云南省师宗县第一中学运动场滑坡成因分析及防治研究

云南省师宗县第一中学运动场滑坡成因分析及防治研究

罗洪李林涛

罗洪，李林涛（云南地质工程勘察设计研究院红河分院，云南开远661600）

作者简介:罗洪男（1965-）,云南红河州人，大学本科，工程师，主要研究方向：工程与水文地质。

摘要：师宗县第一中学运动场北侧发生一纵向长45m，前缘宽45m的滑坡，对该学校的正常教学造成影响，同时威胁滑坡周围居民的生命财产安全。分析发现松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因，强降雨是滑坡发生的外因及诱发因素，人工填土及降水对滑坡起控制作用。该滑坡为一典型的人工填土浅层堆移式中型滑坡，形成机理为滑移-拉裂破坏模式。通过对该滑坡的定性及定量评价，进行了防治方案比选，确定了2-2防治方案。

关键词：滑坡；形成机理；变形过程；稳定性评价；防治方案

1引言

师宗县第一中学位于师宗县城北侧，是师宗县的重点中学之一，该校于2006年在其后山开挖山体并建成标准运动场，2007年6月进入雨季后，该运动场北部斜坡已发生开裂变形，经多次简易处理，变形仍在加剧，6月30日师宗城区降大雨，7月12日变形边坡发生滑坡，运动场西北部被毁，不能正常使用，原已建坡脚毛石挡墙下滑，滑坡前缘推倒民房6间（瓦房），压死生猪4头，石块及滑坡土体淹没砖混结构民用楼房1层外墙，并堵塞河道，部分农作物被破坏。该滑坡已严重影响中学运动场的安全使用，对学校的教学环境造成影响，同时对滑坡周边居民生命财产造成损失和威胁。因此对滑坡的形成机理进行分析及防治方案研究具有十分必要性及紧迫性。

2滑坡区地质环境条件

2.1气象水文

师宗一中位于师宗县城北侧，属亚热带高原季风气候区，6～10月份为雨季，降水量约占全年的85%，多年平均降雨量1242.0mm，较为充沛，最大一日降水量147.4mm，年蒸发量1810.7mm，平均相对湿度83.5%。

2.2地形地貌

师宗一中地位于师宗盆地西北缘与山区接合部位，为缓坡低中山地貌，师宗一中即座落于一山顶之上。滑坡为该山体北侧，为一微凸单面直线坡，前缘为挽澜路居民住宅区，坡后缘为师宗一中运动场，坡长60m，坡度30°，相对高差20m。

2.3岩土体类型及物理力学特征

根据工程地质测绘及钻探揭示，区内分布有第四系松散人工素填土（Qml），第四系残积粘性土（Qel），第四系湖积粘土（Ql），下伏基岩为个旧组第二段泥岩（T2gb）。

2.4地质构造与地震

工程区位于师宗—弥勒断裂带南东侧之褶皱带。据师宗县地震办观测资料，师宗县自1965年—1986年间没有发生过较大的地震，仅在1986年5月5日发生在竹基、龙甸、抵鲁一带的ML3.9级地震，县城有感。据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001），勘察场地抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值0.10g，设计分组为第三组。

2.5水文地质条件

场地地下水主要为第四系松散层孔隙水及下伏基岩风化裂隙水两种，松散层孔隙水主要赋存于第四系人工填土及风化残积粘性土层中，接受大气降水直接入渗补给，部分向下渗补给基岩裂隙水，部分顺层沿斜坡下径流，在地形低凹部位溢出。基岩风化裂隙水主要赋存于T2gb泥岩构造风化裂隙中，主要接受大气降水及上覆松散孔隙水补给。场地地下水含量微弱—中等。

3滑坡基本特征

3.1滑坡范围

3.1.1滑坡边界

滑坡后缘位于运动场西北角跑道位置。滑坡形成后，为防止其进一步向后缘扩展，校方清除了部分土体，现仍可见滑壁呈弧形延伸，宽度32m，陡壁高2m，壁面光滑，坡角64°。

西侧界在ZK12号孔附近由于滑体剪切错动形成一陡坎，顺坡向延伸，至围墙处滑坡堆积隆起与周围地形形成明显差异；东侧界沿ZK10号孔—ZK14号孔附近原挡墙断位移处，可见明显剪切裂缝。

滑体前缘位于民房后侧呈明显隆起，宽度45m。

滑坡体纵向长45m，横向宽：后缘部位32m，前缘部位45m。

3.1.2滑动面

产生滑坡的地层为第四系人工素填土，该土层结构松散，为新近堆积，未经过压实，大气降水极易渗入土中，增加了土体的重量，加之原民用水井被淹埋后地下水就沿填土的底板界面渗透，至使土体的抗剪强度降低，在重力作用下沿原始坡面产生剪切滑移形成滑坡，因而填土的底板即为滑动面。据钻孔揭露，填土层的底板埋深5.0～6.5m，取平均值5.7m为滑动面埋深，亦即滑坡体的厚度。

3.2变形破坏迹象

变形裂缝：有三种类型，第一类：分布于滑壁下，为拉张变形裂缝。裂缝宽度5～10cm，可见深度20cm，断续延伸；第二类分布于两侧界，为剪切变形裂缝，这类裂缝在地表无明显的开裂，仅形成剪切滑移错动现象；第三类分布于滑坡体中部，为均匀滑动形成，这类裂缝垂直于主滑方向平等分布，发育3～4条，宽度15～20cm可见深度7-10m，延伸长度5-8m。

挡墙位移：原挡墙大致位于8—8′剖面处，被推移出7.5-10m破坏为四段，挡墙推移土体形成高约4m的土丘。淹埋挡墙前面的河沟，并造成居民住户的6间瓦房被推倒，破坏四层楼房一层之砖墙。

地下水溢出：据调查访问，民井被淹埋后，就没有地下水出露，滑坡发生后地下水就于挡墙断裂处溢出。

3.3滑坡的规模及类型

滑坡周界按上述表征与勘察资料圈定，滑坡体的平面尺寸为：横向宽度最大45m，最小32m，平均38.5m，纵向长度45m，面积1732.5km2，滑体平均厚度5.7m，滑坡体体积9875m3，滑坡的主滑方向337°[1]。

滑坡类型为中型人工素填土推移式滑坡。

４滑坡成因机理分析

滑坡是由内因及外因相互影响所构成，松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因，强降雨是滑坡发生的外因及诱发因素[2]。人工填土及降水对滑坡起控制作用[3]。

该滑坡发生于一坡度为30°的边坡之上，坡体表层为新近堆积的人工填土，厚度为5.0～6.5m，该土层大孔隙比，高压缩系性是形成滑坡的关键因素，斜坡原民用井的堵塞及6月30日的强降水是滑坡产生的主要诱因。

该滑坡的形成过程是师宗一中在修建运动场时将开挖弃土堆放于运动场北侧斜坡一小冲沟之内，形成一坡度为30°的斜坡，未采取碾压等密实手段，仅在坡脚设置一挡土墙。6月30日强降雨后，大量降雨入渗到土中增加了土体的重量，同时原始地貌也导致下渗降水在冲沟内汇集，增加了填土的含水量；由于降雨的影响，原民用井涌水量的增加也导致填土含水量的增加，进一步软化土体，同时也为滑面贯通创造了条件。进入雨季后，边坡已经产生变形迹象，6月30日强降雨影响及浅层地下水的富聚，导致边坡的变形加剧发生滑坡，为典型的人工素填土浅层堆移式滑坡[4]。下滑过程是一个重力势能降低的过程。

5滑坡的危害

5.1直接危害

此次滑坡冲毁民房6间，压死生猪4头，滑体石块及土体毁坏钢混结构的楼房1层砖墙并堵塞河道，河水流到挽澜路淹没民房及市政设施。学校运动场西北角40m长的跑道被毁坏，坡脚40m挡墙被剪断成4段，已彻底废弃，共计直接经济损失200万元。

5.2间接危害

目前在滑坡体坡脚30m的范围内仍有4户居民居住，由于滑坡形成后，给居民的心里造成极大的恐慌。滑坡体堵塞河道后，河水流到挽澜路一带淹没市政道路等设施及民房，给这一带居民的生活、出行造成极大不便，如不加以治理，到来年雨季涨河水的时候，将会给这一带造成洪涝灾害。滑坡造成学校运动场基本上不能使用，严重的影响了学校的正常教学工作。另外由于受损受害住户经常找学校解决，因而也给学校带来很大的压力，严重干扰了学校的教学秩序，社会影响较大。

6滑坡稳定性评价及发展趋势分析

6.1滑坡稳定性分析

根据滑坡体的滑面形态，选择与滑坡主滑方向一致的1-1ˊ、2-2ˊ、3-3ˊ工程地质剖面图作为计算断面，按用《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）规定的折线滑面型滑坡稳定性计算公式（总应力法）进行计算，计算滑坡稳定性系数和剩余下滑力。计算公式如下：

Ei=KtWisinai+ΨiEi-1－（Wicosaitgψi+CiＬi）

计算结果表明，天然状态下滑坡仍处于极限平衡状态，稳定系数K＝0.92-1.02，剩余下滑力E＝113.76-388.45kN/m，与滑坡体的现状及滑移体的变形特征比较吻合。若到雨季，滑坡体处于饱和状态时，稳定性系数K＝0.90-1.00，剩余下滑力E＝210.62-235.67KN/m，稳定性系数降低，降雨可能诱发滑坡，与实际相吻合。

6.2滑坡发展趋势分析

经过此次剧滑后，该滑坡体已处于暂时稳定状态，但滑坡体后缘外及东侧仍有大量填土，且地形陡峻，尤其东侧面挡墙已开裂破坏，斜坡上树木倾斜坏死，表明斜坡受到了牵引变形，形成了潜在滑移体，因此，如果清理滑坡物质或雨季降雨入渗，极易诱发滑坡体变形扩展，潜在滑移体形成滑坡。

7滑坡防治工程的可行性行研究

7.1防治目标及工程布置原则

7.1.1防治目标

①保证滑坡体的稳定，防止滑坡进一步扩展，保障居民的生命财产安全。②消除河沟堵塞物质，预防挽澜路一带形成洪涝灾害。③恢复运动场的功能使用。

7.1.2工程布置及原则

①要充分考虑滑坡的可能发展趋势，工程的布置原则即要按永久性防治标准进行设计，又要兼顾运动场今后的建设发展规划，一步到位。②在选择工程手段时，应考虑工期，当地施工条件等情况。③治理方案应是技术上安全、可靠、经济上合理。

7.2方案选择

根据获得的勘勘察资料，从地形地貌特点、岩土特性、工程稳定性要求、可靠性及经济合理性、施工的可行性等几个方面进行方案比选[4]。

第1方案：滑坡体后缘支挡

在滑坡体后缘（7-7′勘察断面）位置设置一排抗滑桩，桩顶作桩间挡板或毛石挡墙，桩后回填恢复运动场跑道。

该方案能稳定潜在滑移体的发展，但对产生滑动的滑动体不起作用，由于滑动的滑坡体滑动面已贯穿，因而，如遇暴雨或工程活动（如清理滑体前缘的水沟，极易诱发滑坡复活，形成灾害，并同时影响抗滑桩上部支挡工程，所以，该方案不可行（未作工程布置图）。

第2方案：滑坡体中部抗滑支挡

在滑坡体中部（8-8′断面）位置设置一排抗滑桩，桩顶同样作支挡，桩后回填恢复运动场跑道（见工程布置平面设计图）。

该方案克服了第一方案的缺点，能防止滑坡体及潜在滑移体变形扩展，根据上部支挡结构的不同，该方案又可分为以下两个子方案：

第2-1方案：抗滑桩加承台加重力式挡墙

在8—8′断面位置布置一排抗滑桩，共13根，Z1～Z10桩心距为5m，Z10～13桩心距为6m，桩顶位于地表（控制高程H=986.00m），上做一钢筋混凝土承台，承台宽2.5m厚1.0m、长45.0m。承台上作M10浆砌石挡墙，仰斜式，底宽2.5m，顶宽1.5m，高3.0m,长45.0m，墙后作回填到坡顶恢复运动场跑道范围，回填坡比为1：1.75，分两积，碎落台宽3～5m，全坡面M7.5浆砌石封闭，设排水沟，并将滑坡前缘泉点用盲沟引出至下部水沟，清除滑体前缘水沟，并作全断面毛石砼衬砌。

该方案设计抗滑桩C25钢筋混凝土（包括桩壁支护、桩身、承台）1047.45m3,人工挖土（包括挖桩、清沟等）1228.97m3，浆砌石和毛石砼支砌（包括重力式挡墙、水沟衬砌、坡面浆砌片石防护）663.08m3，墙后回填土3422m3，工程造价1003549元。

第2-2方案：抗滑桩板墙

抗滑桩平面布置同第一方案，不同之处在于上部支挡结构采用桩后挡土板代替重力式挡墙，抗滑桩高出地面2—4m。桩长11～19m，共13根，桩顶控制高程H=989.4m，挡板后放两级坡回填至坡顶恢复运动场跑道。坡面作浆砌片石封闭防护，清除滑体前缘水沟位置，并作全断面衬砌，将滑坡前缘泉点用盲沟引出至下部水沟。

8结论

①师宗一中运动场滑坡，在性质上属于素填土推移式滑坡，滑坡体平面面积1732.5m2，滑坡体平均厚度5.7m，滑坡体积9875m3，规模为中型。②滑坡的成因。松散填土及原民用井涌水是该滑坡产生的内因，强降雨是滑坡发生的诱发因素。人工填土及降水对滑坡起控制作用。③目前，天然状态下滑坡仍处于极限平衡状态，稳定系数K＝0.92-1.02，剩余下滑力E＝113.76-388.45kN/m。若到雨季，滑坡体处于饱和状态时，稳定性系数K＝0.90-1.00，剩余下滑力E＝210.62-235.67KN/m，稳定性系数降低，降雨可能诱发滑坡，并可能滑坡范围进一步扩展。④下滑过程是一个重力势能降低的过程。⑤根据滑坡治理工程的安全性、经济合理性及施工可行性对三个防治方案比选，建议在滑坡中部采用桩板墙为主，结合其它工程措施进行综合治理(即2-2防治方案)。

参考文献：

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[3]徐邦栋.滑坡分析与防治[M].北京.中国铁道出版社,2001.

[4]祝建,雷英,赵杰.西藏樟木口岸特大型古滑坡形成机理分析[J].水地质工程地质,2008,35(1):49-51.