河南商城玉莊滑坡特征及成因機制分析

朱洪生　李昕　魏玉虎

摘 要：通過對河南商城玉莊滑坡應急勘查與治理，查明滑坡體形成機制范圍、類型，分析發(fā)展趨勢；找出滑坡形成的條件和作用因素、滑坡的受力狀況、滑帶的強度變化規(guī)律、滑坡的破壞模式、發(fā)育階段及其穩(wěn)定性，計算滑坡體的推力，并有針對性地提出防治方案。

關鍵詞：玉莊滑坡特征 穩(wěn)定性 成因機制

中圖分類號：P642.22 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）008-128-02

1 引言

河南省地質(zhì)構造復雜，自然地質(zhì)作用、人類工程活動較強烈，滑坡等地質(zhì)災害較發(fā)育。商城縣玉莊滑坡為其中具代表性的一個，該滑坡穩(wěn)定性較差，仍有滑動的可能，對雙椿鋪鎮(zhèn)三教洞村玉莊組村民居住地和三里坪-匡店公路構成了嚴重威脅，被商城縣人民政府列為重要地質(zhì)災害隱患點。通過詳細的滑坡工程勘察及密切的位移監(jiān)測，多角度論證判定滑面的位置，分析其影響因素，在此基礎上提出有效的防治方案。

2 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

滑坡區(qū)屬構造剝蝕丘陵地貌，處于灌河支流一級階地的北緣。地勢由東而西漸次降低，山坡東南處分水嶺最大標高為205.0m，西部坡腳處標高為150.0m，高差55.0m。區(qū)內(nèi)山坡平均坡度32白笥遙植坑薪詠繃⒌幕葉鈣攏叨？-5m，靠近分水嶺的坡頂位置坡度相對平緩。山坡中部有2-3級緩坡平臺，寬度10-20m，上面有雨水沖溝和零星分布的風化基巖塊體?？辈閰^(qū)的南部有3條縱向的溝谷，從坡底延伸到分水嶺位置，成為大氣降水的匯集部位。山坡腳下是雙椿鋪鎮(zhèn)三教洞村玉莊組村民居住地和三里坪—匡店公路。由于房屋和公路修建過程中挖方削坡，導致坡腳處均有近乎垂直的陡坎，臨空面高度1-3m。

滑坡區(qū)附近出露的主要地層有：新元古界震旦系-青白口系三川組、南灣組、煤窯溝組并組（Qn-Zs-m），巖性為灰白色白云石、大理巖、含炭質(zhì)白云石英片巖及薄層石英巖；中生界石炭系上統(tǒng)胡油坊組、楊小莊組并組（C2h-y），巖性主要為灰色厚層變鈣泥質(zhì)粉砂巖、變云母長石砂巖、砂礫巖，局部夾白云巖、灰?guī)r透鏡體；新生界第四系（Q），分布于邊坡地帶，下部為紫褐色粉質(zhì)粘土，中部為棕黃色粉土，上部為灰黃色含粘土粉細砂。

滑坡區(qū)內(nèi)地質(zhì)構造簡單，附近沒有發(fā)現(xiàn)明顯的構造斷裂，區(qū)內(nèi)地層出露有石炭系胡油坊組微風化泥質(zhì)粉砂巖、強風化泥質(zhì)粉砂巖、第四系坡積物。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖（1：400萬）》（GB18306～2001），本區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度區(qū)。

滑坡區(qū)屬亞熱帶半濕潤半干燥大陸性氣候，四季分明，雨量充沛。多年平均氣溫15.4℃，最高39.3℃，極端最低氣溫-20.5℃，多年平均蒸發(fā)量1674.4mm。多年平均降水量1225.9mm，最大1705.8mm（1982年），最小649.9mm（1966年），降水主要集中在4～9月，占全年的73.8%，日最大降水量259.6（2004年8月14日）mm，時最大降水量62.2mm（2004年8月14日15：20～16：20）。降水在空間分布上不均勻，由南向北逐漸減少，最北部與最南部降水量相差近500mm?；聟^(qū)地下水主要為賦存于基巖裂隙中的裂隙水，屬于潛水類型，局部具承壓性。含水層主要為石炭系胡油坊組地層，巖性為泥質(zhì)粉砂巖、石英砂巖等。地下水接受大氣降水入滲補給，由東南部山坡分水嶺處自東向西通過基巖裂隙徑流，排泄方式是在西部坡腳以下降泉形式排泄進河流和人工取水開采。

3 滑坡區(qū)發(fā)育特征

3.1 滑坡形態(tài)

滑坡所在區(qū)北部和中部地形坡度變化大，地表基巖出露較多，殘坡積層薄，潛在滑坡以發(fā)生淺層基巖滑坡為主，這種淺層巖質(zhì)滑坡邊界受巖石節(jié)理裂隙控制，平面形態(tài)呈圈椅型或扇形?；聟^(qū)南部坡度總體較緩，潛在滑坡以發(fā)生殘坡積層土質(zhì)滑坡的可能性較大，這種滑坡受殘坡積層分布情況控制，平面形態(tài)呈舌型或長條形。東西方向坡長40-140m，南北寬度約320m，山坡總體坡向245埃驕露？2白笥遙聿悴釁祿梁頹糠緇嘀史凵把也愫穸仍？.6-4.2m，方量約57600m3，屬于小型滑坡。

3.2 滑動帶和滑床的特征

（1）1#滑坡的滑動帶和滑床特征。

經(jīng)勘查，玉莊組1#滑坡的滑動帶位于強風化泥質(zhì)粉砂巖和微風化泥質(zhì)粉砂巖之間。巖性是泥質(zhì)粉砂巖中的泥巖夾層，厚度約100mm，屬于軟巖類，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈強風化狀。1#滑坡的滑床巖性與滑體巖性相同，亦為中厚層狀微風化泥質(zhì)粉砂巖，有節(jié)理裂隙發(fā)育，表面有滑體滑動留下的劃痕（見圖1）?；猜裆钶^淺，滑動時平均深度約2m，目前滑坡體已被清理，局部滑床已經(jīng)出露在地表?；瑒訋Ш突舶l(fā)育有構造裂隙，產(chǎn)狀與滑體相同，與層面一起構成賦存和運移裂隙地下水的通道。

（2）2#滑坡的滑動帶和滑床特征。

根據(jù)勘查，玉莊組2#滑坡的滑動帶位于坡積物和風化泥質(zhì)粉砂巖之間，巖性屬于粉質(zhì)粘土，厚度100mm左右。根據(jù)探井勘探資料，粉質(zhì)粘土，棕紅色，稍濕，硬塑狀，層厚0.4m。該層土是相對隔水層，入滲大氣降水容易在此匯集，土層遇水后物理力學指標降低，容易造成蠕動和滑動現(xiàn)象。玉莊組2#滑坡的滑床是風化泥質(zhì)粉砂巖，灰褐色，灰色，強風化，多組節(jié)理裂隙發(fā)育，呈大塊狀和層狀。目前，大部分滑床已經(jīng)出露在外，在其表面可以看到滑坡過程中滑坡物和滑床摩擦形成的劃痕（見圖2）。

4 滑坡區(qū)成因機制分析

4.1 影響因素分析

影響地質(zhì)災害發(fā)生的因素主要包括：地形地貌因素、巖層的因素、水文地質(zhì)因素、誘發(fā)因素、植被因素。

（1）地形地貌因素。

潛在滑坡區(qū)的微地貌單元屬于構造剝蝕丘陵地貌，區(qū)內(nèi)丘陵剝蝕及風化作用明顯，風化層厚度0.5m-3m不等。地形上形成一些地段的陡坡，坡角55°～60°，局部甚至接近垂直，形成3-5m的臨空面。在長期的重力作用下，坡體表層的殘坡積層和風化砂巖層僅保持著脆弱的平衡狀態(tài)。

（2）巖層的因素。

山坡局部殘坡積層和強風化基巖層較厚，結構疏松，物理力學性質(zhì)差，抗剪強度低。巖層傾向和坡向接近順層，局部有泥巖軟弱夾層存在，而且張拉性節(jié)理裂隙發(fā)育，有2組控制性節(jié)理裂隙切割深度大，易形成有邊界的滑體。

（3）水文地質(zhì)因素。

坡體表層節(jié)理裂隙發(fā)育，透水性好，大氣降水入滲后，裂隙成為其徑流的通道和短時賦存的空間。下部微風化泥質(zhì)砂巖透水性差，是相對阻水層面，地下水在此匯集，軟化風化層底部泥巖夾層，使上部巖體沿微風化巖面滑動。

（4）誘發(fā)因素。

潛在滑坡區(qū)大氣降水比較集中，主要集中在4～9月，占全年的73.8%，日最大降水量達到259.6mm（2004年8月14日）。下滲雨水使巖土體長期處于飽和狀態(tài)，泥巖夾層軟化，抗剪強度降低，在暴雨動水作用下，巖土體容易變形滑動。這是誘發(fā)滑坡的自然因素。

公路建設和農(nóng)民蓋房削坡挖方，造成坡腳一定高度的垂直臨空面，改變邊坡原有的應力平衡狀態(tài)。挖方時采用機械和爆破手段，擾動山坡巖體，使原有的裂隙面和節(jié)理縫隙貫通。這些不合理的人類工程活動，破壞了斜坡原有的穩(wěn)定狀態(tài)，這是誘發(fā)滑坡形成的人為因素。

（5）植被因素。

勘查區(qū)山坡上植被普遍比較發(fā)育，當?shù)剞r(nóng)民在山坡上種植大量茶樹、板栗樹等農(nóng)作物。由于植物的根系作用，容易造成殘坡積層和強風化泥質(zhì)砂巖松動，進而形成大氣降水下滲的孔隙和通道，不利于淺層巖土體穩(wěn)定。

4.2 滑坡破壞模式

山坡上的殘坡積層成分以粉土、粉質(zhì)粘土為主，結構疏松，含較多孔隙；強風化泥質(zhì)粉砂巖節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎，局部夾有薄層泥巖。這兩層均透水性較強，而下部微風化泥質(zhì)粉砂巖工程性質(zhì)較好，透水性差。

雨季，大氣降水沿殘坡積層孔隙垂直下滲，透過殘坡積層在基巖表面匯集，坡積層底部土質(zhì)飽水，抗剪強度急劇降低。上部巖土體在水流作用下沿巖層面向下蠕動，最終完全失穩(wěn)，形成淺層泥質(zhì)滑坡和坡面泥水混流。

強風化基巖層裂隙發(fā)育，局部坡段的巖體被切割嚴重，大氣降水沿裂隙下滲，在微風化泥質(zhì)砂巖面匯集，并沿基巖面向下流動。強風化層底部的泥巖夾層在水的作用下軟化，抗剪強度指標大幅度降低，蠕動拉裂變形后形成滑帶，上部巖體受兩組節(jié)理切割后脫離母巖，最終導致滑體沿微風化基巖面下滑，形成淺層巖質(zhì)滑坡。

綜合上述分析，商城縣雙椿鋪鎮(zhèn)三教洞村玉莊組潛在滑坡均是淺層滑坡?？赡苁Х€(wěn)的主要原因是由于滑體前部是一個臨空面，蠕動變形后對后部滑體部分失去支撐，滑體也產(chǎn)生相應變形，從而導致后緣產(chǎn)生大的張拉裂縫。隨著裂縫逐步加深，縱向延伸，暴雨季節(jié)在動水作用下產(chǎn)生滑坡。因此，按照滑坡受力狀態(tài)，潛在滑坡也屬于拉裂牽引式破壞模式。

5 滑坡防治工程措施

依據(jù)滑坡基本特征、影響因素及破壞模式，結合Ⅰ#、Ⅱ#滑坡體發(fā)生的范圍、危害性和治理工程的需要，玉莊組10戶（43人）進行搬遷并治理的防治措施。設計的擋土墻結構，擋土墻高5.500m，地面以下2.000m，地面以上3.500m，擋土墻頂寬2.100m，擋土墻底寬5.0595m，擋土墻布設上下兩行排水孔，行間距2.000m，同行排水孔孔間距2.000m，上下兩行排水孔水平孔間距1.000m，長133m。在滑坡體后緣設置截水溝，將坡體后緣東側滑坡體以外的地表水截流而引入南北向的排水溝中。

6 結論

（1）根據(jù)滑坡勘查中鉆孔、探井、探槽及原位測試等手段，綜合位移監(jiān)測成果，對滑動帶和滑床位置以及 貫通狀況進行印證。

（2）玉莊滑坡拉裂牽引式淺層滑坡，滑體前部是一個臨空面，蠕動變形后對后部滑體部分失去支撐，滑體也產(chǎn)生相應變形，從而導致后緣產(chǎn)生大的張拉裂縫。依據(jù)蠕滑-拉裂-破壞模式，進行搬遷并治理的措施。