龍朝樹(shù)松散堆積體成因及變形破壞趨勢(shì)分析

朱向宇，向喜瓊

(貴州大學(xué)喀斯特環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州貴陽(yáng)550003)

龍朝樹(shù)滑坡位于貴州省關(guān)嶺縣境內(nèi)320國(guó)道2250 km至2260 km路段的龍朝樹(shù)村，2010年6月貴州關(guān)嶺縣大部分地區(qū)經(jīng)受了持續(xù)一周的降雨，且27日和28日兩天的降雨量超過(guò)了此前當(dāng)?shù)氐乃袣庀笥涗沎2]。此間龍朝樹(shù)滑坡發(fā)生了明顯的變形跡象，主要表現(xiàn)為320國(guó)道以西房屋的變形、開(kāi)裂以及滑坡前緣的疊瓦式破壞。通過(guò)研究表明，龍朝樹(shù)滑坡為松散堆積體的局部變形，這不僅對(duì)位于坡體上的龍朝樹(shù)村大部分村民的生命安全造成了極大的威脅，一旦滑坡滑面貫通，極端情況下將有可能堵塞壩陵河，后果不堪設(shè)想。

1 滑坡區(qū)基本特征

1.1 地質(zhì)背景

龍朝樹(shù)松散堆積體地處揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)黔北臺(tái)隆六盤(pán)水?dāng)嘞萃幈蔽飨驑?gòu)造變形區(qū)，構(gòu)造線呈北西－南東向展布，主要由一束大體平行的較緊密褶皺和逆斷層組成。研究區(qū)以東發(fā)育數(shù)條NNW逆斷層，受構(gòu)造活動(dòng)影響，滑坡區(qū)發(fā)育3組優(yōu)勢(shì)節(jié)理:節(jié)理 1(N65°E/SE∠57°)、節(jié)理 2(N50°W/WS∠34°)、節(jié)理 3(N63°E/NW∠46°)。

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及相關(guān)文獻(xiàn)[3]，滑坡體位于坡舟倒轉(zhuǎn)向斜核部，向斜總體延伸方向?yàn)镹W向，軸面傾向NE向，傾角60°。核部地層為三疊系上統(tǒng)火把沖組(T3h)石英砂巖、粘土巖互層，位于滑坡區(qū)中前緣。兩翼由內(nèi)向外依次為三疊系上統(tǒng)把南組(T3b)粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖，三疊系上統(tǒng)賴石科組(T3ls)泥灰?guī)r，三疊系下統(tǒng)大冶組(T2z)灰?guī)r，東翼巖層產(chǎn)狀 N20°～35°W/NE∠35°～42°，西翼傾向基本與東翼一致，傾角較緩，約為 20°～30°，見(jiàn)圖 1、圖 2。

1.2 松散堆積體特征

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，龍朝樹(shù)松散堆積體具古滑坡形態(tài)特征，主要表現(xiàn)為:后緣陡壁近直立，陡壁下有明顯的滑坡平臺(tái)，前緣坡度較緩，坡度約為20°，呈圈椅狀。古滑坡體邊界西起壩陵河，東至高程約900m處的陡崖，南北各以兩條季節(jié)性沖溝為界。南北寬330m～380m，東西長(zhǎng)約780m，體積約370×104m3，為一大型古滑坡。

由于松散堆積體跨越不同巖性地層，堆積體上下段的物質(zhì)組成也呈現(xiàn)明顯差異，具體可劃分為以下兩個(gè)分區(qū)(見(jiàn)圖2):

1)Ⅰ區(qū):

大致為高程650m～800m段內(nèi)，即320國(guó)道以西。該區(qū)物質(zhì)組成以粉砂質(zhì)粘土為主，含碎石，碎石粒徑一般為5～20 cm，含量約為20%。

圖1 松散堆積體位置平面

圖2 龍朝樹(shù)松散堆積體工程地質(zhì)剖面

2)Ⅱ區(qū):

大致為高程800m～880m段內(nèi)，即320國(guó)道以東。該區(qū)物質(zhì)成分主要為塊石、特大孤石夾碎石質(zhì)土，特大孤石直徑一般為2～5m，最大可達(dá)8m。塊石直徑一般為0.2～0.7m，最大可達(dá)1.0m，巖性為灰?guī)r、泥灰?guī)r。堆積體物質(zhì)總體上相對(duì)較為密實(shí)，但上部塊石、孤石堆積體較為疏松，并存在架空現(xiàn)象。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，堆積體中間厚，向東西兩側(cè)逐漸變薄，滑坡體厚6～40m不等。堆積體后緣為一坡度40°、坡高30m左右的陡崖，陡崖走向與邊坡走向近平行。

1.3 水文地質(zhì)特征

松散堆積體的物質(zhì)組成決定了滑坡體含水性及透水性。Ⅰ區(qū)由粉砂質(zhì)粘土夾碎石組成，為含水層。Ⅱ區(qū)以塊石、大塊孤石為主，結(jié)構(gòu)松散，局部甚至有架空現(xiàn)象，透水性良好。

2 松散堆積體成因機(jī)制

通常情況下，對(duì)于緩－中等傾角反傾向邊坡，自重應(yīng)力與軟基效應(yīng)對(duì)邊坡變形破壞起了重要控制作用[4]。龍朝樹(shù)所在坡體為典型的“上硬下軟”結(jié)構(gòu)邊坡，此類(lèi)巖性結(jié)構(gòu)邊坡易形成滑坡。一方面，坡體前緣為軟質(zhì)巖形成的倒轉(zhuǎn)向斜，倒轉(zhuǎn)向斜為良好的儲(chǔ)水構(gòu)造，軟質(zhì)巖在遇水情況下強(qiáng)度會(huì)大幅度下降，產(chǎn)生塑性變形，一旦河流下切形成臨空面，斜坡巖體就會(huì)向坡前臨空面發(fā)生剪切蠕變;另一方面，上部堅(jiān)硬脆性巖體如大冶組灰?guī)r或賴石科組灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r受斷裂錯(cuò)動(dòng)的影響，巖體容易碎裂化，若地表水沿拉裂面滲入坡內(nèi)，就會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)了蠕滑的發(fā)展。

受構(gòu)造活動(dòng)、活動(dòng)斷裂和卸荷回彈等影響，坡體中后段發(fā)育3組優(yōu)勢(shì)節(jié)理，根據(jù)赤平投影(圖3)，節(jié)理2走向與坡面走向基本平行，形成了構(gòu)造順向坡，節(jié)理1、節(jié)理3走向與坡面走向基本垂直，為滑坡提供了很好的邊界條件。

圖3 結(jié)構(gòu)面赤平投影圖(上半球投影)

因此，隨著蠕滑的發(fā)展，坡體向臨空方向發(fā)生剪切蠕變，當(dāng)后緣拉裂縫與優(yōu)勢(shì)節(jié)理面貫通后，坡體的抗剪強(qiáng)度會(huì)明顯下降，前緣的軟質(zhì)巖為滑坡提供了很好的剪出口。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡后緣可見(jiàn)較為完成的灰?guī)r產(chǎn)狀，但其產(chǎn)狀與基巖相差較大，傾角變陡(近90°)，這進(jìn)一步驗(yàn)證了滑坡的變形破壞機(jī)制為蠕滑－拉裂，而非傾倒－拉裂式破壞。

如前所述，該處松散堆積體具備古滑坡地貌特征，結(jié)合上述分析，可斷定龍朝樹(shù)松散堆積體成因以滑坡堆積體為主。后緣塊石、孤石結(jié)構(gòu)松散，具架空結(jié)構(gòu)，分布范圍集中在后緣平臺(tái)及其附近，為滑坡發(fā)生后形成的崩塌堆積體。

3 古滑坡體局部復(fù)活機(jī)理

3.1 目前變形特征

根據(jù)滑坡體的變形跡象及其位置將滑坡體分成兩個(gè)區(qū)。

3.1.1 滑坡體后緣

主要集中在320國(guó)道以西的新滑坡后緣，表現(xiàn)為房屋墻體和屋前地坪出現(xiàn)裂縫。其中房屋墻體出現(xiàn)典型的倒八字裂縫，鋸齒狀，呈現(xiàn)張性羽裂縫，最大張開(kāi)達(dá)4 cm。地坪裂縫則大致表現(xiàn)為平行于公路走向的拉張裂縫和坡體邊緣的剪切裂縫，最大張開(kāi)達(dá)2 cm。特別是今年320國(guó)道一側(cè)的排水暗渠出現(xiàn)堵塞情況，雨季時(shí)大量水流只能順坡排泄，這就加大了該區(qū)變形跡象。320國(guó)道及國(guó)道以東房屋、坡體未見(jiàn)變形跡象。

3.1.2 滑坡體前緣

該區(qū)位于坡體前緣的耕地，種植作物以甘蔗為主。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和走訪，由于受壩陵河沖刷，坡體前緣出現(xiàn)了明顯的疊瓦式破壞。與相鄰地形對(duì)比，呈現(xiàn)明顯的臺(tái)階狀及高程下降。

3.2 古滑坡局部復(fù)活機(jī)理

與前面敘述對(duì)比，主要變形區(qū)都位于古滑坡堆積體分區(qū)中的Ⅰ區(qū)，通過(guò)分析，這種吻合絕非偶然，我們可以從堆積體的物質(zhì)組成去解釋坡體的變形。

Ⅱ區(qū)由塊石、大塊石組成，透水性良好，形成了地下水的良好通道，同時(shí)也為Ⅰ區(qū)提供了充足的水源。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，Ⅱ區(qū)未見(jiàn)變形跡象，說(shuō)明該區(qū)穩(wěn)定性良好。Ⅰ區(qū)由粉砂質(zhì)粘土夾碎石組成，為含水層，且下伏基巖為隔水層，Ⅰ區(qū)松散堆積體極易沿基覆界面滑動(dòng)。僅一路之隔，320國(guó)道西側(cè)出現(xiàn)明顯的變形跡象，因此可判斷公路位置大概即為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)分界線，Ⅰ區(qū)為新滑坡的滑體。

新滑坡前緣為壩陵河，枯水季節(jié)流量較小、水位低，流速慢，對(duì)滑坡影響小。到主汛期河水暴漲，水位漲幅大，水流流速急、對(duì)坡體前緣沖刷侵蝕強(qiáng)烈?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，古滑坡堆積體已明顯伸入壩陵河，因此河流的沖刷作用正為滑坡的變形提供了臨空條件。2010年6月份的連續(xù)降雨則加劇了新滑坡的變形，據(jù)調(diào)查，由于320國(guó)道排水渠已多年堵塞，不能及時(shí)的排走雨水，大部分地表水則沿著Ⅱ區(qū)孔隙滲入新滑體。前緣結(jié)構(gòu)松散，下伏基巖為隔水層，因巖土滲透性的差異，第四系松散堆積物與基巖接觸部位成為地下水作用的活躍帶。在地下水滲流和坡體重力蠕變的作用下，大量的粘性土細(xì)顆粒和有機(jī)質(zhì)集中分布在接觸帶附近，成為斜坡破壞的滑動(dòng)面。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)龍朝樹(shù)松散堆積體成因:在特定地質(zhì)構(gòu)造背景下，“上硬下軟”的反傾巖體邊坡形成的滑塌堆積體。

(2)古滑坡的局部復(fù)活與堆積體的結(jié)構(gòu)存在一定的成生聯(lián)系[5]，而連降暴雨則加劇了坡體的變形。

(3)由于地表水對(duì)于松散堆積體的穩(wěn)定性有較大的影響，而320國(guó)道排水渠的年久失修則加速了地表水的下滲，建議及時(shí)修復(fù)排水渠并加強(qiáng)地表排水系統(tǒng)和必要的地下排水[6]。

[1]劉衡秋，胡瑞林.大型復(fù)雜松散堆積體形成機(jī)制的內(nèi)外動(dòng)力耦合作用初探[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào).2008，16(3):291－297.

[2]張建江，楊勝元，王瑞.貴州關(guān)嶺“6.28”特大地質(zhì)災(zāi)害的啟示[J].中國(guó)地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào).2010，3(21):137－139.

[3]樊敬亮，金雪蓮，梁玉紅.高山峽谷地區(qū)壩陵河大橋西岸邊坡穩(wěn)定性及工程效應(yīng)[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào).2009，10(5):497－500.

[4]黃潤(rùn)秋，王崢嶸，許強(qiáng).反傾向巖質(zhì)邊坡變形破壞規(guī)律分析[J].1993～1994年學(xué)術(shù)年報(bào)—工程地質(zhì)研究進(jìn)展.1994:62－73.

[5]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質(zhì)分析原理(第二版)[M].北京:地質(zhì)出版社.1994.

[6]王恭先.滑坡學(xué)與滑坡防治技術(shù)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社.2007.