徐興華,吳雪琴*,馮杭建,唐小明,盧琰萍
(1.浙江省地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,浙江 杭州 310007；
2.嵊州市自然資源和規(guī)劃局，浙江 嵊州 312400)
浙江省嵊縣組玄武巖分布范圍較廣，主要位于于浙東—浙東南的嵊州—新昌—天臺(tái)—寧海一帶，其中嵊州市是較為集中的區(qū)域之一[1]。玄武巖分布區(qū)域常分布臺(tái)地型滑坡，據(jù)統(tǒng)計(jì)浙江省130余處玄武巖臺(tái)地滑坡(含隱患)主要分布于上述縣(市、區(qū))[2]，有一定的集聚性，其中由降雨引發(fā)的滑坡有120余處，占比達(dá)95%，可見(jiàn)降雨是主要誘發(fā)因素和作用條件。
玄武巖臺(tái)地型滑坡一般規(guī)模和范圍較大，滑體上常分布有村莊，一旦發(fā)生滑坡致災(zāi)嚴(yán)重、影響深遠(yuǎn)，如嵊州市風(fēng)火崗滑坡、新昌縣下山滑坡，發(fā)生滑坡后都實(shí)施了整村搬遷[3]。玄武巖臺(tái)地型滑坡一般表層分布松散堆積物，下部分布硅藻土等河湖相沉積層[4]，降雨作用下可出現(xiàn)間歇性滑動(dòng)，相對(duì)于常見(jiàn)滑坡類(lèi)型具有特殊的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。針對(duì)玄武巖臺(tái)地型滑坡的類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特征、土體性質(zhì)、致災(zāi)成因等方面，已有相關(guān)學(xué)者開(kāi)展了一些基礎(chǔ)性研究[4-7]，分析了降雨激發(fā)滑坡的作用機(jī)制[8-9]，并針對(duì)性地提出了合理的防災(zāi)對(duì)策與建議[10]。此外，國(guó)內(nèi)一些研究人員還針對(duì)西南地區(qū)玄武巖崩滑地質(zhì)災(zāi)害，探討了地質(zhì)構(gòu)造背景的影響[11]，分析了玄武巖力學(xué)性質(zhì)參數(shù)對(duì)滑坡形成的作用[12-13]，并從工程地質(zhì)角度研究了玄武巖古滑坡的復(fù)活機(jī)制[14]。這些研究工作有利于深化對(duì)該類(lèi)型滑坡的特征性質(zhì)、形成原因和防災(zāi)處置等方面的認(rèn)識(shí)。
目前，對(duì)玄武巖臺(tái)地型滑坡的特征性質(zhì)、形成原因和防災(zāi)處置等有了一定程度的了解，但如何深化對(duì)該類(lèi)型滑坡成因機(jī)制及災(zāi)變特征的認(rèn)識(shí)，如何結(jié)合村莊承災(zāi)體分布綜合評(píng)價(jià)降雨激發(fā)臺(tái)地型滑坡災(zāi)害的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以實(shí)施科學(xué)的滑坡綜合防災(zāi)控制具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。本文以嵊州市剡湖街道南山塘滑坡作為研究對(duì)象，首先深入研究了其成因機(jī)制及變形破壞模式，并利用非飽和滲流和極限平衡理論，結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，建立了降雨作用下滑坡穩(wěn)定性-危險(xiǎn)性-動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系；
然后通過(guò)計(jì)算模擬并分析了不同降雨強(qiáng)度作用下滑坡災(zāi)害的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，以此進(jìn)行綜合防災(zāi)決策研究；
最后將系統(tǒng)截排水和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警相結(jié)合的技術(shù)應(yīng)用于玄武巖臺(tái)地型滑坡綜合防治，并通過(guò)工程實(shí)踐和監(jiān)測(cè)分析其可行性、防災(zāi)效果及風(fēng)險(xiǎn)管控能力，進(jìn)一步證實(shí)了綜合防治技術(shù)對(duì)于玄武巖臺(tái)地型滑坡防災(zāi)控制的實(shí)踐意義。
1. 1 基本情況
嵊州市剡湖街道南山塘滑坡[15]位于玄武巖臺(tái)地區(qū)(見(jiàn)圖1)，2002年滑坡區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)坡體前緣局部塌方、房屋墻體開(kāi)裂錯(cuò)位等變形跡象，故后期對(duì)房屋開(kāi)裂區(qū)村民實(shí)施了避讓搬遷；
2014—2015年間在強(qiáng)降雨影響下滑坡區(qū)發(fā)生了地面下沉、開(kāi)裂，坡體前緣道路開(kāi)裂、擋墻鼓出，后部村莊區(qū)多層民居房屋也出現(xiàn)墻體變形開(kāi)裂、地面開(kāi)裂下錯(cuò)等變形現(xiàn)象。可見(jiàn)，降雨作用下該滑坡可發(fā)生間歇性蠕滑變形，將危害村莊中前部20戶(hù)56人的生命和財(cái)產(chǎn)安全，危害程度達(dá)重大級(jí)。
圖1 嵊州市剡湖街道南山塘滑坡概貌圖
1. 2 地質(zhì)環(huán)境背景條件
該滑坡區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)、四季分明、雨量充沛。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟊O(jiān)測(cè)資料(2000年以來(lái))，該地區(qū)多年平均降雨量為1 400 mm，年最大降雨量為1 682.5 mm，最大日降雨量為185.0 mm(2017年5月30日)，最大1小時(shí)降雨量為68.5 mm(2017年6月13日)；
每年降雨日多集中在5～6月梅雨期和8～9月臺(tái)風(fēng)雨期，占全年降雨量的70%，是引發(fā)滑坡的主要時(shí)段。
滑坡區(qū)為玄武巖臺(tái)地區(qū)，斜坡相對(duì)高差為50～60 m，呈上平中緩下陡。頂部較平坦，高差為10 m，坡度在5°以?xún)?nèi)，分布居民邊緣處分布玄武巖陡坎，高度為10～15 m，近于直立，以中風(fēng)化玄武巖為主，下方為寬4m的通村干道；
中部地形較低緩，高差為15～20 m，坡度為5°～10°；
坡表前緣斜坡地帶高差為20～30 m，坡度為15°～25°，坡表分布農(nóng)作物種植區(qū)和村莊道路，道路切坡形成高2.0 m的邊坡，路寬為3～4 m；
底部為塘家坂水庫(kù)，面積約為30 000 m2，調(diào)查期間水位深為1.0～2.0 m，未見(jiàn)明顯滲漏或側(cè)蝕現(xiàn)象。
滑坡區(qū)分布嵊縣組玄武巖及河湖相沉積層，表層覆蓋松散堆積物。第二期玄武巖(N2s-β2)為灰黑、灰色橄欖玄武巖，中風(fēng)化，巖心呈碎塊狀、短柱狀，堅(jiān)硬，致密塊狀結(jié)構(gòu)，局部分布?xì)饪谞顦?gòu)造，厚度大于30 m，柱狀節(jié)理較發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)較破碎-較完整，前緣斜坡局部地帶分布全-強(qiáng)風(fēng)化層，呈砂土狀、碎塊狀、散體狀，結(jié)構(gòu)松散，局部原巖結(jié)構(gòu)不清，手掰易碎。第二期玄武巖間夾青灰、灰白色黏土(N2s-B2)，系河湖相沉積硅藻土層，結(jié)構(gòu)松散，可塑狀，壓縮性中等-高，下部局部密實(shí)，呈硬塑-堅(jiān)硬狀，其含水量高，結(jié)構(gòu)性較強(qiáng)，遇水或擾動(dòng)后性質(zhì)變差、強(qiáng)度急劇降低，屬特殊性土，為不良工程地質(zhì)層，可構(gòu)成潛在的滑移帶，厚度為3～8 m，斜坡中部較前后兩側(cè)厚。表層殘坡積層(Qel-dl)為灰黃色粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)松散，稍濕，可塑狀，中等壓縮性，局部夾碎塊石，厚度為1～5 m，淺表分布厚度為0.5～3.5 m的土黃色人工填土，稍濕，可塑狀，有一定孔隙度。
村莊區(qū)進(jìn)行村民建房和筑路等活動(dòng)，其中房屋建筑多為2～4層磚混結(jié)構(gòu)房屋，還分布有1層磚混或磚木結(jié)構(gòu)房屋。區(qū)內(nèi)人類(lèi)工程活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響較強(qiáng)烈。
2. 1 滑坡變形破壞特征
滑坡區(qū)裂縫分布主要位于斜坡中前部村莊地帶(見(jiàn)圖2)，在房屋墻體、地面和道路等處較為明顯，多為拉張裂縫。其中，前緣擋墻局部為鼓脹裂縫，地面裂縫呈斷續(xù)分布，長(zhǎng)短不一；
水泥地面裂縫往往延展至墻體，村前道路一帶裂縫延展較長(zhǎng)，長(zhǎng)度在5～10 m不等，寬度、錯(cuò)距在1～5 cm之間；
村莊建筑墻體裂縫呈豎向展布，自上而下逐漸變寬，寬度為1～2 cm左右，在樓拱、門(mén)框等處由于應(yīng)力集中可見(jiàn)放射狀裂縫。滑坡區(qū)變形破壞跡象呈斷續(xù)展布，在剛性結(jié)構(gòu)物上表現(xiàn)較為明顯，帶有一定的差異性或分布不連貫性。
2. 2 滑坡范圍、規(guī)模及性質(zhì)
根據(jù)該滑坡變形及結(jié)構(gòu)特征，滑坡區(qū)平面呈半圓弧形，周界范圍如下：滑坡后緣至中后部玄武巖陡坎及通村干道下方，滑坡前緣至村莊前側(cè)斜坡地帶，滑坡兩側(cè)至地形坳溝處。滑坡區(qū)橫向?qū)挒?80～230 m，斜長(zhǎng)為100 m，高差為10 m左右，平面面積為32 500 m2，潛在滑體厚度在3.5～8.0 m之間，平均值以5.5 m計(jì)，潛在滑坡方量為12.5×104m3，主滑方向?yàn)?43.5°，系表層松散土體和上部沉積黏土沿著下部玄武巖及軟弱沉積夾層向前緣臨空方向發(fā)生差異性變形或緩慢蠕滑，屬中型淺層推移式玄武巖臺(tái)地型滑坡，降雨是主要的激發(fā)因素。
圖2 嵊州市剡湖街道南山塘滑坡區(qū)平面圖
2. 3 滑坡結(jié)構(gòu)特征
根據(jù)滑坡區(qū)工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征(見(jiàn)圖3)，潛在的滑動(dòng)面(帶)為：下部③3層第二期中風(fēng)化玄武巖和沉積夾層——②2層硬塑-堅(jiān)硬狀“硅藻土”黏土，前緣局部貫穿②1層可塑狀“硅藻土”黏土和①2層粉質(zhì)黏土。滑坡體物質(zhì)自上而下分別為：表層結(jié)構(gòu)松散且有一定孔隙度的①2層粉質(zhì)黏土和①1層人工填土以及上部②1層可塑狀“硅藻土”黏土。滑床主要為下部③3層第二期中風(fēng)化玄武巖和沉積夾層——②2層硬塑-堅(jiān)硬狀“硅藻土”黏土。該滑坡前緣剪出口位于村莊前部道路下方斜坡地帶，目前主要分布梯田耕種區(qū)。
圖3 嵊州市剡湖街道南山塘滑坡區(qū)工程地質(zhì)剖面圖(L1)
2. 4 滑坡成因機(jī)制
2.4.1 滑坡變形破壞模式
該滑坡處于玄武巖臺(tái)地區(qū)，結(jié)合滑坡變形破壞特征、工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)和巖土體性質(zhì)等分析，同時(shí)考慮所處臺(tái)地地貌、玄武巖間夾硅藻土和潛在滑移面較緩，認(rèn)為該滑坡變形破壞模式屬于蠕滑-拉裂式類(lèi)型，主要系上部松散堆積物沿著下伏中風(fēng)化玄武巖及沉積夾層產(chǎn)生變形積聚或蠕滑(動(dòng));從作用機(jī)制上分析，該滑坡屬于重力推移式滑坡，受降雨的影響會(huì)產(chǎn)生持續(xù)壓縮變形積聚或局部差異性變形和緩慢剪切蠕滑。
可見(jiàn)，南山塘玄武巖臺(tái)地型滑坡的危害影響范圍主要位于潛在滑坡區(qū)域，因其未有明顯向前滑移趨勢(shì)，故對(duì)坡麓地帶的影響較小。
2.4.2 滑坡形成條件及影響因素
(1) 獨(dú)特的地形地貌條件：玄武巖臺(tái)地區(qū)呈頂平-中緩-下陡，后緣分布陡坎，該滑坡位于臺(tái)地邊緣中前部，前緣斜坡較陡，高差較大，易于發(fā)生滑塌。
(2) 特殊的滑體結(jié)構(gòu)特征：區(qū)域表層覆蓋松散堆積物，厚度較大，雨水地表水易于下滲，使得地下水水位升高，導(dǎo)致巖土體性質(zhì)變差，易產(chǎn)生壓縮變形；
區(qū)域下部分布的硅藻土黏土為特殊性不良工程地質(zhì)層，其含水量高、壓縮性中等-高、滲透系數(shù)低，為相對(duì)不透水層，由于上部滑體內(nèi)地下水相對(duì)豐富，會(huì)在該處形成地下水滲流的相對(duì)活躍地帶，使其軟化和泥化，產(chǎn)生壓縮變形和剪切破壞，再加上地下水的長(zhǎng)期滲透，易形成潛在的滑移面，不利于坡體穩(wěn)定。
(3) 降雨及水文地質(zhì)條件：連續(xù)強(qiáng)降雨是該滑坡的主要誘發(fā)條件，因雨水地表水下滲，滑體內(nèi)地下水水位抬升，在下部巖土體性質(zhì)差異面可形成地下水滲流的活躍地帶，長(zhǎng)期浸潤(rùn)軟化并降低滑體滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)，且地下水水位抬升將增大孔隙水揚(yáng)壓力及動(dòng)水壓力，再加上前緣坡度較陡，使得地下水水力梯度變大，阻滑作用不足，對(duì)坡體穩(wěn)定不利。
(4) 不良人類(lèi)工程活動(dòng)：村民建房形成不利附加荷載，種植疏松改造且形成人工填土，前緣修建道路切坡開(kāi)挖，均不利于坡體穩(wěn)定。
3. 1 滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系構(gòu)建
不同降雨強(qiáng)度作用下，滑坡的穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性會(huì)發(fā)生變化。結(jié)合滑坡危險(xiǎn)區(qū)承災(zāi)體分布，可科學(xué)評(píng)估滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，以為合理防災(zāi)提供決策依據(jù)。
本文基于非飽和滲流理論和極限平衡計(jì)算方法，采用滑坡穩(wěn)定性流固耦合數(shù)值計(jì)算和失穩(wěn)破壞概率蒙特卡洛模擬手段，確定了滑坡穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性以及滑坡最大可能威脅范圍，再結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論，考慮承災(zāi)體易損性，建立了降雨作用下玄武巖臺(tái)地型滑坡穩(wěn)定性-危險(xiǎn)性-動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系(見(jiàn)圖4)，并確定了不同降雨強(qiáng)度下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，在此基礎(chǔ)上開(kāi)展滑坡災(zāi)害綜合防災(zāi)決策研究。具體技術(shù)流程如下：
圖4 降雨作用下玄武巖臺(tái)地型滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn) 綜合評(píng)價(jià)體系
(1) 根據(jù)滑坡區(qū)地形條件和工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征，構(gòu)建概化地質(zhì)模型，細(xì)化坡體結(jié)構(gòu)，明確邊界條件，賦于坡體各巖土層巖土體的物理力學(xué)參數(shù)和水力學(xué)參數(shù)，確定坡體初始地下水水位條件。
(2) 將大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨等不同降雨工況作為輸入條件，并采用不同降雨強(qiáng)度進(jìn)行表達(dá)，同時(shí)界定降雨歷時(shí)，確定降雨計(jì)算周期。
(3) 通過(guò)GeoStudio系列平臺(tái)[16]SEEP/W程序進(jìn)行不同降雨強(qiáng)度作用下坡體暫態(tài)滲流計(jì)算，確定坡體地下水水位暫態(tài)滲流場(chǎng)及孔隙水壓力分布。
(4) 基于坡體暫態(tài)滲流場(chǎng)分布，通過(guò)SLOPE/W程序進(jìn)行不同降雨強(qiáng)度下的滑坡穩(wěn)定性流固耦合數(shù)值計(jì)算和失穩(wěn)破壞概率蒙特卡洛模擬，確定不同降雨強(qiáng)度下滑坡穩(wěn)定性和失穩(wěn)破壞概率，并進(jìn)一步圈定滑坡最大可能威脅范圍。
(5) 結(jié)合不同降雨強(qiáng)度作用下滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)承災(zāi)體分布及其易損性評(píng)價(jià)，確定一定時(shí)期內(nèi)不同降雨工況條件下滑坡災(zāi)害的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，包括人口傷亡風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)和綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。
(6) 根據(jù)不同降雨強(qiáng)度作用下滑坡災(zāi)害的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，結(jié)合地質(zhì)環(huán)境條件、工程地質(zhì)及水文地質(zhì)特征和滑坡體結(jié)構(gòu)，統(tǒng)籌人居條件、工程經(jīng)濟(jì)等因素，合理確定滑坡綜合防災(zāi)方案及措施建議。
3. 2 理論基礎(chǔ)與評(píng)價(jià)模型
3.2.1 降雨入滲非飽和巖土體暫態(tài)滲流
初始狀態(tài)下，坡體呈非飽和狀態(tài)，其內(nèi)部存在基質(zhì)吸力的作用，在強(qiáng)降雨作用下，雨水沿著坡體表面入滲，坡體體積含水量與孔隙水壓力有關(guān)，其變化是關(guān)于孔隙水壓力改變的函數(shù)，由于對(duì)于雨水入滲作用下的坡體暫態(tài)滲流問(wèn)題，其是基于飽和-非飽和巖土體暫態(tài)滲流有限元等式[17]進(jìn)行的，滿(mǎn)足如下的控制方程：
(1)
式中：H為總水頭(m)；
Kx、Ky為x、y方向巖土體的滲透率(m/s)；
Q為邊界流量(m3)；
mw為與體積含水量和孔隙水壓力有關(guān)的巖土體儲(chǔ)水曲線(xiàn)坡度(°)；
γw為巖土體飽和重度(kN/m3)；
t為時(shí)間(s)。
應(yīng)用Galerkin方式將公式(1)轉(zhuǎn)化為有限元方程[18]，其有限元解是關(guān)于時(shí)間t的函數(shù)，在滲流分析等式中是由與時(shí)間t相關(guān)的節(jié)點(diǎn)水頭矢量{H}，t表征的，時(shí)間積分通過(guò)有限差分方式獲得，由此得到控制方程的簡(jiǎn)潔形式為
(ωΔt[K]+[M]){H1}=Δt(1-ω){Q0}+ω{Q1})+([M]-(1-ω)Δt[k]){H0}
(2)
式中：Δt為時(shí)間增量(s)；
ω為0～1之間的比例系數(shù)；
[K]、[M]分別為滲透系數(shù)和土體儲(chǔ)水曲線(xiàn)坡度矩陣；
H1、Q1為時(shí)間增量結(jié)束時(shí)的水頭(m)、流量(m3)；
H0、Q0為時(shí)間增量開(kāi)始時(shí)的水頭(m)、流量(m3)。
采用后差分方式，定義ω=1.0，可將控制方程進(jìn)一步簡(jiǎn)化。可見(jiàn)，若要計(jì)算時(shí)間增量結(jié)束時(shí)的新水頭值，就要知道時(shí)間增量開(kāi)始時(shí)的初始水頭值，然后再采用高斯消去法確定出每個(gè)節(jié)點(diǎn)在任意時(shí)刻的水頭值，基于此從而確定出坡體基質(zhì)吸力、孔隙水壓力以及體積含水量等水力參數(shù)值。
坡體暫態(tài)滲流分析最重要的是賦于材料滲透特性，非飽和巖土體的滲透系數(shù)是關(guān)于基質(zhì)吸力的函數(shù)，可通過(guò)試驗(yàn)手段獲取其飽和狀態(tài)下的滲透系數(shù)和體積含水量與基質(zhì)吸力的關(guān)系，再采用擬合預(yù)測(cè)“Green and Corey”方法[19]確定非飽和巖土體的滲透系數(shù)。
3.2.2 滑坡穩(wěn)定性流固耦合數(shù)值計(jì)算
非飽和坡體中存在基質(zhì)吸力的作用，其對(duì)巖土體抗剪強(qiáng)度有著積極的貢獻(xiàn)作用，有利于維持坡體穩(wěn)定，可見(jiàn)對(duì)于非飽和態(tài)坡體的抗剪強(qiáng)度等式采用修正Mohr-Coulomb強(qiáng)度理論[17]，即為
τ=c′+(σn-ua)tanφ′+(ua-uw)tanφb
(3)
式中：τ為坡體抗剪強(qiáng)度(kPa)；
c′、φ′分別為坡體有效黏聚力(kPa)、有效內(nèi)摩擦角(°)；
σn為總法向應(yīng)力(kPa)；
σn-ua、ua-uw分別為破壞面上的凈法向應(yīng)力(kPa)和基質(zhì)吸力(kPa)；
φb為與坡體基質(zhì)吸力關(guān)聯(lián)的內(nèi)摩擦角(°)，其對(duì)應(yīng)于基質(zhì)吸力增長(zhǎng)的抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)曲線(xiàn)傾角，是與坡體基質(zhì)吸力有關(guān)的函數(shù)，介于0和φ′之間，工程實(shí)踐證明其介于15°～20°；
(ua-uw)tanφb為坡體基質(zhì)吸力引起的抗剪強(qiáng)度(kPa)；
ua、uw分別為孔隙氣壓力(kPa)、孔隙水壓力(kPa)。
對(duì)于坡體基質(zhì)吸力、孔隙水壓力和體積含水量等水力學(xué)參數(shù)，可經(jīng)由上述飽和-非飽和坡體暫態(tài)滲流計(jì)算綜合確定。存在基質(zhì)吸力作用的滑坡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算采用極限平衡方法[16]來(lái)實(shí)現(xiàn)，其通用極限平衡計(jì)算對(duì)應(yīng)力矩和靜力平衡可分為極限狀態(tài)的力矩平衡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算等式和靜力平衡穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算等式。根據(jù)滑坡勘查規(guī)范[20]，滑坡穩(wěn)定性可以劃分為不穩(wěn)定、欠穩(wěn)定、基本穩(wěn)定和穩(wěn)定4級(jí),見(jiàn)表1。
表1 滑坡穩(wěn)定性分級(jí)表
3.2.3 滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)
考慮滑坡巖土體參數(shù)天然表現(xiàn)出空間變異性，采用蒙特卡洛模擬手段[21]，分析不同降雨強(qiáng)度、降雨時(shí)間并考慮巖土體參數(shù)(ks、sf、θ、c、φ)變異性的滑坡失穩(wěn)破壞概率分布。
采用隨機(jī)變量模型描述巖土體參數(shù)變異性，將多個(gè)參數(shù)作為隨機(jī)變量計(jì)算滑坡不同時(shí)刻的失穩(wěn)破壞概率，Θ表示不確定性參數(shù)，其概率密度函數(shù)(PDF)為f(Θ)，F(xiàn)s(Θ,t)表示坡體在t時(shí)刻的安全系數(shù)Fs，則降雨t時(shí)刻滑坡失穩(wěn)破壞概率pf(t)為
pf(t)=?J[Fs(Θ,t)]f(Θ)dΘ
(4)
式中：J[FS(Θ,t)]為描述滑坡是否破壞的指示函數(shù)，有：
(5)
基于蒙特卡洛模擬對(duì)隨機(jī)變量Θ進(jìn)行N次隨機(jī)抽樣，相應(yīng)的滑坡失穩(wěn)破壞性概率可近似表示為
(6)
式中：Θk為隨機(jī)變量Θ的第k個(gè)樣本； 由此滑坡失穩(wěn)時(shí)間PDF表示為 (7) 根據(jù)上述PDF可得對(duì)應(yīng)的均值、方差分別為 (8) (9) 基于經(jīng)蒙特卡洛模擬確定的滑坡失穩(wěn)破壞概率，參照相關(guān)評(píng)價(jià)技術(shù)要求[22]，可將滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性劃分為極高危險(xiǎn)性、高危險(xiǎn)性、中危險(xiǎn)性和低危險(xiǎn)性四個(gè)級(jí)別(見(jiàn)表2)。 表2 滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分級(jí)表 3.2.4 滑坡災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型建立 基于不同降雨強(qiáng)度作用下滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和危險(xiǎn)性蒙特卡洛模擬，以滑坡體及其周邊地帶為評(píng)價(jià)區(qū)域，以獨(dú)立的承災(zāi)體為評(píng)價(jià)單元，分析滑坡危險(xiǎn)性相關(guān)的概率，確定人員和經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體的易損性，并結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)理論[23-24]，考慮不同降雨工況的作用，開(kāi)展滑坡一定時(shí)期內(nèi)的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，確定每一個(gè)承災(zāi)體的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平，并進(jìn)行不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)價(jià)區(qū)劃。 (1) 評(píng)價(jià)對(duì)象及類(lèi)型：包括人口和經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體兩種類(lèi)型，可分為人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[22]，主要評(píng)價(jià)某一時(shí)間段內(nèi)(一般為1 a)滑坡地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員或經(jīng)濟(jì)所造成的潛在人員傷亡風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)和綜合風(fēng)險(xiǎn)。 (2) 評(píng)價(jià)技術(shù)方法：在滑坡危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，采用定量與定性相結(jié)合的方法確定各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)參數(shù)，并對(duì)滑坡災(zāi)害進(jìn)行動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，其表達(dá)式[22]為 Ri=Pi×Ei×Vi (10) 式中：Ri為某降雨工況下第i個(gè)評(píng)價(jià)單元滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)值； (3) 承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)：根據(jù)調(diào)查結(jié)果，評(píng)估并統(tǒng)計(jì)每一處獨(dú)立建構(gòu)筑物內(nèi)的家庭戶(hù)籍人口數(shù)量或常駐留人員數(shù)量以及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。人員和經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體易損性的數(shù)值區(qū)間為 0～1。按最大風(fēng)險(xiǎn)原則，根據(jù)滑坡穩(wěn)定性定性或半定量地評(píng)估人員易損性，可認(rèn)定滑坡發(fā)生失穩(wěn)-破壞后，最大可能威脅范圍之內(nèi)的人員承災(zāi)體易損性為1，之外的為0； 表3 建(構(gòu))筑物等經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體的易損性評(píng)價(jià)分級(jí)表 (4) 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃：通過(guò)不同降雨強(qiáng)度下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，確定每一個(gè)承災(zāi)體的風(fēng)險(xiǎn)值(人口傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和綜合風(fēng)險(xiǎn))，并參照相關(guān)技術(shù)要求[22]和地質(zhì)災(zāi)害危害分級(jí)[25]劃定其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，包括極高、高、中和低風(fēng)險(xiǎn)4個(gè)級(jí)別，見(jiàn)表4。 表4 滑坡地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分表 3.3.1 降雨工況條件設(shè)置 考慮大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨4種降雨工況作用，根據(jù)氣象部門(mén)降雨強(qiáng)度劃分標(biāo)準(zhǔn)[26]，不同的降雨工況條件以12 h內(nèi)或24 h內(nèi)的降水量(一般用24 h降雨量)來(lái)判定(見(jiàn)表5)，并設(shè)定相應(yīng)值作為降雨輸入條件和降雨計(jì)算周期。 表5 降雨工況劃分表 3.3.2 滑坡地質(zhì)模型及計(jì)算參數(shù)確定 以南山塘滑坡區(qū)工程地質(zhì)剖面(L1)作為代表性計(jì)算斷面(見(jiàn)圖3)，構(gòu)建該滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)模型。其中，地下水水位線(xiàn)是正常勘查期間實(shí)測(cè)的穩(wěn)定地下水水位線(xiàn)，并將其設(shè)定為初始地下水水位。 滑坡地質(zhì)模型計(jì)算參數(shù)包括各地層水力學(xué)參數(shù)和巖土體物理力學(xué)指標(biāo)(天然和飽和狀態(tài))。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)試巖土體相關(guān)性質(zhì)參數(shù)，結(jié)合坡體穩(wěn)定狀態(tài)并考慮周邊類(lèi)似情況和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)[12,27]，經(jīng)測(cè)試、計(jì)算和反演等綜合確定體現(xiàn)不同賦存狀態(tài)下巖土體的水力學(xué)和物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)(飽和狀態(tài)下為固快有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo))，見(jiàn)表6。為了合理反映前期降雨的影響，在巖土體強(qiáng)度參數(shù)取值時(shí)選用了飽和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，以體現(xiàn)降雨對(duì)巖土體的劣化和弱化作用。 表6 滑坡巖土體基本計(jì)算參數(shù)表 構(gòu)成潛在滑動(dòng)帶的巖土體基本為可塑狀硅藻土黏土，試樣飽和度在90%以上，故試驗(yàn)值基本為飽和抗剪強(qiáng)度值，但由于硅藻土特殊的微觀(guān)結(jié)構(gòu)和物質(zhì)組成，其遭受外界擾動(dòng)后結(jié)構(gòu)力迅速消失，力學(xué)性質(zhì)急劇變差，重塑硅藻土的抗剪強(qiáng)度值明顯低于原狀土，則取其殘余強(qiáng)度值進(jìn)行計(jì)算，并結(jié)合滑坡變形破壞特征及穩(wěn)定性假定穩(wěn)定滑坡系數(shù)FS=1.0進(jìn)行反演確定。 3.3.3 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià) 基于科學(xué)計(jì)算平臺(tái)，采用最危險(xiǎn)滑移面自動(dòng)搜索的方法，開(kāi)展了不同降雨工況條件下滑坡穩(wěn)定性流固耦合計(jì)算，分析了坡體內(nèi)部暫態(tài)滲流場(chǎng)變化以及滑坡穩(wěn)定性等級(jí)區(qū)間，并通過(guò)蒙特卡洛模擬確定了滑坡失穩(wěn)破壞概率及危險(xiǎn)性等級(jí)，見(jiàn)圖5和表7。 根據(jù)不同降雨工況條件下該滑坡穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果(表7)可知：隨著降雨強(qiáng)度的增大，坡體內(nèi)部暫態(tài)地下水水位線(xiàn)逐漸升高，孔隙水壓力逐漸增大，滑坡穩(wěn)定性逐漸降低，由穩(wěn)定向基本穩(wěn)定甚至欠穩(wěn)定狀態(tài)方向發(fā)展； 根據(jù)降雨作用下滑坡穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)合其變形破壞地質(zhì)模式，進(jìn)一步圈定了該滑坡最大可能的危險(xiǎn)區(qū)范圍位于臺(tái)地邊緣潛在滑坡區(qū)域，覆蓋村莊中前部居住區(qū)及前側(cè)村道下方斜坡一帶。 圖5 不同降雨工況下滑坡孔隙水壓力及穩(wěn)定性變化圖 表7 不同降雨工況下滑坡穩(wěn)定性和危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)結(jié)果 3.3.4 降雨作用下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果與分析 結(jié)合斜坡區(qū)房屋等建筑物和在冊(cè)人口分布，按要求統(tǒng)計(jì)并評(píng)估人口和經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體易損性，通過(guò)單個(gè)承災(zāi)體戶(hù)籍人口數(shù)量和經(jīng)濟(jì)價(jià)值總量予以表達(dá)。根據(jù)該滑坡區(qū)村莊建筑布局(見(jiàn)圖2)并統(tǒng)計(jì)得知：2～4層房屋多為磚混結(jié)構(gòu)，1層房屋為磚混或磚木結(jié)構(gòu)； 根據(jù)人員和經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體易損性確定方法，以特大暴雨工況為例，潛在滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)危險(xiǎn)性中等、區(qū)外危險(xiǎn)性低，則危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)人員易損性為1、但無(wú)人居住和區(qū)外人員易損性為0。結(jié)合斜坡區(qū)建筑物分布和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，潛在滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)的建筑物易損性與結(jié)構(gòu)類(lèi)型相關(guān)，磚混結(jié)構(gòu)和磚木結(jié)構(gòu)類(lèi)建筑物易損性為1，鋼混凝土結(jié)構(gòu)類(lèi)建筑物易損性為0.8，而位于危險(xiǎn)區(qū)外的建筑物易損性為0。 在滑坡危險(xiǎn)性和承災(zāi)體易損性評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，以獨(dú)立的承災(zāi)體為評(píng)價(jià)單元，開(kāi)展了降雨作用下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，并以特大暴雨工況(即最不利工況條件)下的評(píng)價(jià)結(jié)果(見(jiàn)圖6)為例，進(jìn)行具體分析。 (1) 大雨工況條件下，滑坡穩(wěn)定，危險(xiǎn)性低，人口傷亡和經(jīng)濟(jì)損失綜合風(fēng)險(xiǎn)整體為低風(fēng)險(xiǎn)。 (2) 暴雨工況條件下，滑坡基本穩(wěn)定，危險(xiǎn)性低，滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)局部地區(qū)有風(fēng)險(xiǎn)，其中連幢4層房屋人口傷亡和經(jīng)濟(jì)損失綜合風(fēng)險(xiǎn)高，單幢4層房屋和連幢3層房屋綜合風(fēng)險(xiǎn)值，其余均為低風(fēng)險(xiǎn)，而滑坡危險(xiǎn)區(qū)外均為低風(fēng)險(xiǎn)。 (3) 大暴雨和特大暴雨工況條件下，滑坡發(fā)展為欠穩(wěn)定，危險(xiǎn)性中等，滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均擴(kuò)大，其中連幢4層房屋人口傷亡和經(jīng)濟(jì)損失綜合風(fēng)險(xiǎn)極高、單幢4層和連幢3層房屋綜合風(fēng)險(xiǎn)高，2層和單幢3層房屋綜合風(fēng)險(xiǎn)中等，其余均為低風(fēng)險(xiǎn)，而滑坡危險(xiǎn)區(qū)外均為低風(fēng)險(xiǎn)。 圖6 降雨作用下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果圖(以特大暴雨工況為例) 綜上分析可見(jiàn)，隨著降雨強(qiáng)度增大，滑坡穩(wěn)定性變差，危險(xiǎn)性程度逐漸變大，滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也相應(yīng)增大，尤其大暴雨和特大暴雨條件下，滑坡危險(xiǎn)區(qū)動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)極高和高風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，故有必要采取相應(yīng)的防災(zāi)措施加強(qiáng)滑坡風(fēng)險(xiǎn)管控，提高滑坡穩(wěn)定性，降低滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，以保障人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。 玄武巖臺(tái)地型滑坡是一種具有特殊結(jié)構(gòu)和非典型性質(zhì)的滑坡類(lèi)型，玄武巖下部分布的硅藻土黏土屬不良工程地質(zhì)層，可構(gòu)成潛在的滑移面，降雨作用下地表水入滲形成地下水滲流、抬升地下水水位，可致邊坡巖土體性質(zhì)劣化、強(qiáng)度降低，導(dǎo)致坡體穩(wěn)定性降低，危險(xiǎn)性等級(jí)提高，不同降雨作用下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)均有不同范圍和程度的擴(kuò)大，而且在大暴雨和特大暴雨工況條件下滑坡危險(xiǎn)區(qū)出現(xiàn)極高和高動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平。目前常用的防災(zāi)模式是實(shí)施滑坡危險(xiǎn)區(qū)整體搬遷或采用抗滑樁或錨索等大型治理工程，不但周期長(zhǎng)、耗資大，還徹底改變受威脅居民的正常生產(chǎn)及生活。 針對(duì)玄武巖臺(tái)地型滑坡特殊的滑體結(jié)構(gòu)和工程地質(zhì)與水文地質(zhì)特征，以及該滑坡潛在的滑移面低緩，向前滑動(dòng)的趨勢(shì)不甚明顯，發(fā)生劇滑或速滑的可能性小，降雨和地表水入滲作用下上部松散巖土體可能會(huì)發(fā)生持續(xù)壓縮變形積聚或局部差異性變形和緩慢剪切蠕滑等特點(diǎn)，通過(guò)有針對(duì)性地采用系統(tǒng)截排水和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警相結(jié)合的防治技術(shù)，開(kāi)展了該滑坡綜合防災(zāi)控制，以有效促進(jìn)滑坡體穩(wěn)定，切實(shí)降低滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，既充分維持了當(dāng)?shù)卮迕裾５纳a(chǎn)及生活，也可有效避免整體搬遷和大規(guī)模治理帶來(lái)的社會(huì)不安定和巨額資金投入。 南山塘滑坡綜合治理和風(fēng)險(xiǎn)管控布局如圖7所示，該綜合防治系統(tǒng)包括系統(tǒng)截排水工程和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)兩大體系，見(jiàn)表8。 該滑坡災(zāi)害綜合防治采用系統(tǒng)截排水工程消除雨水地表水不利作用(見(jiàn)圖8)，主要包括： (1) 排水明溝：布設(shè)于村莊中部通村主干道和上方陡坎處村道內(nèi)側(cè)，總長(zhǎng)度為500 m，其中東西向通村主干道采用寬深溝，村道內(nèi)側(cè)采用窄溝。 圖7 南山塘滑坡區(qū)綜合治理和風(fēng)險(xiǎn)管控平面圖 表8 南山塘滑坡區(qū)綜合防治系統(tǒng)布局一覽表 圖8 南山塘滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)圖 (2) 截水盲溝：布設(shè)于中部通村主干道及與上方陡坎處村道內(nèi)側(cè)窄溝相連而橫切道路的區(qū)段，長(zhǎng)度為50 m，斷面及材料規(guī)格均與明溝對(duì)應(yīng)，頂面采用預(yù)制鏤空式蓋板封蓋，保障道路安全通行。 (3) 道路擋水板：布設(shè)于村莊中部通村主干道和上方陡坎處村道外側(cè)，長(zhǎng)度為300 m，既可擴(kuò)大排水?dāng)嗝妫直苊獾乇硭鳚M(mǎn)溢沖蝕下方。 (4) 縱向排水溝：布設(shè)于村莊中部通村主干道往西側(cè)沖溝排水出口處，長(zhǎng)度為50 m，順坡形設(shè)置，以便將集中水流排泄至場(chǎng)區(qū)外。 (5) 消能池：布設(shè)于溝渠水流轉(zhuǎn)折與匯合處，共計(jì)6處，斷面呈正方形，通村主干道西端適當(dāng)擴(kuò)大斷面，頂面封蓋加強(qiáng)安全防護(hù)。 (6) 配套工程：一是對(duì)滑坡危險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行地面硬化阻滲、水溝修建和廢水集中排放； 溝渠斷面以滑坡防治工程等級(jí)為Ⅲ級(jí)、暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期“20年一遇(P=5%)”為標(biāo)準(zhǔn)確定。 4.3.1 監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成 根據(jù)玄武巖臺(tái)地型滑坡結(jié)構(gòu)特征、降雨滑坡蠕滑特性和場(chǎng)區(qū)環(huán)境，構(gòu)建了系統(tǒng)型坡表、地下、空中一體化的降雨-地下水-滑坡變形遠(yuǎn)程自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)體系，見(jiàn)圖9。 圖9 南山塘滑坡區(qū)遠(yuǎn)程自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本次針對(duì)性布置“兩縱三橫”監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)體系：縱向監(jiān)測(cè)斷面沿滑坡主滑方向布置，每條測(cè)線(xiàn)均監(jiān)測(cè)坡體地下水水位和深部位移變化，并沿縱向測(cè)線(xiàn)于滑坡中部開(kāi)闊地帶布置雨量監(jiān)測(cè)站和紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)； 4.3.2 監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè) 滑坡遠(yuǎn)程自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按《崩塌、滑坡、泥石流監(jiān)測(cè)規(guī)范》(DZ/T 0221—2006)[28]等相關(guān)要求建設(shè)(見(jiàn)圖10)，具體監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下： (1) 降雨監(jiān)測(cè)：布設(shè)1套雨量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(WL01)，分析降雨與地下水水位的相關(guān)性。 (2) 坡體地下水水位監(jiān)測(cè)：通過(guò)監(jiān)測(cè)坡體地下水水位的動(dòng)態(tài)變化，分析地下水水位與滑坡穩(wěn)定性的相關(guān)性，并與深部測(cè)斜監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一布局，沿兩條縱向測(cè)線(xiàn)分別選擇兩處鉆孔布置1處自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(ZDSW02)和1個(gè)人工監(jiān)測(cè)點(diǎn)(SW03)。 圖10 南山塘滑坡區(qū)遠(yuǎn)程自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)圖 (3) 坡表絕對(duì)位移監(jiān)測(cè)：采用GPS測(cè)量坡表三維(x/y/z)絕對(duì)位移量、方向及速率，于前緣斜坡布設(shè)1條橫向測(cè)線(xiàn)、測(cè)點(diǎn)2個(gè)(GPS02、GPS03)。 (4) 坡體深部測(cè)斜：采用鉆孔地下傾斜監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)滑坡角變位、傾倒變形及切層蠕滑，沿兩條縱向測(cè)線(xiàn)分別選擇兩處鉆孔布置1處自動(dòng)化測(cè)斜系統(tǒng)(ZDCX02)和1個(gè)人工測(cè)斜點(diǎn)(CX03)。 (5) 紅外視頻監(jiān)控：于滑坡中部空曠地帶布設(shè)1套紅外視頻監(jiān)控系統(tǒng)(SP01)，實(shí)時(shí)查看滑坡區(qū)是否出現(xiàn)地表裂縫或建筑物變形破壞等現(xiàn)象。 4.4.1 降雨與坡體地下水水位動(dòng)態(tài)變化分析 通過(guò)對(duì)比滑坡區(qū)降雨量(WL01監(jiān)測(cè)點(diǎn))與地下水水位(ZDSW02自動(dòng)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn))的對(duì)應(yīng)變化關(guān)系(見(jiàn)圖11)可知：滑坡區(qū)地下水水位變化與降雨量較為對(duì)應(yīng)，兩者變化趨勢(shì)大體一致，降雨期間坡體內(nèi)地下水水位有抬升，雨止后坡體地下水水位下降并恢復(fù)，此過(guò)程在滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程實(shí)施初期(2018—2020年)表現(xiàn)較為明顯； 圖11 南山塘滑坡區(qū)降雨量與地下水水位對(duì)應(yīng)變化 關(guān)系圖 可見(jiàn)，該滑坡體內(nèi)部地下水水位受降雨的影響明顯，雨期坡體內(nèi)部地下水水位抬升，雨后坡體內(nèi)部地下水水位逐漸下降，其變化幅度與降雨強(qiáng)度相互對(duì)應(yīng)，但通過(guò)滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程的實(shí)施，雨期坡體內(nèi)部地下水水位的抬升幅度顯著降低，通過(guò)有效截除雨水或地表水的下滲，促進(jìn)地下水的排泄，促使滑坡體內(nèi)部地下水水位維持在相對(duì)平衡的狀態(tài)，不再出現(xiàn)大幅度的升降，從而有效維持了滑坡體穩(wěn)定性。 4.4.2 滑坡區(qū)地表位移變化分析 圖12 南山塘滑坡區(qū)地表位移監(jiān)測(cè)變化曲線(xiàn) 通過(guò)對(duì)比該滑坡區(qū)前緣具有代表性的地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)(GPS02和GPS03)的位移變化(見(jiàn)圖12)可知：滑坡地表累計(jì)位移整體變化較小，隨著滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程充分正常發(fā)揮功能效應(yīng)(2020年汛后至今)，滑坡前緣區(qū)域坡表位移變化有逐漸變緩的趨勢(shì)，地表位移變化速率逐漸降低，維持相對(duì)平緩的波動(dòng)狀態(tài)，而且滑坡區(qū)地表及現(xiàn)狀建(構(gòu))筑物也未見(jiàn)明顯變形跡象。可見(jiàn)，目前滑坡區(qū)表層位移變化相對(duì)較小，通過(guò)實(shí)施系統(tǒng)截排水工程，有效減緩滑坡趨勢(shì)，發(fā)揮坡體促穩(wěn)作用。 4.4.3 滑坡區(qū)深部測(cè)斜位移變化分析 通過(guò)分析滑坡區(qū)代表性鉆孔深部位移自動(dòng)測(cè)斜點(diǎn)ZDCX02(取布設(shè)于滑帶處的測(cè)斜儀監(jiān)測(cè))和人工測(cè)斜點(diǎn)CX03的深部位移變化情況(見(jiàn)圖13)可知：滑坡區(qū)深部位移變化主要呈“鐘擺型”來(lái)回振蕩變化態(tài)勢(shì)，總體位移變化較小，累計(jì)位移變化差在10 mm以?xún)?nèi)，且整體位移變化幅度相對(duì)較小，無(wú)明顯的突變點(diǎn)，未形成統(tǒng)一貫通的滑移面，說(shuō)明目前滑坡內(nèi)部位移整體變化較小，坡體較穩(wěn)定，可見(jiàn)坡體深部與坡表位移變化進(jìn)一步相互印證。 圖13 南山塘滑坡區(qū)深部位移監(jiān)測(cè)變化曲線(xiàn) 4.4.4 防災(zāi)效果與風(fēng)險(xiǎn)管控評(píng)價(jià) 經(jīng)滑坡變形綜合監(jiān)測(cè)分析可見(jiàn)，通過(guò)實(shí)施系統(tǒng)截排水工程，有效避免了降雨及地表水匯入下滲，并促進(jìn)了排水，能最大限度地消除其對(duì)坡體的不利影響，目前坡體內(nèi)部地下水水位被控制在一個(gè)相對(duì)平衡狀態(tài)，降雨作用下坡體內(nèi)部地下水水位變化幅度較小，且滑坡區(qū)地表未見(jiàn)明顯變形跡象，滑坡內(nèi)部也未形成統(tǒng)一的滑移面，滑坡內(nèi)部整體位移變化較小，說(shuō)明系統(tǒng)截排水工程作用效應(yīng)明顯，防災(zāi)效果顯著，滑坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，危險(xiǎn)性低，處于低風(fēng)險(xiǎn)水平(見(jiàn)圖7)。 通過(guò)進(jìn)一步強(qiáng)化系統(tǒng)截排水工程管養(yǎng)維護(hù)，確保滑坡區(qū)截排水系統(tǒng)一直充分發(fā)揮功能效應(yīng)，避免地表滲水和促使表里排水，控制坡體內(nèi)部地下水水位變化幅度，有效促進(jìn)坡體穩(wěn)定，同時(shí)持續(xù)開(kāi)展系統(tǒng)性連續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)警，以加強(qiáng)實(shí)時(shí)監(jiān)控和性狀反饋，綜合技術(shù)作用下動(dòng)態(tài)掌控滑坡穩(wěn)定狀態(tài)，維持坡體穩(wěn)定和降低危險(xiǎn)性，切實(shí)有效地將滑坡災(zāi)害控制在低風(fēng)險(xiǎn)水平，從而維護(hù)村莊區(qū)人員和經(jīng)濟(jì)安全。 本文以地處玄武巖臺(tái)地區(qū)的嵊州市剡湖街道南山塘滑坡為例，在分析滑坡類(lèi)型、結(jié)構(gòu)特征、成因機(jī)制和破壞模式的基礎(chǔ)上，建立了降雨引發(fā)玄武巖臺(tái)地型滑坡的穩(wěn)定性-危險(xiǎn)性-動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)體系，通過(guò)流固耦合數(shù)值計(jì)算和蒙特卡洛模擬并結(jié)合滑坡地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，開(kāi)展不同降雨工況條件下滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水平分析和綜合防災(zāi)決策研究，并通過(guò)工程實(shí)踐分析了系統(tǒng)截排水和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警相結(jié)合的技術(shù)體系應(yīng)用于玄武巖臺(tái)地型滑坡綜合防治的治理效果，得到如下結(jié)論： (1) 頂平中緩下陡的臺(tái)地地貌條件和玄武巖及下部分布的河湖相沉積硅藻土不良地質(zhì)層構(gòu)成了玄武巖臺(tái)地型滑坡特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，降雨及地表水下滲是觸發(fā)因素，可使坡體地下水水位抬升，形成地下水滲流，引發(fā)坡體局部差異性變形或剪切蠕滑，滑坡變形破壞模式以蠕滑-拉裂式為主。 (2) 針對(duì)不同降雨工況條件對(duì)坡體的影響作用，歷經(jīng)大雨、暴雨、大暴雨直至特大暴雨作用，隨著降雨強(qiáng)度的增大，滑坡穩(wěn)定性變差，由基本穩(wěn)定發(fā)展為欠穩(wěn)定，滑坡危險(xiǎn)性程度漸變?yōu)橹械任ｋU(xiǎn)性，滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)也相應(yīng)變大，特別是大暴雨和特大暴雨工況條件下滑坡危險(xiǎn)區(qū)范圍內(nèi)連幢4層房屋人口傷亡和經(jīng)濟(jì)損失綜合風(fēng)險(xiǎn)為極高，單幢4層和連幢3層房屋綜合風(fēng)險(xiǎn)為高，2層和單幢3層房屋綜合風(fēng)險(xiǎn)為中等，而滑坡動(dòng)態(tài)綜合風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)極高和高級(jí)別意味著需采取防災(zāi)措施加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)管控。 (3) 基于該滑坡特殊的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征，并結(jié)合潛在的滑移面較緩、降雨是觸發(fā)因素、上部松散巖土體會(huì)發(fā)生持續(xù)壓縮變形積聚或局部差異性變形和緩慢蠕滑等特點(diǎn)，有針對(duì)性地采用系統(tǒng)截排水和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警相結(jié)合的技術(shù)體系進(jìn)行玄武巖臺(tái)地型滑坡綜合防治，既能有效截除地表水流和促進(jìn)排水，控制地下水水位變化幅度，促進(jìn)坡體穩(wěn)定，又建設(shè)了多因素、全場(chǎng)景、立體化的遠(yuǎn)程自動(dòng)化綜合監(jiān)測(cè)預(yù)警網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，強(qiáng)化了滑坡穩(wěn)定性實(shí)時(shí)監(jiān)控和變形趨勢(shì)動(dòng)態(tài)反饋，在綜合技術(shù)作用下治理工程效果明顯，坡體目前處于穩(wěn)定狀態(tài)，危險(xiǎn)性低，動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)被控制在相對(duì)較低的水平，維護(hù)了當(dāng)?shù)厝藛T和經(jīng)濟(jì)安全，說(shuō)明該處滑坡綜合防治效果突出，通過(guò)科學(xué)防治手段實(shí)現(xiàn)了滑坡災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)控制。 可見(jiàn)，對(duì)于降雨引發(fā)的玄武巖臺(tái)地型滑坡，通過(guò)降雨作用下的滑坡穩(wěn)定性-危險(xiǎn)性-動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，采用系統(tǒng)截排水和遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警相結(jié)合的綜合治理手段是一種切實(shí)可行的防治技術(shù)方法。
pf(t)也表示降雨t時(shí)刻之前對(duì)應(yīng)的滑坡失穩(wěn)累積破壞概率，即pf(t)=p(tf
Pi為某降雨工況下第i個(gè)評(píng)價(jià)單元滑坡災(zāi)害危險(xiǎn)性指數(shù)；
Ei為某降雨工況下第i個(gè)評(píng)價(jià)單元承災(zāi)體價(jià)值(人員數(shù)量為人/a，經(jīng)濟(jì)價(jià)值為萬(wàn)元/a)；
Vi為某降雨工況下第i個(gè)評(píng)價(jià)單元承災(zāi)體易損性。
根據(jù)經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體本身特征及其與災(zāi)害體的空間位置關(guān)系(即危害區(qū)分布)等定性或半定量地評(píng)估經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體易損性，并根據(jù)威脅區(qū)范圍距離致災(zāi)體的遠(yuǎn)近，劃分為無(wú)、輕微、中等和嚴(yán)重危害區(qū)，當(dāng)無(wú)法劃分危害區(qū)等級(jí)與范圍時(shí)，最大威脅區(qū)范圍均作為嚴(yán)重危害區(qū)。建(構(gòu))筑物等經(jīng)濟(jì)類(lèi)承災(zāi)體的易損性參照表3進(jìn)行分析。
3.3 滑坡災(zāi)害動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)
隨之對(duì)應(yīng)地，滑坡失穩(wěn)破壞概率也逐漸增大，危險(xiǎn)性由大雨和暴雨條件下的低危險(xiǎn)性逐漸發(fā)展為大暴雨和特大暴雨條件下的中危險(xiǎn)性，整個(gè)變化過(guò)程較好地反映了降雨激發(fā)玄武巖臺(tái)地型滑坡的災(zāi)變作用機(jī)制和可能的失穩(wěn)發(fā)展趨勢(shì)，并且降雨強(qiáng)度越大地下水水位抬升幅度和滑坡失穩(wěn)趨勢(shì)越明顯。
連幢3層和4層房屋價(jià)值超過(guò)100萬(wàn)元，戶(hù)籍人口在3人以上，4層房屋戶(hù)籍人員甚至多于10人；
單幢3層和連幢2層房屋價(jià)值在50萬(wàn)元以上，單幢2層房屋價(jià)值在10萬(wàn)元以上，3層和2層房屋戶(hù)籍人口多在3人以上，2層房屋單戶(hù)戶(hù)籍人口一般在1～3人；
1層房屋幾乎無(wú)人居住，房屋價(jià)值也低于10萬(wàn)元。
4. 1 總體思路及防災(zāi)方案
4. 2 滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程
二是對(duì)上方陡坎處村道內(nèi)側(cè)土體裸露區(qū)采用C20水泥砂漿抹面封閉阻滲；
三是對(duì)陡坎清表處理后設(shè)置漿砌石擋墻。4. 3 滑坡區(qū)遠(yuǎn)程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)
同時(shí)在滑坡前緣布置橫向坡表位移監(jiān)測(cè)線(xiàn)監(jiān)控滑坡區(qū)局部變形或滑塌，3條橫向測(cè)線(xiàn)自上而下則分別監(jiān)測(cè)坡體地下水水位、深部位移和表層位移變化。由此實(shí)現(xiàn)滑坡多因素全場(chǎng)景立體化監(jiān)測(cè)控制。
4. 4 滑坡綜合監(jiān)測(cè)分析與防治效果評(píng)價(jià)
在滑坡區(qū)系統(tǒng)截排水工程正常發(fā)揮功能效應(yīng)期間(2020年汛后至今)，坡體內(nèi)部地下水水位常維持在一定相對(duì)平衡的狀態(tài)，雨后地下水水位平均抬升幅度一般在1～2.5 m之間，相對(duì)前期的地下水水位平均抬升幅度3～6 m要小很多，降雨后地下水水位恢復(fù)正常的速度相對(duì)也較快，這種情況在近年2021年和2022年的4～9月雨汛期表現(xiàn)較為顯著。
