重慶開(kāi)縣砂巖地區(qū)斜坡變形規(guī)律之研究

楊 建 丁 瑜

（三峽大學(xué) 三峽庫(kù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443002）

開(kāi)縣位于我國(guó)直轄市重慶東北部，該區(qū)主要地貌單元包括:河谷平壩區(qū)，占全縣面積的6%，為城鎮(zhèn)集中地；中山區(qū)，占全縣面積的35%，屬灰?guī)r地區(qū)，種植條件較差；低山丘陵區(qū)，占全縣面積的59%，多出露侏羅系砂巖地層，發(fā)育于這類地層上的堆積層斜坡成為開(kāi)縣地區(qū)農(nóng)村居民的主要生活生產(chǎn)場(chǎng)所.由于廣開(kāi)水田、修路開(kāi)挖等人為因素，外加降雨等自然因素，使得作為農(nóng)村居民生活場(chǎng)所的斜坡長(zhǎng)期處于蠕滑狀態(tài).而位于斜坡上的居民房屋限于當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件通常采用沒(méi)有構(gòu)造措施或構(gòu)造措施非常簡(jiǎn)單的磚混結(jié)構(gòu)或磚木結(jié)構(gòu)，具有地基稍微變形則上部墻體隨即開(kāi)裂的特點(diǎn).其結(jié)果是，位于斜坡上的房屋由于斜坡長(zhǎng)期的蠕滑而處于緩慢開(kāi)裂狀態(tài)，致使住戶長(zhǎng)期承受巨大的心理壓力和心靈恐慌.

鑒于此類地質(zhì)環(huán)境在我國(guó)西南地區(qū)廣泛存在，因此，許多專家學(xué)者對(duì)該類斜坡的穩(wěn)定狀態(tài)、演化規(guī)律進(jìn)行了討論［1－5］，并提出了解決思路，包括:滑坡治理、監(jiān)測(cè)預(yù)警、搬遷避讓等，從更廣義的層面講，還包括調(diào)整該區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式、開(kāi)發(fā)新型房屋結(jié)構(gòu).而前提都是要摸清此類斜坡的成因機(jī)制和變形規(guī)律，通過(guò)專業(yè)監(jiān)測(cè)資料分析和實(shí)地調(diào)研對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行了探討.

1 區(qū)域背景

1.1 氣象、水文

開(kāi)縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，有春早、夏熱、秋雨綿、冬暖而多霧的特點(diǎn).開(kāi)縣地區(qū)的多年平均降水量為1224.7mm，其中5～9月降水量占全年降水的70%，9月份出現(xiàn)高峰值，占全年降水約15.6%.該區(qū)地處大巴山迎風(fēng)面，常形成雨量中心，一日最大雨量曾達(dá)210.5mm，三日最大雨量357.7mm.歷年最長(zhǎng)連續(xù)降雨日數(shù)達(dá)17d，一般出現(xiàn)在9～10月.這種降雨條件是砂巖地區(qū)堆積層斜坡蠕滑變形的重要誘發(fā)因素.

1.2 地形地貌

開(kāi)縣地處四川盆地東部，北與大巴山山地毗連，地形上北高南低.區(qū)內(nèi)地貌明顯受控于地質(zhì)構(gòu)造格局，山脈總體走向與大的構(gòu)造線方向一致，沿NNE向展布.受巖性及水系的控制，該區(qū)具多樣化的地貌景觀.開(kāi)縣境內(nèi)，南部和北部為兩大不同的地貌單元，和謙～巖水一線以北為大巴山盆周構(gòu)造溶蝕中山地貌區(qū)；以南為川東盆地侵蝕構(gòu)造平行嶺谷低山丘陵地貌區(qū)，后者即為本文研究斜坡所處的地貌單元.

1.3 地層巖性、地下水

區(qū)內(nèi)地層除缺失志留系上統(tǒng)、泥盆系下統(tǒng)、石炭系上統(tǒng)、白堊系和第三系外，寒武系上統(tǒng)至第四系地層均有出露.北部地區(qū)地層老，南部地區(qū)除背斜軸部出露三疊系地層外，幾乎全為侏羅系地層.按巖石形成的古地理和大地構(gòu)造環(huán)境，可將區(qū)內(nèi)巖體分為層狀碎屑巖類、碳酸鹽巖類、松散巖類及特殊巖類.根據(jù)巖性特征和地下水賦存條件將區(qū)內(nèi)地下水分為3種類型:松散巖類孔隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水和碳酸鹽類巖溶裂隙水.

本文所討論斜坡的上部多為松散巖類，巖性為第四系松散堆積粘土、粉質(zhì)粘土夾塊碎石、崩滑堆積物及河流沖洪積形成砂礫石等，其結(jié)構(gòu)疏松，力學(xué)強(qiáng)度低，透水性較好，是區(qū)內(nèi)易滑巖層.基巖多為軟硬相間的中厚層砂泥巖互層巖組（J1－2z－J3p）.

2 已有變形斜坡的案例研究

2.1 興隆滑坡

該滑坡位于金峰鄉(xiāng)寶豐村7組斜坡上，滑坡平面形態(tài)近似方形，剖面上呈折線型；分布高程420～540 m，滑體長(zhǎng)約750m，寬約890m，面積66.8×104m2，厚度約17.3m，體積約1134.7×104m3.滑坡發(fā)育于侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組紫紅色泥巖及砂巖互層組成的順向坡中.滑體上部物質(zhì)為粉質(zhì)粘土夾砂巖碎塊石.滑坡自20世紀(jì)80年代初開(kāi)始變形，致使滑體前緣及后緣均發(fā)育拉張裂縫，滑體中部居民住房墻體開(kāi)裂.

GPS監(jiān)測(cè)成果表明各個(gè)監(jiān)測(cè)樁均存在位移變形，累積位移變形較大，總體的變形處于緩慢增大趨勢(shì).根據(jù)滑坡體所處的地形地貌條件、地層巖性條件、水文工程地質(zhì)條件和滑坡體的變形位移特征等，綜合宏觀調(diào)查結(jié)果分析，目前滑體處于蠕變階段，為不穩(wěn)定狀態(tài).

2.2 大磅滑坡

大磅滑坡為堆積層滑坡，位于鎮(zhèn)東鎮(zhèn)花果村3組的斜坡上，滑坡平面形態(tài)近似舌形，剖面上呈折線型；分布高程645～710m，滑坡體長(zhǎng)約600m，寬約250 m，厚度約23.8m，面積15×104m2，體積357×104m3.滑坡發(fā)育于侏羅系上統(tǒng)遂寧組紫紅色泥巖夾砂巖組成的水平層狀斜坡上.滑坡于1999年8月發(fā)生變形，致使滑坡體中部開(kāi)裂下錯(cuò)0.3～0.7m.該滑坡由于前緣的滑塌嚴(yán)重曾于2005年3月預(yù)警.2006年3月，滑體前緣出現(xiàn)局部不穩(wěn)定.2007年9月，滑體前緣出現(xiàn)一條貫通性裂縫.

GPS監(jiān)測(cè)結(jié)果表明各監(jiān)測(cè)樁所在部分均存在位移變形，累積位移變形較大，前緣和中部明顯大于后緣，變形發(fā)展趨勢(shì)呈緩慢增大趨勢(shì).綜合分析認(rèn)為，目前滑體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，前緣地帶危險(xiǎn)性大，在強(qiáng)降雨等誘發(fā)因素影響下，可能產(chǎn)生大規(guī)?；瑒?dòng)變形.

2.3 黃桷坪滑坡

黃桷坪滑坡為土質(zhì)滑坡，位于白鶴鎮(zhèn)黃桷坪村4組斜坡上.該滑坡在平面上呈長(zhǎng)舌形，剖面上近直線形，分布高程200～235m，縱長(zhǎng)約1200m，橫寬400 m，滑體估計(jì)平均厚度5m，面積48×104m2，體積240×104m3.滑坡發(fā)育于侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組紫紅色泥巖和泥質(zhì)粉砂巖組成的緩傾順向坡中，滑體上部為粉質(zhì)粘土夾砂泥巖碎塊石.

該滑坡專業(yè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖1所示.鉆孔監(jiān)測(cè)表明:位于滑體的下部的 KX－70鉆孔在8.5～11.5m的測(cè)試深度范圍為特征滑移帶.圖2為KX－70鉆孔的監(jiān)測(cè)曲線.

GPS監(jiān)測(cè)表明:該滑坡各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移和垂向位移都在緩慢地增大，變形趨勢(shì)明顯.在滑體后緣，出現(xiàn)居民房屋開(kāi)裂和地面裂縫現(xiàn)象，在雨季變形較為突出，目前處于緩慢的增大狀態(tài)；前緣變形主要表現(xiàn)為不均勻沉降和滑塌現(xiàn)象，雨季變形表現(xiàn)突出.綜合分析認(rèn)為，該滑坡目前處于緩慢的蠕滑狀態(tài)，局部處于不均勻沉降狀態(tài)，變形趨勢(shì)緩慢增大，滑坡體處于不穩(wěn)定狀態(tài).

3 人類活動(dòng)與斜坡變形的關(guān)系

導(dǎo)致該類斜坡變形的因素可分為自然因素、人為因素.前者主要包括:①巖性不良，砂、頁(yè)、泥巖地層是易滑地層，泥巖的風(fēng)化物易形成滑動(dòng)帶；②強(qiáng)暴雨或持續(xù)降雨條件.后者主要包括:廣開(kāi)水田，使大量水滲入滑體；修路開(kāi)挖坡腳.人為因素是可以重新規(guī)劃和控制的，因此重點(diǎn)討論之.

圖3顯示了部分調(diào)查斜坡的人口密度，其平均值超過(guò)900人／km2，遠(yuǎn)大于開(kāi)縣平均人口密度368人／km2，表明斜坡是該區(qū)農(nóng)村居民的主要生產(chǎn)生活場(chǎng)所.開(kāi)縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以種植水稻、小麥、玉米為主，斜坡開(kāi)墾首選水田，等到蓄不住水時(shí)則改為旱地.圖4反映了部分調(diào)查斜坡的開(kāi)墾程度，大部分都接近或超過(guò)50%.斜坡上開(kāi)墾的大量田地使地表水不能快速排泄，反而成為穩(wěn)定的入滲區(qū)；在降雨條件下，雨水在田地匯集，并穩(wěn)定地向滑體滲透，使滑帶土飽和，從而導(dǎo)致其抗剪強(qiáng)度降低，斜坡產(chǎn)生蠕滑變形.

修路切腳是另一個(gè)導(dǎo)致斜坡變形的重要人為因素.在去往厚壩鎮(zhèn)珠寶滑坡上居民點(diǎn)的路途中，隨處可見(jiàn)裸露的公路邊坡，在雨水季節(jié)，常有碎塊石滾落或發(fā)生小型崩塌，于是公路很容易受到損毀，村民們每年翻修公路的方法則是繼續(xù)開(kāi)挖，在下一個(gè)雨季又遭到損毀，于是再開(kāi)挖，如此陷入了惡性循環(huán).開(kāi)挖坡腳使得滑體前緣的支撐力大為削弱，造成前緣局部坍塌，從而帶動(dòng)中后部開(kāi)始蠕滑變形.

4 斜坡變形規(guī)律分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)資料分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，得出砂巖地區(qū)堆積層斜坡的變形特點(diǎn)為:

（1）基巖地層為泥巖、砂巖或泥巖、砂巖互層，傾角一般較緩；滑體為第四系崩坡積物、滑坡堆積層和沖洪積物等，斜坡坡度亦較緩，通常為5～20°，極接近于堆積層巖土體的天然休止角.這種地形地貌特別吸引農(nóng)村居民棲息，卻具有脆弱的地質(zhì)環(huán)境屬性.

（2）滑體物質(zhì)為粉質(zhì)黏土夾碎塊石，厚度10～30 m不等，結(jié)構(gòu)松散，透水性大，含水層相對(duì)較薄或不連續(xù).在實(shí)地調(diào)查中，常發(fā)現(xiàn)一些田地剛開(kāi)始種植水稻，后來(lái)由于無(wú)法蓄水只好改種小麥或玉米，其原因就在于斜坡稍微變形則田地下面的含水層即產(chǎn)生裂縫，形成入滲通道.

（3）滑面通常為土巖接觸面，剖面形態(tài)呈折線型或折線型加圓弧形，滑帶為泥巖風(fēng)化而成的黏性土夾碎石.也有淺層滑面，為堆積層中不同時(shí)期形成的洪積物，黏粒含量較高，相對(duì)隔水.

（4）斜坡變形主要決定于滑帶巖土體的摩擦系數(shù)，且這個(gè)摩擦系數(shù)與含水量密切相關(guān)，表現(xiàn)為含水量增大，摩擦系數(shù)減小，土體開(kāi)始下滑；含水量減小，摩擦系數(shù)增大，土體又保持靜止?fàn)顟B(tài).因而，斜坡表現(xiàn)為階段性蠕滑，位移變形在雨季增長(zhǎng)較明顯.圖2所顯示的鉆孔監(jiān)測(cè)曲線說(shuō)明了這一點(diǎn).

（5）該類斜坡蠕滑狀態(tài)歷時(shí)較長(zhǎng)，數(shù)年至幾十年不等，有時(shí)甚至表現(xiàn)為基本穩(wěn)定狀態(tài)，給人工監(jiān)測(cè)帶來(lái)很大的工作量；而其突然的快速滑動(dòng)，又會(huì)對(duì)房屋結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，甚至倒塌，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失.因此，需要發(fā)展其他的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)手段［6］.值得注意的是，斜坡上的房屋墻體對(duì)地基蠕滑特別敏感，由于磚砌體是典型的脆性材料，地基變形引起的附加應(yīng)力極易使其產(chǎn)生裂縫，因此，監(jiān)測(cè)墻體裂縫的開(kāi)展是反映斜坡蠕滑過(guò)程的一個(gè)有效手段.

5 結(jié) 論

重慶開(kāi)縣侏羅系地層多為泥巖、砂巖或泥、砂巖互層，由于過(guò)度開(kāi)墾、修路切腳，加上降雨因素，導(dǎo)致其上廣泛分布的堆積層斜坡長(zhǎng)期處于蠕滑狀態(tài).通過(guò)專業(yè)監(jiān)測(cè)資料分析和實(shí)地調(diào)研，總結(jié)其變形特點(diǎn)為:蠕滑呈階段性發(fā)展，歷時(shí)較長(zhǎng)，變形在雨季增加明顯；滑面通常為土巖接觸面或堆積層中黏粒含量較多、相對(duì)隔水的層面.建議通過(guò)度量地表房屋墻體的宏觀裂縫來(lái)監(jiān)測(cè)斜坡的內(nèi)在微弱變形，以達(dá)到察外揣內(nèi)之效果.以上結(jié)論可為滑坡災(zāi)害治理和西南地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)等提供依據(jù).

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