坡是典型的由于降雨导致失稳的滑坡，整个变形范围纵向长180 m，横向宽200 m，平均厚度约8 m，体积约28×104 m3，属中型土质滑坡。目前发生强烈破坏的区

域为强变形区，该区域纵向长约30 m，横向宽70 m，平均厚度约4 m，体积约0.8×104 m3。

（2）滑坡变形主要集中于中后部，强变形区已产生贯穿性滑面，若遇强降雨等不利条件下，滑坡体土体的力学性质会再次降低，滑坡体可能再次启动。

（3）滑坡体整体在天然状态下处于稳定状态，极端暴雨工况下处于基本稳定状态;强变形区在天然状态处于基本稳定—稳定状态;在极端暴雨工况下处于不稳定—欠稳定状态。

（4）根据现场调查及滑坡稳定性计算，建议采用以挡土墙+抗滑为主的的方案进行滑坡综合治理，同时对斜坡的松散岩土体进行清理。

参考文献

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[3] 李华坦， 赵玉娇， 李国荣，等. 寒旱环境黄土区植物护坡原位模拟降雨试验研究[J].水土保持研究，2014， 21（6）：8.

[4] Lumb P. Effect of rainstorm on slope stability [C]// symon HongKong soils， 1962.

[5] Fredlund D G. Slope stability analysis incorporating the effect of soil suction[J]. Slope Stability， 1987.

[6] Sammon T， Tsuboyama Y.Parametric study on slopes stability with numarical simulation inconsideration of seepage proces [C] // Proceedings of the 6th Symposium on Landslide， 1991.

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[9] Brian D. Collins，Dobroslav Znidarcic. Stability Analyses of Rainfall Induced Landslides[J]. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering，2004，130（4）：
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[10] 黄润秋， 戚国庆. 非饱和渗流基质吸力对边坡稳定性的影响[J]. 工程地质学报， 2002， 10（4）：343-348.

[11] 建筑抗震设计规范：
GB 50011-2010[S]. 2010.

[12] 中國地震动参数区划图：
GB 18306-2015[S]. 2015.

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