引用本文
邓佳良, 黄黄, 王耀, 李永明, 吴昊, 黄蒙. 安徽省宁国市山核桃种植区典型滑坡机制与稳定性分析——以石岭村滑坡为例[J].中国地质调查, 2024,11(1): 93-104.
DENG Jialiang, HUANG Huang, WANG Yao, LI Yongming, WU Hao, HUANG Meng. Mechanism and stability analysis of typical landslide in pecan planting area of Ningguo City in Anhui Province: A case study of Shilingcun landslide[J].Geological Survey of China, 2024,11(1): 93-104.  
doi: 10.19388/j.zgdzdc.2024.01.11
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安徽省宁国市山核桃种植区典型滑坡机制与稳定性分析——以石岭村滑坡为例
邓佳良1, 黄黄2, 王耀1, 李永明2, 吴昊1, 黄蒙1
1.安徽省地质调查院,安徽 合肥 230001
2.安徽省地质矿产勘查局311地质队,安徽 安庆 246000

第一作者简介: 邓佳良(1987—),男,高级工程师,主要从事区域地质、地质灾害等调查与研究工作。Email: 460862353@qq.com。

收稿日期: 2023-06-28
基金资助: 安徽省地质调查院“下扬子地区早前寒武纪大陆地壳再造对扬子克拉通化的指示意义(编号: 2208085MD96)”“安徽1∶5万宣城县、寒亭镇、周王村、水东镇幅浅覆盖区区域地质调查(编号: NJZX-W-2018-046)”“宁国市地质灾害风险调查评价(1∶50 000)(编号: AHSJXZ202034119999-RW11)”项目联合资助
摘要

宁国山核桃种植区环境地质条件复杂,人类活动活跃,降雨充沛,是安徽省滑坡灾害极高易发区之一。选择种植区东部石岭村滑坡为研究对象,采用遥感、地形测量、地质勘查等工作手段,对滑坡的变形特征、形成条件、破坏机制及稳定性等特征进行详细研究,并提出防治建议。研究结果表明: 石岭村滑坡为一受基覆界面控制的小型复合式土质滑坡,在工况Ⅱ(自重+持续暴雨)下稳定系数为0.854 3(不稳定),处于蠕变状态,复活的可能性较大; 其主控因素为软弱的岩土体结构和适宜的地形地貌条件,诱发因素为强降雨和人类工程活动; 建议对种植区自然斜坡进行工程治理,同时改变山核桃采摘方式(如采用低空挂网兜拾),恢复植被,减少水土流失。研究成果可为种植区滑坡灾害早期识别和防治等提供重要借鉴。

关键词: 山核桃种植区; 石岭村滑坡; 形成条件; 破坏机制; 稳定性评价
中图分类号:P694 文献标志码:A 文章编号:2095-8706(2024)01-0093-12
Mechanism and stability analysis of typical landslide in pecan planting area of Ningguo City in Anhui Province: A case study of Shilingcun landslide
DENG Jialiang1, HUANG Huang2, WANG Yao1, LI Yongming2, WU Hao1, HUANG Meng1
1. Anhui Institute of Geological Survey, Anhui Hefei 230001, China
2. 311 Geological Team of Anhui Provincial Bureau of Geology and Mineral Exploration, Anhui Anqing 246000, China
Abstract

Ningguo pecan planting area is one of the most vulnerable areas of landslide disaster in Anhui Province with complex environmental and geological conditions, active human activities and abundant rainfall. The landslide in Shilingun in the eastern part of the planting area was selected as the research object, and the remote sensing, topographic survey and geological exploration were adopted to investigate the deformation characteristics, formation conditions, failure mechanism and stability of the landslide in detail, and prevention and control proposals were put forword. The results show that Shilingcun landslide is a small composite soil landslide controlled by the interface of foundation and cover. The stability coefficient is 0.854 3 (stability coefficient <1, unstable) under condition II (dead weight + continuous heavy rain), and it is in a creep state with greater possibility of resurrection. The main controlling factors are weak rock and soil structure and suitable topographic and geomorphic conditions, and the induced factors are heavy rainfall and human engineering activities. It is suggested that the natural slopes in the planting area should be treated with engineering method, the picking pecans method should be changed (such as using low-altitude hanging net picking) to restore vegetation and reduce soil erosion. The research results could provide important reference for the early identification, prevention and control of landslide disasters in planting areas and reduce the loss of people's lives and property.

Keyword: pecan planting area; Shilingcun landslide; formation condition; failure mechanism; stability estimation
0 引言

安徽省宁国市山核桃种植区地质环境条件复杂, 植被破坏严重(严重水土流失), 人类工程活动活跃, 降雨充沛, 是皖南山区滑坡灾害极高易发区之一[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]。据统计[8, 9], 截至2022年, 宁国市全域共发生滑坡灾害375处(占地质灾害总数的54.5%), 其中274处滑坡灾害分布在山核桃种植区, 占比73%。说明宁国市山核桃种植区有滑坡灾害高频发生的孕灾地质条件, 是研究滑坡灾害的天然实验室。

通过对比分析发现[2, 3, 8, 9, 10, 11, 12], 区内滑坡灾害主要分布在种植山核桃的碎石土斜坡或岩土复合斜坡上, 其发生与强降雨、人类工程活动(山核桃种植、切坡建房、筑路切坡等)等关系密切, 且具有一定的相似性, 典型滑坡灾害的研究成果可推广至整个山核桃种植区。因此, 本文选取新近发生的石岭村滑坡(2021年8月28日晚8点左右)作为研究对象, 综合应用遥感、无人机拍摄、地质调查、钻探、物探以及历史资料调研等工作手段, 详细查明石岭村滑坡基本特征, 分析其形成条件与破坏机制, 并做稳定性定量评价, 最后提出防治建议, 研究成果对种植区滑坡灾害早期识别、防灾减灾、加强生态文明建设以及减少人民生命财产损失等具有重要意义。

1 研究区概况

宁国市山核桃种植区位于安徽省东南部, 与浙江省接壤, 区内有宁墩、云梯、中溪、仙霞、胡乐、甲路、南极及万家乡镇, 面积约1 070 km2, 是皖南山区东端南缘的重要组成部分(图1)。石岭村滑坡位于山核桃种植区东部的仙霞镇石岭村大坞组附近(图1)。2021年8月, 受台风“ 烟花” 影响, 区内发生持续强降雨, 石岭村滑坡中下部东侧于28日晚8点左右发生滑动, 体积约0.15× 104 m3, 小型规模, 影响范围约2 000 m2, 导致山核桃种植园受损, 威胁前缘2户居民生命财产安全, 直接经济损失5万余元[9, 13]。

图1 宁国市山核桃种植区地质灾害分布Fig.1 Distribution of geological hazards in pecan planting area of Ningguo City

1.1 气象水文

宁国市山核桃种植区属北亚热带季风亚湿润气候区, 气候温和, 雨量充沛, 日照充足, 四季分明[9, 10, 11, 14, 15, 16]。据2000— 2021年气象资料显示[8, 9], 种植区多年年平均气温为16.1 ℃, 最热月(7— 8月)平均气温为27.5 ℃, 最冷月(1月)平均气温为3.5 ℃, 极端最高气温为42 ℃(2013年8月18日), 极端最低气温为-15.9 ℃(1991年12月29日), 气温随高度增加而降低(每升高100 m降低0.84 ℃), 全年无霜期平均为226天。根据种植区47处雨量站资料显示[9, 15, 16, 17], 种植区多年年平均降雨量在1 200 mm以上。时间上, 降雨主要集中在5— 8月(占全年降雨总量的50%以上), 6月降雨量最大(图2(a)), 最大值达548.4 mm(2011年); 空间上, 降雨主要集中在种植区西部甲路镇和胡乐镇附近(多年年平均降雨为1 300~1 600 mm), 最小降雨量在种植区东部中溪镇附近, 多年年平均降雨为952~1 020 mm(图2(b))。

图2 2000— 2021年宁国市山核桃种植区降雨量分布与水系分布[8, 9]Fig.2 Rainfall distribution and water system distribution in pecan planting area of Ningguo City from 2000 to 2021[8, 9]

种植区水系属长江流域水阳江水系, 未见主干河流, 仅发育东津河及中津河和西津河支流[8, 9]。各支流多呈树枝状或网络状组合(图2(b)), 其水流量及水位严格受降雨控制。胡乐镇与甲路镇水系总体向NE分别流入西津河与中津河, 再经港口湾水库流入水阳江; 南极乡水系总体向北NNE流入东津河, 云梯乡、仙霞镇及中溪镇水系流入东津河, 并在汪溪街道附近注入水阳江。

1.2 地形地貌

宁国市山核桃种植区位于皖南山区东端南缘的构造侵蚀低山地貌区, 地势南高北低, 有山高、坡陡、谷深的特点[1, 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 15, 16, 17]。区内山势绵延起伏, 重峦叠嶂, 海拔+1 000 m以上高峰10余座(位于皖浙交界附近), +800~1 000 m山峰30余座, 最高峰海拔+1 587 m(种植区东南部龙王山, 见图3), 最低峰海拔+100 m(种植区东北中溪镇附近), 相对最大高差为1 487 m。区内山脊线与构造线走向基本一致, 总体呈NE向延伸[18, 19]。山谷多呈“ V” 型或“ U” 型, 两侧斜坡“ 直线型” “ 折线型” 居多, 坡度在30° ~60° 之间, 局部陡立。石岭村滑坡位于NE向“ U” 型谷西北部的山坡上, 坡脚处地势平坦, 属山间侵蚀河谷堆积地貌[9, 13]。

图3 宁国市山核桃种植区工程地质图[8, 9, 18, 19, 20]
1.中厚— 巨厚层状碎裂状坚硬石英砂岩岩组; 2.中厚— 厚层状较坚硬杂砂岩岩组; 3.薄层碎裂状较软弱粉砂质泥岩岩组; 4.中厚— 厚层状强岩溶化坚硬灰岩岩组; 5.中厚— 厚层中等岩溶化坚硬-较坚硬泥灰岩岩组; 6.巨厚层碎裂状坚硬流纹质凝灰熔岩岩组; 7.碎裂状坚硬花岗闪长岩岩组; 8.中厚— 厚层碎裂状软弱泥质粉砂岩、砂砾岩岩组; 9.第四系碎石土、粉砂质黏土、黏土; 10.断层; ①.磨盘山向斜; ②.胡乐背斜; ③.梅林向斜; ④.绩溪— 宁国墩复式背斜; ⑤.马川向斜; ⑥.关口复背斜; ⑦.猪槽山复向斜; ⑧.石岭头背斜; ⑨.大坞口向斜Fig.3 Engineering geological map of pecan planting area in Ningguo City[8, 9, 18, 19, 20]

1.3 岩石地层

宁国市山核桃种植区位于江南断裂带东南, 伏川蛇绿岩带西北, 出露地层属扬子地层大区江南地层分区广德— 休宁地层小区地层[18, 19]。出露地层由老至新有震旦系、寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系和第四系[8, 9]。岩浆岩主要分布在种植区东部, 以仙霞二长花岗岩、花岗闪长岩为代表, 形成时代为早燕山期[21, 22]。根据种植区岩石的坚硬程度、结构面发育状况以及工程特性等特征, 将区内岩石地层划分为9个工程地质岩组[8, 9](图3)。石岭村滑坡区出露地层为奥陶系西阳山组灰岩、泥灰岩和第四系残积层, 前者属中厚— 厚层状中等岩溶化坚硬-较坚硬泥灰岩岩组, 后者为碎石土、粉砂质黏土及黏土[9, 13]。

1.4 地质构造

宁国市山核桃种植区位于扬子陆块下扬子被动陆缘皖南褶皱-断裂带内, 经历过多期强烈的构造-岩浆活动, 构造变形复杂, 以发育一系列NE向线性复式褶皱和断裂构造为主要变形特征[18, 19, 20](图3)。区内发育有印支期和燕山期2期褶皱构造: 前者数量最多, 规模最大, 形态紧闭, 总体呈NE向线状展布, 代表性褶皱有绩溪— 宁国墩复式背斜(④)和关口复背斜(⑥)等; 后者规模较小, 形态宽缓, 呈NW走向, 与早期NE向线性褶皱叠加, 导致褶皱枢纽及相关线理波状弯曲, 形成一系列“ 穹-盆” 构造或“ 鼻状” 构造。断裂构造主要有NE向、NW向和近EW向3组, 其中: NE向断裂活动最早, 规模最大, 切割最深, 活动期次最多, 影响范围最大, 代表性断裂有宁国— 绩溪断裂、虎月断裂等; NW向断裂形成时间稍晚, 一般规模不大, 影响范围较小, 平移性质为主; 近EW向断裂形成时间最晚, 规模最小, 地表出露甚少, 一般为正平移断层, 断距多表现在露头尺度。石岭村滑坡位于NW向猪槽山复向斜(⑦)的北东翼(图3), 断裂构造不发育, 单斜构造, 层理波状弯曲, 总体向SWW倾斜, 倾角在45° ~50° 之间, 与滑坡灾害关系不紧密[9, 13]。

1.5 人类工程活动

宁国市山核桃种植区具有特殊的自然地理条件, 适合山核桃种植。山核桃是宁国市“ 招牌” 农产品之一, 种植山核桃获得了当地政府的大力支持, 也是当地居民主要经济来源之一。随着山核桃大面积种植, 当地经济迅猛发展, 大规切坡建房、开山种树等人类工程经济活动活跃, 导致种植区大面积植被破坏, 水土流失严重, 不稳定切坡陡增, 为种植区地质灾害的发生创造了天然条件[2, 3, 4, 5, 9, 13]。石岭村滑坡前缘的高陡切坡(坡宽约30 m, 坡高约5 m), 不仅破坏了自然斜坡的天然平衡状态, 还为滑坡的形成提供了有利的空间条件。斜坡上因山核桃种植, 寸草不生, 加上山核桃树根系近水平生长, 强降雨时雨水极易大量入渗, 软化碎石土层, 破坏坡体结构并增加坡体自重, 最终导致形成滑坡灾害[8, 9, 13]。

2 滑坡基本特征

滑坡基本特征(包括平面形态、物质结构、变形特征等)是研究滑坡灾害形成条件与破坏机制的重要因素之一[23, 24]。本文以石岭村滑坡(H)中下部东侧已滑动的次级滑坡(H1, 2021年8月28日晚滑动)为研究重点(图4), 查明了石岭村滑坡的平面形态、坡体结构以及变形特征等基本情况, 为研究滑坡形成条件与破坏机制奠定了基础。

图4 石岭村滑坡无人机测量结果Fig.4 Drone survey results of Shilingcun landslide

2.1 形态特征

石岭村滑坡所处自然斜坡坡顶高程为+508 m, 坡脚高程为+148 m(相对高差为360 m), 平均坡向为140° , 平均坡度为35° , 呈折线型或阶梯型, 有上陡下缓特征。斜坡上主要植被类型为山核桃林, 次为毛竹园(滑坡体西部)和低矮灌木(坡顶附近), 坡脚为大坞组居民聚集区(图5)。

图5 石岭村滑坡地形测量结果Fig.5 Results of topographic survey of Shilingcun landslide

石岭村滑坡位于该自然斜坡坡脚处, 其后缘高程为+211 m, 前缘高程为+148 m(相对高差为63 m), 坡向约140° , 平均坡度约30° 。滑坡体平面形态呈向NW突出的“ 长舌形” , 剖面形态为折线型或阶梯状, 滑面波状弯曲, 总体呈“ 凹型” , 属凹型圆弧型滑面, 主滑方向为135° ~145° (图5)。滑坡体最大长度约125 m(顺主滑方向), 最大宽度约65 m(滑坡体前缘), 最小宽度约30 m(滑坡体后缘), 平均宽度约50 m, 面积约0.625× 104 m2。滑坡体有中间厚、四周薄的特点, 最大厚度约15 m(物探剖面B— B' 71 m处), 平均厚度约6.5 m, 体积近4.06× 104 m3, 小型规模(据物探测量与钻孔验证结果)。滑坡体前缘中部见一平直陡立人工切坡, 坡向约140° , 坡宽约30 m, 坡高约5 m, 坡度约65° , 为村民建房切坡。

2.2 物质结构特征

据物探、钻探及野外调查资料显示, 石岭村滑坡位置所在斜坡自地表往深部的物质组成大致可分为3层, 即上层、中层和下层(图6(a), (b))。上层为第四系残积层, 由棕褐色和黄棕色含碎石黏土、含碎石粉砂质黏土及少量砂土组成, 碎石由灰岩、泥质灰岩、泥灰岩等组成, 棱角状、次棱角状, 大小为0.2~30 cm, 个别大于30 cm, 无分选, 磨圆差, 含量为25%~30%, 结构松散易变形, 工程性能较差, 承载能力低; 下层为奥陶系西阳山组, 主要岩性为青灰色、深灰色泥质灰岩与同色灰岩不等厚互层, 单层厚度为10~30 cm不等, 岩石呈坚硬-较坚硬级别, 完整性较好; 中层厚为20~100 cm, 同样为第四系残积层, 但黏土质明显增加, 刀切有光面, 手搓能成条, 可塑性强, 碎石多呈次圆状、滚园状, 有研磨痕迹, 大小(2~5 mm)与含量(5%~10%)较上层明显减小或降低(图6(c), (d), (e))。综合分析认为: 中层为滑动带, 滑动面为滑动带与奥陶系西阳山组接触的基覆界面; 上层为滑坡体; 下层为滑床。

图6 石岭村滑坡物探测量结果(高密度电法)Fig.6 Geophysical survey results of Shilingcun landslide (high-density electrical method)

2.3 变形特征

石岭村滑坡现状变形主要集中在滑坡体中下部东侧的次级滑坡(H1)附近(图4, 图5), 受台风“ 烟花” 影响, 于2021年8月28日晚8点发生滑动。次级滑坡(H1)平面形态呈不规则“ 长舌状” (图4, 图5), 坡面形态呈折线型或阶梯型, 滑面波状弯曲, 总体呈“ 凹型” 圆弧(图7(a))。其后缘高程为+188 m, 前缘高程为+152 m(相对高差为36 m), 坡向约140° , 平均坡度约28° 。滑坡体长约60~65 m, 宽约7~25 m, 平均厚度为2.5 m, 体积约0.24× 104 m3(小型规模), 主滑方向为130° , 滑动距离为3.35~17.20 m, 影响范围约2 000 m2, 导致山核桃林及前缘房屋受损(图7(b), (c))。

图7 石岭村滑坡工程地质剖面Fig.7 Engineering geological section of Shilingcun landslide

次级滑坡(H1)后缘总体呈圆椅状, 包括后缘圆弧型陡壁和壁底平台: 前者宽约15 m, 高约8~10 m, 坡向为130° ~135° , 坡度为45° ~60° , 偶见倾向擦痕(图7(b)); 后者大小为15 m× 10 m, 微向主滑方向倾斜(坡度为5° ~10° ), 平台上山核桃树歪斜, 歪斜角度为25° ~40° (图7(c))。圆弧型陡壁后缘自然斜坡上, 发育数条与陡壁近于平行的拉张裂缝(距陡壁约5~10 m), 裂缝剖面呈楔形, 地表张开约20~30 cm, 深度约20~50 cm, 地表可见延伸长度5~10 m(图5, 图7(d))。次级滑坡(H1)东壁大致沿负地形延伸, 陡壁特征不明显; 西壁宽约55 m, 坡高为2~5 m, 坡向为45° ~55° , 坡度为40° ~50° (局部近直立), 平均坡度约45° , 可见近水平擦痕, 擦痕侧伏产状约SE15° 。受滑坡体下滑影响, 次级滑坡(H1)西侧上部自然斜坡上(距后壁约8~10 m处)发育数条弧形、放射状拉张裂缝(图5), 趋势走向为350° ~10° , 向NEE陡倾斜, 剖面上呈楔形, 地表张开约2~5 cm, 深度为5~15 cm, 地表可见延伸长度为3~7 m(图7(e))。放射状楔形裂缝前部约15~20 m处, 山核桃树发生明显歪斜, 歪斜角度为10° ~15° (“ 醉汉林” )。此外, 降雨时, 次级滑坡(H1)前缘人工切坡处, 常发生微型土质崩塌, 底部基覆界面附近有浑水渗出。

3 滑坡形成条件与破坏机制分析

野外初步勘查认为, 石岭村滑坡为一推移式滑坡, 借鉴推移式滑坡成因机制模式[24, 25, 26, 27, 28], 结合滑坡环境地质条件、形态特征、物质结构及现状变形特征等方面信息, 综合分析石岭村滑坡形成条件与破坏机制。

3.1 形成条件

石岭村滑坡的形成是多种因素共同作用的结果, 其中地形地貌和岩土体工程特性为主控条件, 强烈的人类工程活动和强降雨为诱发因素。

3.1.1 地形地貌条件

石岭村滑坡所处位置属皖南山区, 经历过多期强烈的构造— 岩浆活动, 有坡高、山陡、地形起伏大的特点, 是安徽省滑坡灾害极高易发区之一[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 15, 16]。适宜的地形地貌条件是形成滑坡灾害的重要因素之一, 尤其是具有一定高差和坡度的碎石土斜坡或岩土复合斜坡[24, 29, 30]。石岭村滑坡位于坡向约140° , 坡度约35° , 相对高差为360 m的岩土复合斜坡上, 其上覆松散碎石土层易受重力作用影响, 产生向下滑动趋势, 具有下滑的动力条件。表明石岭村滑坡这类后缘高陡、前缘开阔、相对高差大的地形地貌条件是其形成的主控因素之一。

3.1.2 岩土体工程特性

不良的岩土体工程特性是滑坡灾害形成的物理力学基础, 亦是物源基础[24, 30]。石岭村滑坡受基覆界面控制, 近基覆界面附近发育一层厚约20~100 cm的黏土层(中层), 遇水易软化、泥化, 可塑性强。黏土层以上为一套松散碎石土层(上层), 主要由碎石、粉砂质黏土及黏土组成, 松散易变形, 承载能力差。黏土层、碎石土层工程性质极差, 属易滑地层, 是促进石岭村滑坡形成的重要因素之一。

3.1.3 人类工程活动

人类工程经济活动是皖南山区地质灾害形成的重要因素之一[2, 3, 4, 5, 9]。石岭村滑坡区主要人类工程经济活动为山核桃种植和切坡建房[8, 9, 13]。前者主要表现在自然斜坡上开山种植山核桃, 因山核桃种植及其特殊的采摘方式(击落捡拾方式), 斜坡上“ 寸草不生” , 水土流失严重, 且山核桃根系近水平生长, 固土能力差, 极端天气情况下碎石土层极易遇水松散软化; 后者主要表现在滑坡前缘中部, 形成了一近NE向延伸(长度约30 m)的高陡临空面(坡高约5 m, 坡度约65° ), 破坏了斜坡天然平衡状态, 为滑坡灾害的形成提供了有利的空间条件。

3.1.4 强降雨作用

山核桃种植区具有雨量充沛、分布不均的特点, 其中5— 8月降雨最多, 占全年降雨量的50%以上, 也是种植区地质灾害发生最多的时间[2, 3, 9, 10, 15, 16]。在没有遇到强降雨等极端天气时, 石岭村滑坡处于蠕变状态, 并未形成灾害。但其具有发生滑坡灾害的孕灾地质条件和现状变形特征, 如适宜的地形地貌条件、松散的岩土体结构、强烈的人类工程活动、严重的水土流失、受损的坡体前缘(切坡建房)以及密集发育的楔形张裂缝等, 虽处于蠕变状态, 但复活的可能性较大。

2021年8月, 受台风“ 烟花” 影响, 种植区发生持续强降雨。雨水快速入渗石岭村滑坡滑体, 破坏了坡体结构, 增加了坡体荷载, 降低了坡体抗剪/滑能力。滑坡区植被破坏严重、岩土体结构松散、拉张裂缝发育等因素, 为雨水快速入渗并使滑坡体迅速达至饱水状态创造了条件。滑体达饱水状态后, 雨水继续下渗, 至隔水作用较好的基覆界面或黏土层(中层)处形成渗流, 并沿基覆界面或黏土层向下流动, 动水压力增加, 滑体与滑床间抗摩擦能力大幅度下降。加之滑体前缘斜坡受损(切坡建房形成的高陡临空面), 打破了斜坡的天然平衡状态, 形成滑坡灾害的可能性急剧增加。最终, 于28日晚8点左右, 石岭村滑坡在孕灾地质条件与强降雨等多种因素共同作用下发生滑动, 说明强降雨是石岭村滑坡形成的重要诱发因素。

3.2 破坏机理

滑坡的破坏机制包括推移式、牵引式和复合式3类, 与滑坡始发部位、运移方式以及滑动距离等关系密切[23, 24, 25, 30]。通过前后影像对比、地形测量以及野外勘查等方法, 对次级滑坡(H1)不同部位的滑动距离进行了测定。结果显示, 滑坡后缘滑动距离为10~16 m, 中部滑动距离为7~9 m, 前部滑动距离为10~18 m, 舌部滑动距离为3~5 m, 表现出自后缘向舌部滑移距离先减小, 再变大, 最后急剧降低的特征(图8(左))。滑坡后缘滑移距离较大, 可能与次级滑坡(H1)始发位置为滑坡体后缘关系密切, 表现出推移式滑坡特征; 至中部, 滑坡体下滑受阻, 滑移速率降低, 滑动距离变小, 可能与滑面(基覆界面)波状弯曲, 局部发育隆起(阻碍段)关系密切(图8(右)); 前部至舌部, 滑动距离先明显增加再“ 断崖式” 下降, 说明滑坡体已滑过滑面的隆起部位(阻碍段), 滑动速率增加, 滑动距离变大。但单纯的后缘推移模式难以解释滑动速率先增加再急剧下降的特殊变化现象。分析认为, 舌部滑动距离“ 断崖式” 下降可能与前缘高陡切坡(建房切坡)处发生碎屑流变形关系密切, 而前部滑动速率增加、滑移距离加大是后缘推移与前缘碎屑流共同作用的结果。总之, 石岭村滑坡主要表现为推移式滑坡特征, 属推移式破坏型滑坡。

图8 次级滑坡(H1)滑移距离示意图(左)与孕灾机理模式图(右)Fig.8 Schematic diagram of sliding distance of secondary landslide (H1) (left) and model diagram of disaster mechanism (right)

4 滑坡稳定性分析
4.1 计算模型选取

石岭村滑坡滑面波状弯曲, 总体呈“ 凹型” (图6(a), 图7(a)), 属圆弧型滑面, 其稳定性定量计算应选取适合圆弧型滑面的计算模型。目前, 适合圆弧型滑面的滑坡稳定性定量计算模型较多, 如简化Bishop法[31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38]、Fellenius瑞典条分法[39, 40, 41, 42, 43]、Janbu法[32, 44, 45, 46]、Morgenstern和Price法[47]以及Spence法[48]等。其中简化Bishop法使用最为广泛, 与Fellenius瑞典条分法相比, 简化Bishop法考虑了各条块间水平作用力, 获取的稳定系数精度更高, 与Janbu法、Morgenstern和Price法以及Spence法等普遍极限平衡法结果基本一致, 但简化Bishop法计算简单, 可操作性强, 亦是各高校土力学教材中土质滑坡稳定性定量计算的主要方法[32]。因此, 石岭村滑坡稳定性定量计算选取简化Bishop法计算模型, 计算原理及公式详见参考文献31— 38。

4.2 计算工况确定

石岭村滑坡失稳的诱发因素之一为强降雨。据2016年6月1日实施的中华人民共和国国家标准《中国地震动参数区划图(GB18306— 2015)》[49]显示, 石岭村滑坡区地震动反应普特征分区为Ⅰ 区(0.35 s), 地震动峰值加速度值为0.05 g, 地震影响较小, 故不考虑地震影响。因此, 石岭村滑坡稳定性定量计算仅考虑降雨影响。选择天然状态和饱水状态2种工况组合条件进行计算, 即工况Ⅰ (自重+天然状态)和工况Ⅱ (自重+持续暴雨)。

4.3 计算参数确定

本次稳定性定量计算参数是依据测试结果(表1)、相关土体工程分级标准以及类似工程经验类比[2, 3, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16]综合选取的, 选取结果见表2。

表1 石岭村滑坡ZK01样品测试结果 Tab.1 Test results of ZK01 sample in Shilingcun landslide
表2 石岭村滑坡稳定性定量计算参数选取结果 Tab.2 Selection results of stability quantitative calculation parameters for Shilingcun landslide
4.4 计算结果及稳定性评价

石岭村滑坡稳定性定量计算选取典型剖面C— C'为计算剖面(图5), 利用简化Bishop法计算公式及原理[31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38], 工况Ⅰ 下的稳定系数为1.389 2, 工况Ⅱ 下的稳定系数为0.854 3(表3)。依据《滑坡防治工程勘查规范(GB T32864— 2016)》[50]滑坡稳定性判别标准(稳定系数< 1, 不稳定; 1.00≤ 稳定系数< 1.05, 欠稳定; 1.05≤ 稳定系数< 1.15, 基本稳定; 稳定系数≥ 1.15, 稳定), 石岭村滑坡在工况Ⅰ 下处于稳定状态, 工况Ⅱ 下处于不稳定状态。说明石岭村滑坡在极端天气情况下(如持续暴雨、强降雨等), 坡体自重增加, 动水压力增强, 抗剪强度降低, 下滑动力增大, 稳定系数大幅度降低, 失稳的可能性较大, 需进行工程治理。

表3 石岭村滑坡稳定性定量计算结果 Tab.3 Results of stability quantitative calculation for Shilingcun landslide
5 结论与建议

(1)石岭村滑坡为一受基覆界面控制的浅层-中层次土质滑坡, 楔形拉张裂缝、醉汉林发育, 仍处于蠕变状态, 复活的可能性较大, 其主控因素为软弱的岩土体结构和适宜的地形地貌条件。

(2)石岭村滑坡主要表现为推移式滑坡特征, 属推移式滑坡类型, 其诱发因素为强降雨和强烈的人类工程活动。

(3)石岭村滑坡在工况Ⅰ (自重+天然状态)下稳定系数为1.389 2(稳定), 在工况Ⅱ (自重+持续暴雨)下稳定系数为0.854 3(不稳定), 在持续暴雨等极端天气情况下失稳复活的可能性较大。

(4)建议对石岭村自然斜坡进行工程治理, 如: 在斜坡上修建排水沟、打抗滑桩, 防止发生推移式变形; 在斜坡前缘, 尤其是在有人工切坡的前缘, 修筑混凝土挡墙或护坡, 防止发生碎屑流变形。与此同时, 建议改变山核桃采摘方式(如采用低空挂网兜拾), 恢复植被, 减少水土流失。

(责任编辑: 刘丹)

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