某滑坡滑帶土形成演化研究

藺力 李益陳 李鎮(zhèn)鴻 何坤

摘 要：砂泥巖滑帶土的形成演化是滑坡體形成機(jī)制及穩(wěn)定性評價(jià)預(yù)測的重要問題。文章通過滑坡體的地質(zhì)環(huán)境入手，從蒙脫石滑帶的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征、滑帶成分特征及影響滑帶土演化的地貌和氣候條件等多因素，進(jìn)而從滑帶土的礦物物理力學(xué)性質(zhì)演化和外部條件推動其演化結(jié)合分析得出了滑帶土的形成演化過程。

關(guān)鍵詞：滑帶土；蒙脫石；形成演化

引言

滑坡體位于三峽庫區(qū)長江左岸，為高焦?fàn)t古滑坡的東部復(fù)活部分。自上世紀(jì)50年代至今的監(jiān)測資料揭示其仍處于蠕滑復(fù)活變形，屬典型平推式古滑坡復(fù)活?；瑤列再|(zhì)是土質(zhì)類滑坡一個重要影響因素，其組成結(jié)構(gòu)、物理力學(xué)性質(zhì)的改變都對坡體失穩(wěn)具重要的促進(jìn)作用[1]。因此，對滑帶土形成演化的研究，將對滑坡的穩(wěn)定性評價(jià)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 古滑坡地質(zhì)環(huán)境

工程區(qū)位于觀音峽背斜及南溫泉背斜之間的重慶復(fù)式向斜核部?；驴傮w北高南低，北部為大坪山，大坪山以南為河流剝蝕滑坡平臺，古滑坡高程基本對應(yīng)長江二級階地，地形上圈椅狀發(fā)育明顯?；w物質(zhì)主要有：（1）Qml：人工堆積體；（2）Q4pa+al：沖洪積堆積體，含碎石粉粘土、砂卵礫石層；（3）Q4del：粉質(zhì)粘土夾碎塊石；基巖為侏羅系中統(tǒng)（J2s）的紫紅色泥巖和粉砂巖互層，產(chǎn)狀176～190°∠8°。

2 復(fù)活坡體形態(tài)及組成結(jié)構(gòu)特征

2.1 坡體形態(tài)

復(fù)活滑坡位于古滑坡東部，呈橫長型展布，寬800m，長200～350m，平均厚度10～35m，體積約480萬m3，為傾長江的臺階狀緩坡，坡度7～15°。坡體四級平臺間相接的陡坎顯示其次滑動特征明顯，前緣高程155～170m，后緣高程202～214m，滑坡舌突出明顯主滑方向179°。

2.2 復(fù)活滑坡與古滑坡的關(guān)系

（1）繼承關(guān)系：復(fù)活滑坡為古滑坡的局部復(fù)活，于填土底層層面附近形成淺層滑面，古滑面位于基巖強(qiáng)風(fēng)化發(fā)育的軟弱層。

（2）空間關(guān)系：復(fù)活滑坡東側(cè)邊界與古滑坡重合，后緣和西側(cè)邊界位于古滑坡內(nèi)部。

（3）物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)差異：古滑坡滑體主要為含碎塊石粉質(zhì)粘土，復(fù)活滑坡主要以人工填土為主。

2.3 滑體物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

（1）滑體：滑體結(jié)構(gòu)上部人工填土，下部粉質(zhì)粘土夾碎塊石，厚約10～35m不等，中部和后緣較前緣厚，東側(cè)滑體較西側(cè)厚。

（2）滑帶土：據(jù)勘探成果揭示滑坡的空間分布有三層滑面，淺層滑帶：沿人工填土與滑坡堆積層下部的軟弱夾層發(fā)育，變形微弱。如大剪實(shí)驗(yàn)探井中7.98～8.18m見滑面凹凸明顯，滑帶土為棕紅色粉質(zhì)粘土主要礦物成分水云母40%、石英30%、高嶺土15%、蒙脫石10%，軟塑狀，鏡面擦痕明顯，傾角平緩。深層滑帶：滑帶土為親水礦物其成分碎屑占30%，其中95%為石英，基質(zhì)占70%其中蒙脫石45%、高嶺土25%、水云母20%、綠泥石10%，遇水易軟化，具膨脹性，實(shí)驗(yàn)自由膨脹率38%-58%。古滑帶：主要礦物成分水云母50%、碎屑石英30%、長石15%，遇水膨脹易軟化。據(jù)深層滑帶土掃描電鏡和實(shí)驗(yàn)參數(shù)顯示，在上覆滑體自重土壓力及長期蠕滑剪切同時(shí)作用下，滑帶下盤的粘土礦物受剪切擠壓作用，形成平行滑動方向的密集型定向排列，顯示其長期蠕動變形存在。

復(fù)活變形區(qū)既受淺部軟弱層變形控制，又受深層滑體的整體蠕滑等因素控造成其分層次、多期次滑動特征明顯。高膨脹力減少上覆滑體自重影響出現(xiàn)上浮漂移特性，使得古滑坡沿水平蒙脫石層面在后緣靜水壓力和滑面下部揚(yáng)壓力的綜合作用下產(chǎn)生平推式蠕滑變形。

（3）滑床：為泥巖和粉砂巖互層結(jié)構(gòu)，西高東低，高程分布156～180m，鈣泥質(zhì)膠結(jié)明顯，風(fēng)化裂隙發(fā)育。

3 滑帶土的演化

對國內(nèi)分布的膨脹土研究表明，三峽庫區(qū)膨脹土屬南北亞熱帶和暖溫帶沉積型高塑性粘土，形成于中、晚更新世基本為洪坡積物成因?；瑤溜@示礦石具明顯水平層理、微細(xì)層理等沉積建造特征，同時(shí)，屬沉積成因的膨潤土的礦石成分，除主要蒙脫石礦物外，尚含有石英、水云母、長石、褐鐵礦等礦物，與本區(qū)蒙脫石粘土X粉晶衍射實(shí)驗(yàn)具一致性。

3.1 氣候和地貌條件

庫區(qū)為北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，受丘陵、低山地形影響，氣溫較同緯度中、下游偏高2～4°，濕度大；地貌上膨脹土多分布于較寬緩的河谷側(cè)斜坡、階地地帶。工程區(qū)的氣候和地貌環(huán)境適合膨脹性粘土物質(zhì)堆積，多為砂泥巖風(fēng)化殘坡積，經(jīng)水流搬運(yùn)作用堆積成巖建造形成膨脹性巖土。

3.2 滑帶土演化

3.2.1 礦物物理力學(xué)性質(zhì)的演化

蒙脫石晶體中的四面體和八面體的頂點(diǎn)氧原子以Al-OH，Si-OH，Mg-OH的形式存在。當(dāng)其處于水中時(shí)，晶片邊緣的OH間形成氫鍵，但其鍵能很弱，受外力作用極易斷裂；此時(shí)，膨脹土就具有塑性流動性，具備了極好的粘接強(qiáng)度再生性與飽和度觸變性。

同時(shí)，蒙脫石遇水引起晶體間距增大而引起巖體結(jié)構(gòu)性膨脹，其主要出現(xiàn)在形成塑性體和流體的過渡階段。含有強(qiáng)親水性礦物蒙脫石、伊利石等，使得膨脹性巖土具較強(qiáng)的與水結(jié)合的能力，并具有膨脹——收縮——再膨脹的往復(fù)脹縮特性。經(jīng)過水庫庫水位的不斷升降變化其蒙脫石滑帶土的穩(wěn)定性的大小順序?yàn)楦蓾裱h(huán)>濕循環(huán)>干循環(huán)。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)顯示，蒙脫石含量超過8%就對膨脹土的脹縮性產(chǎn)生很大影響，滑坡體中蒙脫石含量最高達(dá)85%，使得膨脹性質(zhì)進(jìn)一步強(qiáng)化。在滑坡體上原鋼鐵廠廢水下滲和長江庫尾的高電解質(zhì)地下水活動作用下其滑帶土水——巖交互加劇加速，其滑帶演化加速為坡體復(fù)活失穩(wěn)創(chuàng)造了有利條件。

3.2.2 外部條件推動其演化

作者認(rèn)為坡體后緣揭示的深厚的殘坡積和河湖相的粉砂和淤泥質(zhì)互層和夾層特征，表明古滑坡后緣拉陷槽在古水文周期區(qū)域高水位下，在坡體內(nèi)形成一定間歇周期的沉積建造和坡面崩坡積混雜。因此，推測復(fù)活滑坡體為高焦?fàn)t古滑坡形成之后復(fù)活部分，形成時(shí)期的判定對其活動強(qiáng)度和活動周期在滑帶土演化和膨脹土的塑流變形中都具有重要作用。同時(shí)，新近變形使得地表水下滲和地下水位頻繁活動，為滑帶土蒙脫石化和滑帶土水-巖交互作用進(jìn)行及結(jié)構(gòu)劣化提供有利條件，最終使得坡體依托于基巖層面產(chǎn)生分級和多期次的平推式滑動。

滑帶土演化模式如下：（1）粉砂巖、泥巖層面經(jīng)過物理、化學(xué)作用及高嶺土化、蒙脫石化等成巖作用形成了層間膨脹土；（2）在地質(zhì)內(nèi)外因作用下產(chǎn)生塑流變形、局部蠕滑破壞；（3）在地質(zhì)內(nèi)外因進(jìn)一步作用下滑動破裂面進(jìn)一步貫通形成滑坡整體蠕滑變形。

4 結(jié)束語

文章通過對復(fù)活滑坡體的地質(zhì)環(huán)境為出發(fā)點(diǎn)，分析了復(fù)活坡體的形態(tài)及滑帶的物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)特征，最后總結(jié)出滑帶土的形成演化模式，將進(jìn)一步對滑坡的復(fù)活機(jī)制及其穩(wěn)定性評價(jià)產(chǎn)生重要意義。

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作者簡介：藺力，男，研究生，從事巖體穩(wěn)定地質(zhì)工程研究。

*通訊作者：李益陳，男，研究生，從事工程地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究。