平推式滑坡形成條件與防治措施

肖建國(guó)，羅永康，賈志宏，陳　璐，羅　鴻

平推式滑坡形成條件與防治措施

肖建國(guó)1，羅永康1，賈志宏1，陳璐2，羅鴻3

（1.成都市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，成都 610041；2.成都市天府新區(qū)國(guó)土房管局，成都 610500；3.四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，成都 610500）

通過(guò)地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，成都同時(shí)發(fā)育有單級(jí)和多級(jí)式平推式滑坡，其規(guī)模勻?qū)僦行突虼笮?。以成都?個(gè)典型平推式滑坡為例，通過(guò)分析總結(jié)，得出其臨空條件、地層巖性、降雨和控水條件是平推式滑坡形成的基本條件，結(jié)合實(shí)際，提出了防治措施。

平推式滑坡；形成機(jī)制；防治措施；成都市

由于特殊的地質(zhì)環(huán)境，四川盆地發(fā)育的滑坡多為近水平推移［1］。例如四川省宣漢縣天臺(tái)鄉(xiāng)滑坡［2］、瀘州市納溪區(qū)金山坡滑坡［3］、南江縣興馬中學(xué)滑坡和大河中學(xué)滑坡［4］等，被稱作平推式滑坡。

張倬元等［5，6］于1981年首先提出平推式滑坡的概念，這類滑坡主要發(fā)生于滑移-壓致拉裂和塑流-拉裂變形體，是由滑坡后緣靜水壓力和滑面托浮力共同作用的結(jié)果，通過(guò)力學(xué)計(jì)算可得到了滑坡的啟動(dòng)水頭。M. Matjaz （2004年）等［7］對(duì)斯洛文尼亞Stoze斜坡的兩個(gè)平推式滑坡進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)持續(xù)降雨引起的高承壓水是滑坡的誘因。范宣梅（2006年）等［8］對(duì)四川省宣漢縣天臺(tái)鄉(xiāng)特大型滑坡進(jìn)行了研究，引入了多級(jí)式平推式滑坡的概念并分析了這種滑坡的演化過(guò)程。許強(qiáng)（2010年）等［5］通過(guò)對(duì)四川省南江縣興馬中學(xué)滑坡和大河中學(xué)滑坡的形成機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)，上覆近水平巨厚層砂巖與下伏薄層泥巖構(gòu)成的陡崖和平行于坡面的長(zhǎng)大陡傾結(jié)構(gòu)面是平推式滑坡的一種典型斜坡結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)還提出了排水、抗滑工程是這類滑坡的有效治理措施。趙勇（2013年）等［9］應(yīng)用最小二乘法回歸分析方法對(duì)平推式滑坡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，得到了滑坡啟動(dòng)的臨界水頭，并與力學(xué)推導(dǎo)的結(jié)果作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)力學(xué)推導(dǎo)的計(jì)算公式更符合已有滑坡的實(shí)際情況。趙權(quán)利（2013年）等［10］推導(dǎo)了承壓水的作用范圍，并將其與后緣靜水壓力沿滑面法向的分力一起引進(jìn)計(jì)算公式，修正了平推式滑坡的啟動(dòng)水頭計(jì)算公式。郭曉光（2013年）［11］對(duì)中江縣馮店垮梁子滑坡進(jìn)行勘查和物理模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)多級(jí)平推式滑坡存在牽引后退式和推動(dòng)前進(jìn)式兩種不同啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)模式。

成都市分布有大量的軟硬互層巖層，具有推式滑坡形成的地質(zhì)條件，并且已發(fā)生多處平推式滑坡。

圖2　1－1'剖面圖

1　成都市平推式滑坡實(shí)例

1.1都江堰五里坡滑坡

2013年7月10日，受日降水量大于100mm的強(qiáng)降雨作用下，都江堰市西面的中興鎮(zhèn)三溪村1組石孟江河右岸五里坡發(fā)生滑坡并產(chǎn)生泥石流，造成了嚴(yán)重的損失。

五里坡滑坡平面形態(tài)呈北小南大的不規(guī)則梯形（圖1），前緣剪出口為斜坡近坡腳處的陡立巖壁，標(biāo)高898m，滑坡后緣沿青城山景區(qū)武術(shù)館一側(cè)的山脊向慈云閣-招魂亭和后緣張拉裂縫為界，標(biāo)高為1 100m ，相對(duì)高差 200m，滑坡右側(cè)以原五里坡岸坡出露的巖壁為界，滑坡左側(cè)邊界至山脊處，滑坡寬度達(dá)460m，縱向長(zhǎng)約460m，面積約1.61×105m2，主滑方向向北，體積為3×106m3，屬大型滑坡。

滑體物質(zhì)為第四系含碎石粉質(zhì)粘土和白堊系灌口組（Kg）泥質(zhì)粉砂巖，巖層產(chǎn)狀為110∠10°（圖2）?；履衔髅骓敳恳延懈呒s30～50m的陡直后緣壁。滑坡啟動(dòng)前，滑坡后壁處形成了寬約30m，并被泥質(zhì)補(bǔ)填的裂縫，為降雨下滲提供了通道（圖3）。

圖3　五里坡滑坡后緣拉裂

圖4　獅子山滑坡全貌

后緣拉裂兩側(cè)均被巖體或堆積層堵塞，形成封閉的儲(chǔ)水空間。在暴雨過(guò)程中，滑坡后緣積水形成靜水壓力，滑坡體在靜水壓力作用下發(fā)生滑動(dòng)。后緣拉裂附近的武術(shù)館端堆積體在水壓力作用下發(fā)生下滑，并演變成泥石流災(zāi)害。

1.2新津獅子山滑坡

獅子山滑坡位于新津縣梨花溪風(fēng)景區(qū)梨花村8組及羅山村1組，地理坐標(biāo)N 30°22′22.49″E 103°48′48.82″。斜坡為順層巖質(zhì)斜坡，巖性為磚紅色泥巖，傾角約10°。2010年該斜坡后緣發(fā)育長(zhǎng)約100m橫向拉裂縫，裂縫寬約1m，深度1m左右。在2013年8月7日暴雨后，滑坡體發(fā)生整體滑移，在斜坡后緣形成多級(jí)橫向拉陷槽或拉裂縫（圖4、圖5、圖6），最大拉裂縫長(zhǎng)150m，裂縫頂面寬度15m，底面寬度2～3m，深度約20m?；驴v長(zhǎng)200m，寬150m，滑體厚度20m，滑坡體方量約6×105m3，屬中型巖質(zhì)滑坡。

圖5　獅子山滑坡后緣多級(jí)拉裂縫

圖6　獅子山滑坡剖面示意圖

圖7　青龍寺滑坡后緣拉裂縫

1.3彭州市青龍寺滑坡

青龍寺滑坡位于彭州市麗春鎮(zhèn)塔子村7組，地理坐標(biāo)N 30°58′51.7″，E 103°47′36.1″。坡體為順層巖質(zhì)斜坡，巖性為白堊系厚層狀砂巖、砂質(zhì)泥巖互層，傾角約5°。目前滑坡處于變形階段，后緣發(fā)育若干條走向相互平行的拉裂縫，其中最大裂縫寬30cm，深度不可見(jiàn)，如圖7所示?；虑熬壋雎痘鶐r，并伴有地水滲出?；驴v長(zhǎng)200m，寬100m，厚度約10m，方量約1.4×105m3，屬中型巖質(zhì)滑坡。

圖8　單級(jí)平推式滑坡形成過(guò)程示意圖

2　平推式滑坡的形成機(jī)制

根據(jù)破壞形態(tài)，平推式滑坡可以分為單級(jí)平推式滑坡和多級(jí)平推式滑坡兩種類型，主要區(qū)別在于拉陷槽的多少。單級(jí)平推式滑坡的拉陷槽僅有1個(gè)，滑坡體在滑動(dòng)過(guò)程作1個(gè)整體滑動(dòng)，如都江堰五里坡滑坡。而多級(jí)平推式滑坡含有兩個(gè)及以上拉陷槽，滑坡體被拉陷槽分割成兩個(gè)及以上的塊體，如新津縣獅子山滑坡和彭州市青龍寺滑坡。

單級(jí)滑坡的產(chǎn)生過(guò)程主要分為裂縫形成、降雨啟動(dòng)兩個(gè)階段［4，12］。平推式滑坡主要產(chǎn)生于軟硬巖互層中，軟硬巖一般主要分別為泥巖和砂巖。這種巖層組合利于發(fā)生塑流—拉裂變形，硬巖在重力作用下擠壓下伏軟巖，促使軟巖產(chǎn)生塑性流動(dòng)。在塑性流動(dòng)過(guò)程中，軟硬巖間的摩擦力帶動(dòng)硬巖向臨空方向運(yùn)動(dòng)，使硬巖產(chǎn)生拉應(yīng)力，由此硬巖在后緣形成拉裂縫。此外，地震也可能使斜坡后緣形成裂縫，為平推式滑坡提供流水通道與儲(chǔ)水空間，這種情況相比塑流—拉裂變形情況較少見(jiàn)。在降雨啟動(dòng)階段，強(qiáng)降雨與坡表流水灌入后緣拉裂，促使底部軟弱帶巖土的C、φ值降低，同時(shí)后緣產(chǎn)生較高的水頭。在向坡外的后緣靜水壓力與底部軟弱帶豎直向上的浮力共同作用下，滑體被推出形成滑坡，如圖8所示。滑體滑動(dòng)過(guò)程中，后緣水頭立即降底，滑動(dòng)速度在底部摩擦的作用下逐漸降低，后緣形成深大拉裂縫或拉陷槽。因此，后緣拉裂的水位是平推式滑體啟動(dòng)的關(guān)鍵。王士天［12］通過(guò)理論計(jì)算得到平推式滑坡的啟動(dòng)水位，如下式所示：

式中：W為滑塊單寬重量（t/m）；α為滑移面順滑動(dòng)方向傾角；L為滑塊底面沿滑動(dòng)方向長(zhǎng)；φ為滑面摩擦角，不慮內(nèi)聚力C；γw為水的容重。當(dāng)α =0時(shí)，計(jì)算公式簡(jiǎn)化為：

圖9　多級(jí)平推式滑坡的形成過(guò)程示意圖

多級(jí)滑坡是多個(gè)單級(jí)滑坡的組合，形成的內(nèi)在原因是巖體結(jié)構(gòu)面發(fā)育，斜坡在塑流-拉裂變形過(guò)程中易發(fā)育多組拉裂縫，其形成過(guò)程如圖9所示。在強(qiáng)降雨過(guò)程中，塑流-拉裂變形生成的拉裂縫均形成高承壓水頭。1號(hào)滑坡體在靜水壓力作用下產(chǎn)生單級(jí)平推式滑動(dòng)，而2號(hào)及以后的滑坡體由于前后兩側(cè)均受到大小基本相同的水平向靜水壓力的作用，2號(hào)及以后的滑坡體不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)（圖9（a））。當(dāng)1號(hào)滑體滑動(dòng)后，1號(hào)滑體后緣裂縫被拉開(kāi)，2號(hào)滑體前部水頭陡降（圖9（b））。2號(hào)滑體在后緣靜水壓力作用形成與1號(hào)滑體一致的滑動(dòng)（圖9（c））。如此，整個(gè)斜坡將產(chǎn)生由前緣往后緣逐段發(fā)展的由多個(gè)滑體構(gòu)成的滑坡。

3　平推式滑坡的形成條件

基于形成機(jī)制分析和已有滑坡結(jié)構(gòu)特征發(fā)現(xiàn)，當(dāng)斜坡結(jié)構(gòu)特征滿足特定的地形地貌、坡體結(jié)體特征和降雨條件時(shí)，平推式滑坡便可能發(fā)生。

3.1臨空條件

平推式滑坡的主導(dǎo)因素是裂縫中的靜水壓力而不是滑體本身的重力因素，因而這種滑坡形成的一個(gè)關(guān)鍵是需要不少于一定高度的水頭。水頭底部為構(gòu)成滑動(dòng)面的軟弱夾層或結(jié)面，軟弱夾層或結(jié)面出露形成了潛在剪出口。由此，臨空面需要較大的高度，使滑面所在位置的軟弱夾層或結(jié)面出露，臨空面的總體高差不小于滑坡啟動(dòng)時(shí)所需的水頭值。

3.2巖性結(jié)構(gòu)特征

在坡體結(jié)構(gòu)中，影響平推式滑坡形成的主要因素主要為巖層產(chǎn)狀和巖性條件。

1）巖性，斜坡的典型巖層特征為上覆厚層至巨厚層狀硬巖或相對(duì)較硬巖層，下伏軟弱夾層或結(jié)構(gòu)面。成都平推式滑坡多發(fā)育于紅層斜坡中，以侏羅系、白堊系和三疊系的紫紅色中厚層～巨厚層狀砂、泥巖互層為主［4］。其中，滑動(dòng)面一般為砂泥巖界面或紅層中的軟弱夾層泥巖。

紅層中砂巖作為硬巖，典型特征是脆性強(qiáng)，抗壓強(qiáng)度較高，抗拉張應(yīng)力較弱。泥巖作為典型的軟巖，泊松比較高，抗壓強(qiáng)度低，遇水后強(qiáng)度在幅度降低，具有顯著的流變特性。這說(shuō)明砂、泥巖強(qiáng)度和變形指標(biāo)相差大。這種差異性導(dǎo)致巖體內(nèi)部形成拉應(yīng)力，最終形成后緣拉裂縫。紅層巖體常常發(fā)育豎直的1～2組甚至多組節(jié)理，這為后緣拉裂縫的形成提供了良好的結(jié)構(gòu)特征。暴雨時(shí)，地表水迅速滲入裂隙或拉陷槽。當(dāng)裂隙或拉陷槽內(nèi)的水頭高度達(dá)到臨界水頭高度時(shí)，滑坡體即可產(chǎn)生滑動(dòng)。

2）巖層產(chǎn)狀，巖層呈近水平產(chǎn)出，巖層傾角一般在10°以內(nèi)。這樣的結(jié)構(gòu)特征促使靜水壓對(duì)滑體的作用大于重力對(duì)滑體的作用，這導(dǎo)致即使在逆向斜坡中，這樣近水平產(chǎn)出的巖質(zhì)斜坡也可能產(chǎn)生滑坡。

3.3降雨條件

暴雨是誘發(fā)多級(jí)平推式滑坡的促發(fā)因素。前人已得出平推式滑坡的啟動(dòng)水位，但是地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)預(yù)警中，常用的方法是監(jiān)測(cè)雨量。監(jiān)測(cè)雨量才是判斷面域內(nèi)滑坡形成可能性的關(guān)鍵。

許強(qiáng)（2010年）［5］對(duì)四川盆地幾次強(qiáng)降雨誘發(fā)群發(fā)性滑坡進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，平推式滑坡的日降雨強(qiáng)度一般應(yīng)達(dá)到100 mm，累計(jì)降雨強(qiáng)度一般不應(yīng)小于200 mm。

3.4控水條件

控水條件主要是指坡體發(fā)育的裂縫是否利于后緣拉裂儲(chǔ)水。此條件需要坡體表層結(jié)構(gòu)面具有一定的張開(kāi)度，但兩側(cè)應(yīng)基本處于封閉狀態(tài)；或張開(kāi)裂縫被碎塊石土局部充填后，留下了囊狀儲(chǔ)水空間。如果巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面不張開(kāi)，或結(jié)構(gòu)面太發(fā)育，尤其是存在垂直于坡面的張開(kāi)結(jié)構(gòu)面，將失去其儲(chǔ)水條件，平推式滑坡力學(xué)條件中的后緣靜水壓力和底部揚(yáng)壓力均不能形成。

綜合上文分析，臨空條件、地層巖性、降雨和控水條件條件構(gòu)成了平推式滑坡的基本條件。

圖10　平推式滑坡特征地層分布圖

4　成都市產(chǎn)生平推式滑坡的防治建議

根據(jù)成都市的地質(zhì)環(huán)境特征可知，成都市的山區(qū)主要集中于四川盆地與山區(qū)的交接帶，這里受河流切割強(qiáng)烈，地形起伏大，為滑坡提供了地形條件。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，成都市廣泛分布著白堊系、侏羅系和三疊系的紫紅色砂巖、泥巖，面積可達(dá)4000km2，占全市面積33%，其分布特征如圖10所示。這種紫紅色砂巖、泥巖構(gòu)成了軟硬巖層體系，可產(chǎn)生上覆硬巖下伏軟巖的典型巖層結(jié)構(gòu)，為平推式滑坡的形成提供了地層因素。成都這些特征區(qū)域仍有可能發(fā)生平推式滑坡，具體還需要看巖層是否呈近水平產(chǎn)出（≤10°）。成都山區(qū)受構(gòu)照影響較大，巖層產(chǎn)狀變化大，特征地層區(qū)均需要引起重視，做好排查和防治措施。

根據(jù)平推式滑坡的形成條件可知，平推式滑坡的防治措施主要為兩方面：預(yù)防和治理工程。降雨是平推式滑坡的誘發(fā)因素，靜水壓力是平推式滑坡形成的力學(xué)條件，因此在滑坡治理中，截水和排水是治理平推式滑坡最有效的方法。具體方法為：①填埋后緣拉裂縫；②在后緣修建截水溝防止坡表流水進(jìn)入滑坡體；③在滑動(dòng)面附近鉆挖泄水孔將坡體內(nèi)水體排出，防止靜水壓力的形成。其次，抗滑工程可阻止滑體在下伏軟層蠕變或靜水壓力作用下產(chǎn)生的滑動(dòng)，從而防止后緣拉裂的變大和保護(hù)前緣建筑。具體方法為：①前緣修筑抗滑樁，在滑體前緣形成抗滑力；②對(duì)于厚度不大的滑體可打錨桿，在坡內(nèi)形成抗滑力。平推式滑坡往往為中型或大型滑坡，治理措施所需的費(fèi)用較高，也可采取監(jiān)測(cè)預(yù)警或避讓搬遷的預(yù)防措施。

5　結(jié)論

1）平推式滑坡體坡可能會(huì)產(chǎn)生多條拉裂縫，形成多級(jí)式平推式滑坡，在調(diào)查潛在平推式滑坡時(shí)，還需對(duì)后緣拉裂向坡后的一定范圍作調(diào)查，以防因遺漏其它拉裂縫而把滑坡的危險(xiǎn)區(qū)范圍界定小了。

2）臨空條件、地層巖性、降雨條件和控水條件構(gòu)成了平推式滑坡的基本條件。

3）降雨是平推式滑坡的觸發(fā)因素，為滑坡的形成提供了力學(xué)條件。因此，平推式滑坡的防治首要任務(wù)就是截水和排水，其次為設(shè)置抗滑工程。

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Forming Conditions and Control of Translational Gliding Landslide

XIAO Jian-guo1LUO Yong-kang1JIA Zhi-hong1CHEN Lu2LUO Hong3
（1- Chengdu Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610041； 2- The Bureau of Land and Resources， Tianfu New District， Chengdu， Chengdu 610500； 3- Sichuan Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610500）

The geological survey shows that single and multi-stage translational gliding landslides on a medium or huge scale are developed within the boundaries of Chengdu. This paper has a discussion on their shape， lithology， rainfall characteristic， storage condition and genetic mechanism by 3 examples of typical translational gliding landslides and puts forward some control measures.

translational gliding landslide； genetic mechanism； primary conditions of occurrence； control measure； Chengdu City，

P642.22

A

1006-0995（2015）04-0596-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.028

2015-02-25

肖建國(guó)（1986-），男，四川新都人，助理工程師，碩士研究生，從事地質(zhì)災(zāi)害防治、巖石力學(xué)與土力學(xué)