理县西山村滑坡作为杂谷脑河流域典型的古滑坡堆积体,具有堆积体结构复杂、堆积物质松散的特征,容易在降雨、地震等作用下发生斜坡变形,本文以西山村滑坡为研究对象,在结合大量钻孔的基础上,通过地质环境调查、堆积体粗颗粒土室内物理力学试验、高密度电阻率物探方法、二维有限元及三维有限元数值模拟,以达到查明滑坡堆积体结构、不同堆积体物质物理力学性质及滑坡稳定性和变形破坏趋势等目的。本文主要研究成果及认识如下:(1)西山村滑坡属于理县杂谷脑河流域的大型厚层古滑坡堆积体,堆积体区后缘呈“圈椅状”,长4200m,宽约600m,高差1800m,平均厚度50m,估算滑坡方量约1700万方。堆积体整体呈下陡上缓,前缘坡度约40°,中上部约30°。滑坡中前部宽度小于中后部。(2)西山村原始斜坡呈下陡上缓,脚处均呈高陡岩壁,坡度均超过70°,近直立,陡崖高差近60m,在河谷近直立陡崖顶部,分布一定宽度的陡缓交界平台,平台以上斜坡坡度较河谷处明显变缓,约40°,斜坡中上部坡度较海拔2900m以下坡段坡度有略微减小,形成长度较大的后缘缓坡。志留系茂县群基岩产状为170∠85°,泥盆系下统危关组基岩产状为170∠82°,两套地层的岩层产状基本相同,岩性均以千枚岩为主,西山村滑坡滑前斜坡类型为陡倾外岩质边坡。(3)按照堆积体物质来源、堆积体运动方向、失稳顺序三因素可将西山村滑坡堆积体自下而上分为四个区,Ⅰ区位于海拔1800m以下堆积体中部和左侧区域,根据堆积体结构特征判断,倾倒失稳方向基本垂直于河流走向,为178°;Ⅱ区大致位于海拔2330m以下,根据堆积体结构特征判断倾倒失稳方向为200°;Ⅲ区大致位于海拔2700m以下,以上为Ⅳ区,根据堆积体结构特征判断岩体倾倒失稳方向方向为208°。(4)高密度电阻率法物探试验证明,在西山村滑坡堆积体中,测量精度与电极距成反比,温纳剖面工作方法更适合于堆积体的结构探测,通过对比钻孔数据与实测视电阻值,参照其他物探资料,确定测线处地下水深度30m,并推测出含角砾粉土层、块碎石土、块碎石、基岩及富水区视电阻值。(5)通过高密度电阻率法物探手段,查明Ⅲ区前缘左边界处边界位置及说明ⅠⅡ区分区的结构判据,另外,通过对滑坡中上部高变形区物探分析,确定了平石头断层经过滑坡区及经过位置和堆积体上部含角砾粉土层和碎石土层的剪出口位置。(6)西山村滑坡变形以拉裂破坏和挤压破坏为主,通过地面调查发现,堆积体分布有大量横向拉裂缝,变形主要集中在前缘剪出口处,中部陡缓交界处及后缘局部,即堆积体分区中的Ⅰ区和Ⅲ区大部,Ⅰ区以拉裂破坏为主,Ⅲ区主要是挤压破坏。(7)通过室内试验证明,滑坡堆积体表层含角砾粉土为低塑限半固态的不均匀粗粒土,含水量与内摩擦角拟合关系为:y=-0.118x2+0.3273x+42.144;含水量约8%时内聚力最大,约40.5Kpa;低密实度与高密实度下内聚力与碎石含量变化拟合函数分别为:y=-0.769x+66.043和y=-0.947x+80.187;粉土弹性模量和泊松比与含水量呈反比,对内摩擦角变化基本无影响,对内聚力的影响较大,含水量约10%时内聚力最大;低围压下,含水量3%~10%试样抗压强度小于含水量10%~15%试样,而高围压下相反。同一含水量试样,围压越大,弹性模量与泊松比越大;滑坡区千枚岩天然状态下抗压强度约66.7Mpa,弹性模量12.12Gpa,泊松比约0.29,饱水后抗压强度54.28Mpa,弹性模量约9.71Gpa,泊松比为0.24。强弱风化千枚岩相比,强风化千枚岩粘聚力下降约70%,内摩擦角减小约12.6%。(8)天然状态下堆积体以压应力为主,斜坡中后部及河谷处有高应力集中现象,约4~5Mpa,堆积体边界处存在小于0.1Mpa的拉应力,最大剪应力分布区域基本与最大主应力集中位置一致。(9)饱和条件下斜坡最大主应力集中区域逐渐扩大,与滑坡监测中的高变形区基本一致,经历40mm和60mm降雨后,斜坡最大主应力变化较小,堆积体最小主应力及剪应力增大,坡中位置剪应变持续增大并形成局部的高拉应力区,120mm降雨后,河谷高应力进一步集中并大于6Mpa,斜坡中前部形成面积较大的拉张应力区。强降雨后斜坡水压力持续增大,在基覆界面处形成较为明显的地下径流,渗流场较天然条件下相比有明显区别。(10)从不同降雨量后的塑性区分布来看,天然状态下塑性区主要位于滑坡前缘剪出口位置,分布面积较小;40mm降雨导致前缘部位塑性区扩大,前缘中部新出现塑性区,且Ⅳ区前缘剪出口位置的塑性区逐渐向上扩展,覆盖了大部分表层含角砾粉土层;60mm降雨后,前缘塑性区贯通,塑性区深度加大,后缘Ⅳ区表层堆积体全部为变形体;120mm降雨后,整个堆积体塑性区分布分为2各部分,一是滑坡中下部,塑性区分布于基覆界面以上的全部堆积体,另外,后缘塑性区深度逐渐扩大,下部块碎石层全部成为塑性区,塑性区可能会因降雨量的加大而全面贯通。(11)堆积体天然状态下稳定性系数约1.2,降雨40mm24h后,最小稳定性系数为1.074,斜坡处于基本稳定状态;斜坡在60mm~70mm降雨之间基本处于极限平衡状态;西山村滑坡在120mm强降雨后,稳定性急剧降低,与天然状态相比平均下降约28.2%,四种计算方法计算结果均小于0.9,因此推测,在120mm强降雨24h后,堆积体失稳可能性比较大。高变形区在饱和状态下,稳定性系数下降较为明显且稳定性系数基本小于1,斜坡处于变形过程中:Ⅰ区天然状态下为1.077,饱和后为0.915,下降约15%;Ⅱ区天然状态下1.075,饱和后0.96,下降约11%;Ⅲ区天然状态下稳定性系数1.131,饱和后1.034,下降约8%。