窯廠坪滑坡變形破壞特征及其形成機(jī)制分析

易加強(qiáng)，黃楊榮，張凡

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五地質(zhì)隊(duì)，都江堰　611830；

(2.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都　610081)

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窯廠坪滑坡變形破壞特征及其形成機(jī)制分析

易加強(qiáng)1，黃楊榮2，張凡1

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五地質(zhì)隊(duì)，都江堰611830；

(2.四川省華地建設(shè)工程有限責(zé)任公司，成都610081)

摘要：基于對(duì)高橋鄉(xiāng)窯廠坪滑坡進(jìn)行的鉆孔勘探、水文調(diào)查以及滑坡體的變形破壞特征分析，查明該滑坡為巖質(zhì)滑坡。通過滑坡體的變形破壞跡象、運(yùn)動(dòng)特征，將滑坡劃分為Ⅰ(劇滑區(qū))、Ⅱ(沉陷下錯(cuò)解體變形區(qū))、Ⅲ(拉裂破壞變形區(qū))、Ⅳ(拉裂沉陷變形區(qū))、Ⅴ(滑覆區(qū))5個(gè)區(qū)，并判別窯廠坪滑坡開始發(fā)育時(shí)具有推移式的特點(diǎn)，變形啟動(dòng)后則逐漸轉(zhuǎn)變成以牽引式為主的變形破壞模式。

關(guān)鍵詞：滑坡；變形破壞 ；推移式；牽引式

1引言

斜坡在其形成時(shí)已發(fā)生變形，主要表現(xiàn)為卸荷回彈和蠕變兩種方式[1]，晏同珍等將滑坡闡釋為依附于自身軟弱結(jié)構(gòu)面而發(fā)生較大水平位移的斜坡移動(dòng)現(xiàn)象[2]，劉曉紅[3]等對(duì)大型牽引式順層滑坡的成因機(jī)理進(jìn)行了研究，鄭靜[4]等對(duì)某高速公路一順層巖質(zhì)滑坡的形成及治理進(jìn)行了探討，Zhang Min[5]等對(duì)大連岔鞍村推移式滑坡機(jī)制進(jìn)行研究，劉傳正[6]認(rèn)為南昆鐵路八渡滑坡的成因機(jī)理具有“前緣卸荷牽引”和“后緣加載推移”的特點(diǎn)，滑坡本文在以上認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上對(duì)南江縣窯廠坪滑坡的變形破壞特征和形成機(jī)制做以下探討。

2基本地質(zhì)概況

滑坡區(qū)位于南江縣南部，屬中切割構(gòu)造侵蝕低山地貌區(qū)，海拔400～500 m，四季分明，雨量充沛，滑坡區(qū)多年平均降雨量為1 062 mm。滑坡前緣發(fā)育明江河，為滑坡區(qū)的主要河流，也是縣域內(nèi)南江河的最大支流。

滑坡區(qū)地層巖性主要有白堊系城墻巖群劍門關(guān)組(Kj)泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖及中細(xì)粒含鈣質(zhì)長石石英砂巖不等厚互層，第四系殘坡積物(Q4el+dl)、沖洪積物(Q4al+pl)、滑坡堆積物(Q4del)及崩塌堆積物(Q4col)等。

滑坡區(qū)屬縣域南部沉積蓋層部分，地質(zhì)構(gòu)造主要表現(xiàn)為寬緩的褶皺，斷裂不發(fā)育?；聟^(qū)位于新華向斜南翼和龍鳳場(chǎng)背斜北翼，地層主要為單斜產(chǎn)出，總體上傾向北西，傾向330°～350°，滑坡前緣公路內(nèi)側(cè)附近巖層較平緩，傾角為5°～8°，滑坡后緣附近則略陡，傾角12°～16°?；聟^(qū)地震基本烈度為Ⅵ度(屬未調(diào)整區(qū))，基本地震加速度為0.05 g，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.35 s。

3滑坡基本特征

滑坡后緣主要以滑坡最后側(cè)拉張裂縫為劃分依據(jù)(至吳家院子附近)，西側(cè)主要以基巖陡壁為劃分依據(jù)(至過水丘下方?jīng)_溝附近)，東側(cè)主要以滑坡剪切形成的側(cè)壁為劃分依據(jù)(至下兩派出所)，滑坡前緣滑覆堵塞明江河，其平面形態(tài)為不規(guī)則的舌形，滑坡周界特征明顯(表1)。

滑坡區(qū)縱向長度650 m，前緣橫向?qū)挾燃s580 m。據(jù)各鉆孔和探井編錄資料，采用算術(shù)平均法求得滑體平均厚度為14.9 m，滑坡堆積體方量為245.85×104m3。剪出口以下為滑覆堆積體，平均厚度約為10 m，方量為57.0×104m3?；驴偡搅繛?02.85×104m3，規(guī)模為大型。

滑坡區(qū)東側(cè)原始地形相對(duì)較緩，東側(cè)剪出口被滑坡堆積體覆蓋。由于2#泉點(diǎn)附近剪出口下伏砂巖和薄層泥質(zhì)粉砂巖的向東尖滅(圖4)，剪出口位置轉(zhuǎn)變成泥巖頂面?；w中前部多由表層松散堆積體(圖5)和下部碎裂巖體(圖6)等2層組成，西段堰塘下方原基巖出露區(qū)主要為碎裂巖體組成，而后緣部分則主要為表層松散堆積體組成。

表1　滑坡邊界基本特征表

圖1　滑坡區(qū)東側(cè)田坎邊界點(diǎn)

圖2　滑坡后緣拉裂變形點(diǎn)

圖3　滑坡堆積體覆蓋公路的邊界點(diǎn)

圖4　2#泉點(diǎn)處滑坡剪出口位置

圖5　TJ01揭露滑體上部碎塊石土

圖6　TJ01揭露滑體下部碎裂巖體

4變形破壞特征

據(jù)調(diào)查，窯廠坪滑坡區(qū)以往未發(fā)生過變形破壞。但近期長歷時(shí)、高強(qiáng)度降雨作用使得窯廠坪滑坡后緣、吳家院子前緣機(jī)耕道開始出現(xiàn)裂縫，中前部房屋開始出現(xiàn)開裂變形破壞，滑坡區(qū)發(fā)生大規(guī)模劇滑變形?；麦w變形與地層巖性、地下水、降雨、裂隙、臨空條件等緊密相關(guān)。根據(jù)滑坡變形破壞方式、運(yùn)動(dòng)速度、破壞強(qiáng)度以及滑坡結(jié)構(gòu)的差異，將滑坡區(qū)劃分為以下5個(gè)區(qū)，見圖7、表2。

圖7　滑坡分區(qū)圖1.滑坡周界及主滑方向;2.變形分區(qū)界線；3.白堊系城墻巖群劍門關(guān)組；4.第四系殘坡積物；5.第四系崩坡積物; 6.滑坡剪出口；7.地層分界線；8.第四系滑坡堆積物；9.第四系崩塌堆積物；10.第四系沖洪積物

5形成機(jī)制分析

結(jié)合滑坡變形跡象分析，滑坡發(fā)生變形破壞的因素主要有砂泥巖互層的地層巖性、發(fā)育于巖體中的多組裂隙、地下水的作用、前緣良好的臨空條件、后緣地表水的匯流下滲和連續(xù)強(qiáng)降雨作用6個(gè)方面。

滑坡剛滑動(dòng)時(shí)，后緣Ⅳ區(qū)發(fā)生拉裂沉陷，局部可見拉陷槽，該滑坡啟動(dòng)時(shí)具有“推移”的特征；隨著降雨的持續(xù)進(jìn)行，滑坡Ⅲ區(qū)可見明顯的基巖滑移拉裂變形，Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)可見強(qiáng)烈的水平位移和拉裂下錯(cuò)，具備明顯的“滑移-拉裂”特征。結(jié)合窯廠坪滑坡的變形破壞特征，可將其形成過程劃分為4個(gè)階段：

表2　滑坡各分區(qū)變形破壞特征

(1) 河床下蝕巖體卸荷階段

早期斜坡在明江的不斷下蝕、沖蝕作用下，坡腳逐漸被掏空從而在前緣形成陡巖地貌，臨空條件變好。斜坡巖體應(yīng)力重新分布，巖體卸荷作用強(qiáng)烈，坡體中逐漸發(fā)育多組結(jié)構(gòu)面。

(2) 降雨入滲軟弱夾層軟化、泥化階段

斜坡坡體下伏基巖為白堊系砂巖、泥巖互層，表層為殘坡積粉質(zhì)粘土夾碎塊石或碎塊石。在天然條件下，地下水沿卸荷裂隙下滲，地下水水位較軟弱夾層前緣低。在強(qiáng)降雨時(shí)，地表匯流為滑坡區(qū)提供徑流補(bǔ)給，降雨入滲急劇抬升了地下水位，軟弱夾層逐漸飽和，其抗剪強(qiáng)度逐漸下降，坡體整體抗滑性能減弱。

(3) 坡體滑移階段

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，基巖傾角較緩，連續(xù)降雨使得雨水沿碎裂巖體裂隙入滲至軟弱夾層之上，碎裂巖體受到指向坡外的水壓力和向上的地下水揚(yáng)壓力的共同作用。坡體在前緣臨空的條件下后緣機(jī)耕道開始出現(xiàn)開裂變形破壞，具有“推移”的特征；坡體啟動(dòng)后，滑坡沿巖層中軟弱夾層中滑動(dòng)變形，牽引中后部松散堆積體沿基覆界面發(fā)生滑移，并產(chǎn)生拉裂沉陷變形。

(4) 滑坡再次穩(wěn)定階段

隨著坡體的變形和滑移，坡體能量逐漸得以釋放，最終坡體殘積層粉質(zhì)粘土夾碎塊石、下伏碎裂巖體被擠出到滑坡前緣，坡體應(yīng)力重新分布，最終達(dá)到平衡狀態(tài)。

6討論與結(jié)論

(1) 窯廠坪滑坡變形具有明顯的分區(qū)特征，I區(qū)表現(xiàn)為強(qiáng)烈的水平位移，II區(qū)主要表現(xiàn)為拉裂下錯(cuò)和滑塌變形，III區(qū)滑體未完全解體，變形跡象以地面拉裂和沉陷下錯(cuò)為主，IV區(qū)機(jī)耕道最先開裂變形且耕地逐級(jí)拉裂沉陷，V區(qū)為滑覆區(qū)，將下方公路兩側(cè)密集的民房摧毀和掩埋，這與坡體的地層巖性、地下水、降雨、裂隙、臨空條件等緊密相關(guān)。

(2) 通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘以及鉆探、探井等手段查明，窯廠坪滑坡為典型的砂泥巖互層的巖質(zhì)滑坡，其傾角較緩。該滑坡啟動(dòng)的條件可能為在前緣臨空條件下，后緣碎裂巖體裂隙充水時(shí)的水壓力作用以及軟弱夾層部位向上的浮托力。

(3) 滑坡形成初期具有“推移”特征，隨著降雨的持續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而表現(xiàn)為“滑移-拉裂”的變形特征。

參考文獻(xiàn)

[1]黃潤秋,許強(qiáng),陶連金，等.工程地質(zhì)分析原理.中國地質(zhì)出版社, 2008：259-260.

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劉曉紅,饒秋華,李曉紅.洞坎河大型牽引式順層滑坡成因機(jī)理及防治對(duì)策.湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2003,(3):68-69.

鄭靜,覃木慶.某高速公路一順層巖質(zhì)滑坡的形成及治理. 路基工程,2005,(5):92-94.

Min Zhang, Lei Nie, Yan Xu, Shunlin Dai. A thrust load-caused landslide triggered by excavation of the slope toe: a case study of the Chaancun Landslide in DalianCity, China. Arabian Journal of Geosciences,2015,(8):6555-6565.

劉傳正.南昆鐵路八渡滑坡成因機(jī)理新認(rèn)識(shí).水文地質(zhì)工程地質(zhì),2007,(5):1-4.

CHARACTERISTICS OF DEFORMATION AND FAILURE AND FORMATION MECHANISM ANALYSIS OF YAOCHANGPING LANDSLIDE

YI Jia-qiang1,HUANG Yang-rong2,ZHANG Fan1

(1.Sichuan Geology and Mineral Exploration and Development Bureau of 405 geological team, Sichuan Dujiangyan6118301,China; 2.Sichuan Huadi construction engineering co., LTD., Sichuan Chengdu610081,China)

Abstract:Based on the drilling exploration, hydrographical survey and landslide body’s deformation and failure characteristics of the yaochangping landslide in Gaoqiao town, it was identified as rock landslide. According to the signs of deformation and failure, movement features of landslide body, the landslide can be divided into five zones, which contain zone Ⅰ(Giant slip zone), Ⅱ(Subsidence, dislocation, and disintegration deformation zone), Ⅲ (Tensile and failure deformation zone), Ⅳ(crack and subsidence deformation zone), Ⅴ(slip overlap zone). In summary, yaochangping landslide was discriminated that it has the characteristics of elapsing at the beginning, which gradually transformed into retrogression-based deformation and failure mode after deformation starting.

Key words：landslide; deformation and failure; elapsing; retrogression-based

作者簡(jiǎn)介：易加強(qiáng)(1983-)，男，四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四0五地質(zhì)隊(duì)，工程師，從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害的工作與研究。E-mail:1025980347@qq.com

中圖分類號(hào)：P642.22

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

基金項(xiàng)目：四川省國土資源廳項(xiàng)目"南江縣高橋鄉(xiāng)三星村窯廠坪滑坡應(yīng)急勘查"資助，任務(wù)書編號(hào)：川國土資函[2011]1630號(hào)

收稿日期：2015-08-20改回日期：2015-10-17

文章編號(hào)：1006-4362(2016)01-0003-05