龙山县娃娃塘滑坡孕灾地质条件及其治理措施研究

龙山县娃娃塘滑坡孕灾地质条件及其治理措施研究

沈世钰1, 黄金文2

   1.龙山县自然资源    湖南  龙山  416800 2.湘西州地质灾害防治技术指导中心  湖南  吉首  416000

摘要：2016年6月，受持续降雨影响，湖南省湘西州龙山县某地发生山体滑坡地质灾害，潜在滑坡方量25.3×104m3。根据气象资料，降雨可能持续，滑坡体存在继续下滑的可能。本文在对滑坡体现场进行详细调查及勘查的基础上，对该滑坡体的不良孕灾地质条件进行了较为深入的研究，并对滑坡的治理提出了相关的治理措施建议。研究成果对认识湘西北地区地质灾害背景及防灾减灾具有一定的借鉴意义。

关键词：娃娃塘滑坡；孕灾地质条件；成灾机理；湘西北

引言

湘西州是湖南省内滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害频发、高易发的地区。山区地质灾害具有点多面广、分布不均、局部集中等特点[1]，据了解，近十年来几乎每年都有重大灾情或险情发生，这些灾害在湘西州北部龙山县附近是集中区域之一。2016年6月湘西州龙山县娃娃塘发生山体滑坡，经现场调查，查明了灾害体基本情况并提出了相应治理措施，这对湘西北地区相似不良孕灾地质背景的防灾减灾救灾有着一定的借鉴意义。

1 滑坡概况

2016年6月19日20时至20日8时，龙山县遭受特大暴雨袭击，其中超特大暴雨降雨量站数10站。21至22日，暴雨站4站，中雨和大雨站27站。持续的强降雨引发多处地质灾害，由于湘西州龙山县桂塘镇娃娃塘的山体滑坡导致龙山县城至里耶方向交通中断。

滑坡前缘位于龙里二级路内坎顶部的挡土墙，挡墙底部为滑坡剪出口，剪出口标高约400.00～404.00m，主滑方向与山体坡向大致一致，即217°，滑坡体纵向长93.20m、横向宽约311.40m，滑坡面积25300m²，滑坡厚度3.00～14.00m，平均厚度8.22m，体积约25.3×104m³。

2 研究区自然条件

2.1 地形地貌

滑坡区一带为构造剥蚀低山沟谷地貌，地形以低山为主，局部为山间平地。场区高程一般海拔350m～662.5m。山间峡谷形态多为“V”型，沟谷深切，山高坡陡，边坡坡度35～60°，山脉走向多呈SW－NE向延伸。场区处于低山区，滑坡地段位于山坡中部，地表为残坡积物覆盖，山顶高程为 442.5m，坡脚最低高程为400.00m。上坡上植被茂盛，覆盖率达80%。

滑坡体的微地貌是斜坡，坡向217°，地面的纵坡15°～40°，坡体中间有少量平台，局部为陡坎，陡坎高2.00～5.00m左右，两侧是冲沟，冲沟走向为北向东。滑体后缘为二个独立的小孤峰，高程470.30~472.10m。孤峰北侧为一大片旱地，地表水顺地势往东西二侧排入冲沟中。扯水涡村道由东南向西北从滑坡体中部通过，为碎石路面，路宽3.00m,内侧排水沟为0.50×0.40m，开挖形成的土质边坡高1.00～3.50m，沟内垮塌严重，严重影响排水。因村道底部的圆涵管内径为600㎜，遇特大暴雨时排水不畅，致使山水流入滑坡体中部。滑坡区西北侧山体地表水顺村道内侧排入1号排水沟，但二沟无连接水沟。1号排水沟1.2×1.05m，东北段较好，西南段沟底混凝土较薄，沟底全部冲刷破坏，最大冲刷深度0.62m。

滑坡体前缘为龙里公路开挖形成的岩质边坡，坡顶缘高程为400.00～404.00m；坎下龙里公路路面标高385.19～400.00m，路面宽8.50～11.30m，公路内侧开挖的直立岩质边坡高3.00～18.93m。以上不利的地形地貌，在雨水的引发下极易产生崩塌和滑坡。

2.2 地层岩性及岩土体特征

根据地质调查及钻探揭露，滑坡区物质组成在垂直方向自上向下分布如下：第四系冲洪积层、残坡层，志留系下统龙马溪组，奥陶系上统牯牛潭～五峰组、下统大湾组等。

本次滑坡勘查场地的特殊性岩土有人工填土：人工填土主要分布于龙里公路外侧边坡体上、村道沿线与民房周围，属素填土，成份主要为强～中风化灰岩碎块石，次为可塑状粘土，结构松散密实，厚度0.80~5.10m。因局部施工时回填碾压质量不高，在地表水流或雨水作用下容易导致填土下沉或者沿回填分界面处发生滑坡和塌方。

2.3 地质构造

滑坡区域的大地构造位置为扬子准地台南缘，属新华夏第三复式隆起带的湘西北桑植～石门早～晚期新华夏系褶断带南西段，以及川东早～晚期新华夏系褶断带的东部。

节理裂隙对岩体的完整性造成了破坏，岩体被切割成条块状、碎块状，被破坏的岩体在外因、重力下容易发生崩塌，建议对公路二侧直立边坡松动的危岩进行清除。

2.4 地下水条件

2.4.1地下水类型

与滑坡的孕育和发生息息相关的地下水主要为松散孔隙水：松散孔隙水大部分包含在边坡表层的残坡积层中，含水层厚度为3.5m至14.00m，整体水量偏低，靠自然降水和表面汇水渗入补给。村民的生活用水在枯水季节成为松散孔隙水的主要补给，人类活动对孔隙水的影响很大，根据地形，从高处往低处流渗。松散孔隙水的地下水位和季节有关，雨季时受大气降水补给后水位上升，旱季时由于蒸发等水位下降，由于该类水变化大对边坡稳定性影响很大。

2.4.2场地地下水补径排特征

该区域的地下水主要补给方式为大气降雨，该区域内山峰林立、地势险峻，地形位置较高，地下水以面状形式从高的地方向下方汇集流动，最终在其他部位以泉水形式排除。由于受到地下水的浸湿，岩土体强度会因此有所降低，并在径流通道部位形成渗透压力。

2.5 人类工程活动

根据调查和现场实际查勘，滑坡区域的人类工程活动大，主要表现为下面三种。

（1）种植：村民耕种，增大地表的渗透系数，部分土沟排水不畅，导致地表水下渗至基岩面，使岩土接触面呈饱和含水层。

（2）交通建设：2014年龙里公路的建设，娃娃塘段路基开挖，破坏原边坡形态，下部形成3.00~18.93m的直立陡坎，上部形成3.00~19.00m土质边坡，加快不稳定斜坡向滑坡转变，产生滑动。

（3）村道：内侧土坎经常滑塌，堵塞严重，滑坡区的西北角地表水顺村道内侧水沟而下，至滑坡区处，过道涵管太小，导致地表水不能正常排泄至小溪，反而冲入滑坡区内，使滑坡体内地下水位提高，进一步增加滑体重度。

3 滑坡稳定性分析

滑坡所在斜坡为残坡积松散堆积物斜坡，地形呈上下陡立，中部缓。修建道路在斜坡坡脚处开挖路基，改变了原始斜坡形态，斜坡局部地段出现了变形。2016年6月在强降雨条件下引发了该斜坡的滑动，根据工程地质测绘斜坡体后部发育有L4~L19裂缝，中部发育有L7～L13裂缝，前缘发育有L1~L6裂缝，沿滑动带产生了位移。在滑体上出现大量裂缝，前缘出现挡墙破裂、大部份滑移至公路，临空顶面地下水渗冒现象，由此判定滑坡处于蠕动变形阶段，欠稳定；由于滑动，滑体土产生大量裂缝，更利于大气降雨的渗入，水量不断富集、运移，其界面附近土体抗剪强度不断降低，形成软弱滑带，在连续降雨（尤其是暴雨）等因素作用下，滑坡可能进一步发展为滑动阶段，使滑体沿滑带（面）产生整体滑动，滑坡稳定系数小于1的不稳定状态。

滑坡变形破坏模式及形成机制分析结果：通过对现场详细地质调查，综合分析收集的资料，根据滑坡体的变形特征以及地形地貌等地质条件，本处滑坡形成的主要原因是中部村道水沟堵塞，排水不畅、降雨及特定的自然条件共同作用的结果。滑坡变形迹象明显[2]，目前处于持续发展阶段，一旦再次遭受强降雨，山体随时有产生滑动的可能，将威胁：①滑坡体下方龙里公路交通大动脉300m堵塞，并危及过往车辆和行人的生命财产安全；②滑坡体上3户20人的生命财产安全；③并影响桂塘镇张家槽村扯水涡通村公路的正常安全使用，间接影响附近25户居民138人的正常生产生活。

4 成灾机理及影响因素

根据滑坡后的现场查勘、调查、特征描述以及滑坡成因分析等研究，真实反映该滑坡的实际情况，给防灾减灾救灾提供有利指导，便于进一步研究该滑坡。娃娃塘三号滑坡的发生与降雨、公路开挖、地形地貌等因素关系很大。滑坡体在龙山至里耶公路北侧的边坡，山体北面高南面低，坡向大致217°。悬岩陡坎下为本次滑坡的后缘，标高432.50～442.50m，其平面形状呈圈椅状，滑坡东南侧以冲沟为界，滑坡西北侧以L15裂缝和填土位置为界。山坡中部从上至下呈台阶状，滑坡的前缘是公路施工开挖形成的高边坡，高度5.00到19.00m，地形坡度10°到40°，这为滑坡的形成提供了充分的势能条件。

滑体主要由粘土、含碎石粘土组成，含碎石粘土上部呈可塑状，接近基岩面呈软～流塑状。滑面及滑带土：经过钻探勘察、地质类比、现场特征及模型模拟计算进行确定滑动面，滑动面在粘土与含碎石粘土中的岩土界面。岩体表层的土体具有透水性，而岩体的相对来说隔水，由此地下水在分界处聚集，长此以往在岩土分界面易形成一层300~400mm左右的软~流塑层，软~流塑层的存在为形成滑带和滑动面提供了有利条件，滑动面大致呈不规则折线，这为滑坡的形成提供物源条件。

斜坡体中部村道的施工时，对该地段斜坡进行开挖切坡，以及局部的回填，改变了原有斜坡体内的应力状态，以及村道内侧排水不畅。2016年6月，恰逢暴雨，雨水的大量渗入增加了斜坡土体的重度而减小了滑动面的抗剪强度，便产生了斜坡的快速变形，致使滑坡体上产生大量裂缝、村道路面鼓胀变形，排水沟损坏，造成山体坡脚土体下滑，临空面产生渗冒浑水现象；龙里公路顶部的挡土墙断裂滑移，与滑坡堆积体冲至坎下公路，堵塞交通。

5 治理措施

经过对该滑坡的发生原因的全面分析，结合计算模型，该滑坡的治理方式包括抗滑桩、锚索、喷面支护、截（排）水工程、监测等常见治理方式相结合的综合治理方案，在条件允许的情况下也可采取避让。

方案一：避让，即避开滑坡，此方案需将滑坡体内全部居民房屋搬迁、公路改道。根据调查本滑坡体中需要搬迁的房屋计3栋，总建筑面积约600m²。按目前龙山县房地产住房面积价格3000元/m²计算，需搬迁安置费180万元；即使搬迁避让也不能保证滑坡下方公路的安全和解决村民的出行，而且还需对滑坡进行适当的加固处理，处理方式主要为修筑挡墙与截水沟，估计需要治理费用800万元。由此可见，实施该方案共需资金达980万元。

以上仅仅从资金方面考虑，其实还存在较为复杂的社会问题：村民土地的匮乏，搬迁需要另择场安置。因此，采取避让方案需要大量的资金，同时存在较大的难度。

方案二：削方减载+抗滑桩、锚索、挡土墙支挡工程+截排水工程：根据实际情况，首先对滑坡区域内的松散滑坡体进行分级开挖减载，在确保施工安全后采用抗滑桩、锚索等工程措施对边坡进行支护；在滑坡周界及滑坡体后缘修建截排水沟，避免山上汇水渗入滑坡体，同时对中部的村里原有的排水沟进行疏通、修复，并对该区域内道路进行硬化，完善村里内部排水系统，避免地表水渗入到坡体内；对部分垮塌地段采用浆砌石（混凝土）挡墙进行支护。

方案三：削方减载+格构锚索(锚杆) +挡土墙+截排水沟：对滑坡体前缘采取格构锚杆(锚索)工程支护，在滑坡体周界及坡体后缘修建截排水沟，将地表汇水纳入排水系统内，防止地表水渗入坡体内。对乡村道路进行改道，格构锚杆施工完成后，采用爬山虎等在格构内进行绿化。

监测工程：根据专家意见，及时布置完善的监测系统，在影响区域内布置变形监测、相关因素监测。一是监测影响滑坡变形的相关因素，包括气象、水文、地下水动态等，二是对治理工程及滑坡的变形进行监测，检验治理工程效果。加强当地村民进行地质灾害相关教育，扩大群防群测的范围，提升应该地质灾害的相关能力，减少生命财产安全损失。

通过对上述三种方案对比，抗滑桩、锚索支挡工程是锚索和桩共同工作，其优点是改变桩的悬臂受力状况和桩完全衣靠侧向地基反力抵抗滑坡推力的机理，极大改善了桩身和桩顶的应力状态，该主动抗滑结构比较合理、经济，对控制滑坡变形效果好。经过多方面考虑，推荐方案二。

结论

经过对该区域的勘查，了解了该区域的地质环境，找到了娃娃塘三号滑坡体的基本特征，同时对该滑坡作出了相关评价，制定了相关治理方案，形成如下主要结论：

（1）该区域地质构造比较简单，区域稳定性较好，山区的地形、地貌比较复杂，岩土体物理力学性质相对较差；区域内有复杂的水文地质条件，环境土和水对混凝土以及钢筋混凝土结构中的钢筋微腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性；区域内的不良地质现象较多，综合起来评价勘查区地质环境等级为复杂。

（2）滑坡形成的主要原因是村道内坎土质边坡滑塌，堵塞排水沟，滑坡区地形、岩土性质决定了该地段为易产生滑坡地段；另外暴雨的强烈渗入、导致岩土层含水饱和，强度降低，是该滑坡发生的主要诱发因素。

（3）滑坡主要对滑坡前缘的原有支挡工程、现有乡村道路、住户及过往车辆等造成较大威胁，目前滑坡已经造成直接经济损失约200万元，潜在损失约2000万元。滑坡地质灾害危险程度等级Ⅱ级、地质灾害防治工程等级Ⅱ级，应该及时采取相应的工程防治措施，并进行相应治理。

（4）滑坡区场地地下水主要为第四系孔隙水，水文地质条件简单，对滑坡影响较大。根据场地环境土和环境水样的试验显示，该区域的环境土、水对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

参考文献

[1]杨志华，川西巴塘断裂带地质灾害效应与典型滑坡发育特征[J]，中国地质，2022，49（2）：355~368.

[2]陈生东，永泰县城峰镇旗山小区后山滑坡现场应急调查及处置分析[J]，工程地质学报，2011，19（3）：370~375.

[3]廖秋林，三峡库区千江坪滑坡的发生、地质地貌特征、成因及滑坡判据研究[J]，岩石力学与工程学报，2005,24（17）：3146~53.

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