四川省萬源市花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡特征及成因機制

向貴府+許模+崔杰+李虎杰

摘要：萬源市花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡屬于典型的四川盆地盆周山區(qū)紅層地層滑坡。通過現(xiàn)場調(diào)繪、工程地質(zhì)勘探等手段，揭示該滑坡為強大水壓力起主導(dǎo)作用的滑動變形破壞。根據(jù)滑坡滑動后的空間形態(tài)及殘留體特征，將滑坡劃分為滑坡啟動區(qū)（A區(qū)）、滑坡西側(cè)推擠滑動區(qū)（B區(qū)）、滑坡東側(cè)牽引滑動區(qū)（C區(qū)）三個部分。研究表明滑坡啟動始于地下水活動強烈的中部區(qū)域（A區(qū)），水壓力隨雨量增加而急劇增長，該區(qū)巖體受水壓力推擠沿層面及側(cè)裂結(jié)構(gòu)面發(fā)生剪切破壞，形成楔形體滑動，同時牽引B區(qū)和C區(qū)巖體產(chǎn)生推擠、拉張、牽引滑動破壞。

關(guān)鍵詞：花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡；紅層滑坡；成因機制

中圖分類號：P642文獻標(biāo)志碼：A文章編號：1672-1683（2017）01-0145-05

Abstract：Dongjialiang landslide in Hualou Town of Wanyuan City is a typical red bed landslide in Sichuan Basin.Several means such as field annotation and engineering geological exploration were used to reveal that this landslide was a slide deformation and failure mainly caused by powerful water pressure.Based on the spatial shape and residue characteristics after the sliding，the landslide was divided into the promoter zone （Zone A），pushing slide zone at the west side of the landslide （Zone B），and traction slide zone at the east side （Zone C）.The study showed that the landslide started from the central zone （Zone A） where groundwater activity was intense.The water pressure rose sharply as the rainfall increased.Pushed by the water pressure，the rock at this zone was exposed to shear failure along the surface and sideslip surface，forming a wedge sliding while pulling the rocks at Zones B and C to produce pushing，tension，and traction sliding failure.

Key words：Dongjialiang landslide in Hualou Town；red bed landslide；formation mechanism

近年來，受極端氣候條件影響，在大巴山紅層地層中發(fā)生了較多的滑坡地質(zhì)災(zāi)害，如：2004年9月5日的宣漢縣天臺鄉(xiāng)義和村滑坡[1-2]、2007年7月7日達(dá)縣青寧鄉(xiāng)巖門村滑坡[2-3]、2010年7月18日南江縣鳳儀鄉(xiāng)牛馬場滑坡[3]、2011年9月18日的南江縣高坪鄉(xiāng)窯廠坪滑坡和南江縣沙河鎮(zhèn)將營村石板溝滑坡等[4]。這些滑坡給一些場鎮(zhèn)、村莊的居民帶來較大的財產(chǎn)損失和嚴(yán)重的生命威脅。為此，一批地質(zhì)工程界專家、學(xué)者對紅層地層中發(fā)育的滑坡特征及成因機制開展了大量研究工作[5-12]，為紅層滑坡的治理設(shè)計、預(yù)測預(yù)報提供了重要理論基礎(chǔ)?；青l(xiāng)董家梁滑坡同樣屬于紅層滑坡，但其又具有不同于該類滑坡的其它特殊性，主要表現(xiàn)為：其一，該滑坡總體滑動方向與巖層傾向成近40°夾角，并非完全順層滑動，滑坡具層面、結(jié)構(gòu)面共同控制的多滑面特征；其二，滑坡發(fā)生前，斜坡后緣及坡體未見拉裂縫、隆起等變形跡象，滑坡自啟動到滑動破壞經(jīng)歷時間短，具有類似于剛體破壞的基本特征；其三，滑坡不同區(qū)域滑體運動路徑差異較大，運用傳統(tǒng)的傳遞系數(shù)法評價滑坡穩(wěn)定性已不適用。因此，深入研究董家梁滑坡的滑動特征及成因機制，不僅可以為該類滑坡的治理及預(yù)防提供技術(shù)支撐，還可以補充完善紅層巖質(zhì)滑坡的機理，為縣市區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與區(qū)劃工作提供新的思路，具有重要的現(xiàn)實與理論意義。

1 花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

董家梁滑坡所在斜坡區(qū)為脊?fàn)钌搅旱膫?cè)向臨空一側(cè)區(qū)域，斜坡坡向為180°，近南北向，北高南低，總體坡度在20°-30°，呈陡緩交替的階狀地形，臨空條件較好（圖1）。

區(qū)內(nèi)出露地層主要為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s），巖性由砂巖和泥巖組成?；聟^(qū)斜坡上部以泥巖為主，風(fēng)化強烈，巖體破碎；下部以砂巖為主，夾少量極薄層泥巖及砂質(zhì)泥巖，砂巖中厚層狀，巖體完整性較好，巖層總體產(chǎn)狀為240°～220°∠18°～23°，為傾向下游的緩傾單斜地層。

滑坡所處構(gòu)造位置屬大沙背斜的南西翼，緊靠背斜核部。受構(gòu)造影響，巖體中發(fā)育平行與垂直構(gòu)造軸線節(jié)理裂隙，主要有三組節(jié)理：（1）節(jié)理裂隙L1：產(chǎn)狀，135°～167°∠54°～66°，平直較光滑，延伸數(shù)米至幾十米，是董家梁滑坡主要的控制性結(jié)構(gòu)面；（2）L2：產(chǎn)狀，55°∠68°，起伏粗糙，延伸較小，一般在0.6～1.0 m，多閉合；（3）L3：產(chǎn)狀，265°∠63°，起伏粗糙，延伸較小，一般在1.0～3.0 m，局部張開0.5～1 cm。節(jié)理裂隙不僅構(gòu)成滑坡的后緣及側(cè)裂邊界，同時還是斜坡區(qū)基巖裂隙水的主要運移通道。鉆孔揭露滑坡地下水位置埋藏較深，但在滑坡后的滑面位置發(fā)現(xiàn)一泉點岀露，滑坡發(fā)生數(shù)月后，該泉點仍有泉水流出，流量約2 Lu/d。

2 花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡基本特征

滑坡滑動后在斜坡中后部形成一楔形的凹槽，滑坡后緣可見高達(dá)10余m的基巖滑壁，產(chǎn)狀150°∠72°，微起伏，較光滑，有滲水現(xiàn)象，滑坡滑動后形成的坡體形態(tài)見圖2。滑體物質(zhì)由強風(fēng)化砂泥巖滑動破碎而成的砂泥巖塊石及斜坡表部第四系殘坡積物組成，初期堆積物因水分較多而成濃稠泥漿狀，下部塊石被泥漿包裹，滑坡表面分布少量塊石，塊石直徑在50～100 cm之間，滑動距離較小塊石直徑可達(dá)200 cm，見圖3?；禄瑒雍?，在滑坡后緣形成松動變形區(qū)，巖體因牽引拉裂而松動破碎，見圖4。通過對滑坡坡體結(jié)構(gòu)、滑體變形破壞及運動特征、滑動后所形成的地形地貌等因素的綜合分析，將該滑坡劃分為滑坡啟動區(qū)（A區(qū)）、滑坡西側(cè)推擠滑動區(qū)（B區(qū)）、滑坡東側(cè)牽引滑動區(qū)（C區(qū)）三個部分，見圖5。各區(qū)變形破壞特征簡述如下。

（1）滑坡啟動區(qū)（A區(qū)）。該區(qū)位于滑坡中部，為結(jié)構(gòu)面及層面圍限而成的楔形塊體，滑坡發(fā)生后形成一楔形凹槽，見圖6。后緣滑壁為結(jié)構(gòu)面L1，該組結(jié)構(gòu)面微起伏較光滑，延伸遠(yuǎn)，貫通性較好，顯示該結(jié)構(gòu)面為早期形成的控制性邊界；L2、L3結(jié)構(gòu)面構(gòu)成楔形塊體的兩組側(cè)裂邊界，而這兩組結(jié)構(gòu)面延伸短，貫通性差，但發(fā)育間距?。粚用鏄?gòu)成該區(qū)域的底部邊界，裸露層面巖層為鈣質(zhì)頁巖，層面上殘留青灰色鈣質(zhì)薄膜，可見明顯擦痕，方向與走向近一致，見圖7。

（2）滑坡前緣牽引滑動區(qū)（B區(qū)）。該區(qū)位于滑坡西側(cè)，即右下方位置，受A區(qū)巖體滑動的牽引、推擠作用，B區(qū)各部分表現(xiàn)出不同的受力形式，在外側(cè)表現(xiàn)為受A區(qū)滑動的推擠變形，在內(nèi)側(cè)與A區(qū)相接部位表現(xiàn)為拉裂破壞變形。因B區(qū)沿層面方向受阻，坡面巖體松動破碎，局部發(fā)生巖體陡傾現(xiàn)象，大量強烈變形破壞巖體殘留于斜坡中，僅少量沿順走向沿臨空方向（200°方向）滑出，見圖8。

（3）滑坡后緣牽引滑動區(qū)（C區(qū)）。該區(qū)位于滑坡東側(cè)，隨著A區(qū)巖體從滑床中剪裂擠出，一方面C區(qū)巖體下部失去支撐，另方面A區(qū)滑動牽引作用導(dǎo)致該區(qū)巖體發(fā)生沿層面傾向（240°）滑移拉裂破壞。該部分啟動后，在前緣滑體牽引作用下，滑體由順層滑動轉(zhuǎn)為沿臨空方向（200°）滑動，并在滑動中因差異滑動而解體。當(dāng)滑坡啟動后，斜坡中水壓力逐漸消散，滑坡動力轉(zhuǎn)變?yōu)橛苫w重力牽引，當(dāng)重力下滑分力小于層面摩阻力及側(cè)裂結(jié)構(gòu)面抗力時，該部位也即滑坡邊界，滑動停滯。后緣殘留巖體參差不齊，撕裂特征明顯（圖9）。

3 滑坡形成過程及機制分析

2010年7月16日17時至18日18時，達(dá)州市由北向南出現(xiàn)強降雨過程，萬源市城區(qū)累計降雨量達(dá)到462.2 mm，超過有氣象記錄以來的歷史極值。特大暴雨導(dǎo)致河水猛漲，水位很快漲至斜坡下部公路位置，阻塞地下水排泄通道，斜坡坡體內(nèi)地下水匯聚，裂隙水水位快速增高，水壓力急劇上升，并沿滑坡后壁裂隙、層面及側(cè)向裂隙等部位產(chǎn)生頂托、擠入楔裂、劈裂作用。在此過程中，側(cè)裂結(jié)構(gòu)面L2和結(jié)構(gòu)面L3逐漸張開、擴展，最終剪斷鎖固段并形成貫通性側(cè)滑邊界；同時地下水的浸潤、頂托作用，層面結(jié)構(gòu)面強度急劇降低。隨著水壓力的繼續(xù)增加，當(dāng)水壓力與重力下滑分力的合力超過A區(qū)巖體的抗滑力時，該區(qū)巖體開始順層面并沿近于走向方向（160°）發(fā)生滑動。該滑坡的形成過程大致可劃分為能量蓄積階段、滑坡啟動破壞階段和停滯階段。

（1）能量蓄積階段。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在A區(qū)岀露滑面位置處發(fā)育泉點，泉既是地下水排泄通道，也是與地表水體相聯(lián)系的通道，與泉所聯(lián)系的地下水傳遞來自水頭的靜水壓力。特大暴雨一方面加速了水頭高度的增加，另一方面導(dǎo)致河水上漲阻礙了地下水的排泄。持續(xù)兩天多的強降雨，在斜坡中所蓄積的高水頭差轉(zhuǎn)化成勢能，為該區(qū)斜坡巖體的變形提供了強大的力源。由靜水壓力轉(zhuǎn)化的勢能不同于滑坡滑體重力下滑分力所轉(zhuǎn)化的勢能，力源來自于物體外部，同時水的流動性特征，決定了水壓力具有進入裂隙、孔隙等各類空間的便利條件。

（2）滑坡啟動破壞階段。隨著降雨的持續(xù)，雨量繼續(xù)增加，當(dāng)積累的水頭所轉(zhuǎn)化的勢能超過巖體中結(jié)構(gòu)面強度及局部巖橋強度，巖橋被剪斷，該部分巖體首先開始出現(xiàn)滑動破壞，隨后牽引周圍巖體發(fā)生變形破壞，如同多米諾骨片效應(yīng)。由于A區(qū)受力較大，首先發(fā)生變形并直至破壞，在這一過程中，其對右下側(cè)的B區(qū)產(chǎn)生推擠，對左上方的C區(qū)產(chǎn)生牽引張拉，因此，A、B、C三區(qū)具有不同的變形破壞特征：A區(qū)最先破壞，且破壞最為徹底，僅滑面后部有局部殘留，滑動方向與巖層走向（160°）近于一致；B區(qū)滑動晚于A區(qū)，且在A區(qū)滑動推擠及拉張作用和沿傾向方向巖體阻礙共同作用下，總體沿與走向小角度夾角方向滑出，局部發(fā)生巖層陡傾現(xiàn)象，坡體殘留大量松動破碎產(chǎn)物；C區(qū)與B區(qū)近同時發(fā)生，但持續(xù)時間長于B區(qū)，滑動方向總體為順層面傾向方向，后緣殘留大量松動變形體，滑坡啟動到變形破壞過程見圖10。

（3）滑坡停滯階段。斜坡中因水頭上升而集聚的能量因滑坡滑動而逐漸消善，滑體在重力作用下局部繼續(xù)產(chǎn)生變形，當(dāng)重力的下滑分力與滑坡抗滑力（結(jié)構(gòu)面、滑面摩阻力及巖石抗拉強度）平衡時，滑動處于停滯狀態(tài)，斜坡逐漸恢復(fù)平靜。

滑坡從孕育、啟動至結(jié)束的整過過程中，滑體不同部位受力情況不同，形成的力學(xué)機制也有所差異，滑坡變形受力情況包含了推擠、牽引（拉張）、和撕裂（扯）三種力學(xué)行為。

（1）推擠作用。高水頭壓力沿結(jié)構(gòu)面對巖體產(chǎn)生強烈的推擠、劈裂作用，首先將側(cè)裂結(jié)構(gòu)面L2和結(jié)構(gòu)面L3，以及層面結(jié)構(gòu)面中的巖橋（鎖骨段）剪斷，促使該部分巖體首先發(fā)生滑動變形破壞，這正是所謂的水錘機制促使了滑坡的形成[13-16]。

（2）牽引作用。當(dāng)水壓力對A區(qū)巖體產(chǎn)生推擠作用的同時，由于該部分巖體與B區(qū)、C區(qū)巖體并未完全脫離，巖體之間存在較強的結(jié)構(gòu)聯(lián)接，因此，在B、C區(qū)巖體中將產(chǎn)生張拉作用力，從而牽引該區(qū)巖體發(fā)生變形。在B區(qū)后側(cè)產(chǎn)生順層面走向方向的牽引破壞，前側(cè)巖體沿傾向方向受阻，在A區(qū)巖體推擠作用下而形成近直立的陡傾現(xiàn)象，如圖7所示；在C區(qū)則產(chǎn)生順層面傾向的牽引滑動，其后緣滑壁及層面上均可見滑動留下的擦痕。

（3）撕裂作用。在C區(qū)后部，當(dāng)該區(qū)巖體在A區(qū)巖體牽引及自身重力作用下沿層面發(fā)生順層滑動，張拉及牽引作用由前緣逐漸向后部傳遞，牽引力受層面摩阻力及側(cè)裂結(jié)構(gòu)面巖橋抗拉強度阻礙而逐漸減弱，在后緣邊界處，兩種力相對均衡時，表現(xiàn)出對該位置巖體的撕裂作用，巖體出現(xiàn)參差不齊拉裂破壞特征，見圖8。

4 結(jié)論

（1）花樓鄉(xiāng)董家梁滑坡不同區(qū)域具有各自的受力機制、滑動方向。由此，將滑坡劃分為滑坡啟動區(qū)（A區(qū)）、滑坡前緣牽引滑動區(qū)（B區(qū)）、滑坡后緣牽引滑動區(qū)（C區(qū)）三個部分，不同部位差異滑動，形成一部位發(fā)動，多部位聯(lián)動的破壞模式。

（2）滑坡滑動的主要動力來源于暴雨形成的強大滲透壓力，水壓力沿結(jié)構(gòu)面（后緣）產(chǎn)生的推力及擠入劈裂作用導(dǎo)致滑坡A區(qū)首先發(fā)生“潰決”式滑動，隨后牽引B區(qū)和C區(qū)產(chǎn)生順層滑動。

（3）該類滑坡破壞模式特殊，在地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中將場鎮(zhèn)等人口密集區(qū)內(nèi)具備滑坡基本物質(zhì)條件的斜坡納入重點評估范疇，細(xì)化并完善滑坡地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和評估的時空范圍。

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