木竹坪滑坡堆積層結構特征及地質過程分析

楊 廣

(中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074)

木竹坪滑坡堆積層結構特征及地質過程分析

楊 廣

(中國地質大學(武漢)工程學院，湖北 武漢 430074)

在分析堆積層物質組成特征的基礎上，結合滑坡的變形破壞現(xiàn)象，運用自然歷史分析法對木竹坪滑坡形成過程進行了分析，將其地質過程分為五個階段。

堆積層，結構特征，地質過程

0 引言

湖北省是我國地質災害多發(fā)省份，清江流域又是湖北省的重災區(qū)。據(jù)不完全統(tǒng)計，長江三峽庫區(qū)90%滑坡是松散堆積體產(chǎn)生滑動所致[1]。自三峽水庫蓄水以來，庫岸再造現(xiàn)象嚴重，大量堆積層滑坡復活，給人的生命財產(chǎn)帶來較大的威脅。因此，研究清江流域堆積層滑坡形成的地質過程，分析其成災機理，對滑坡運動趨勢預測及防災減災具有重要意義。

1 滑坡概況

木竹坪滑坡位于巴東縣清江水布埡庫區(qū)北岸支流磨刀河右岸，是整體還未滑動的深厚堆積層滑坡。該滑坡平面呈箕狀，前緣為清江支流磨刀河河谷，高程250 m～280 m，寬約1 300 m，河谷深切呈“V”形；后緣高程950 m～970 m，寬約360 m；縱長1 650 m，庫岸段長約1 450 m?；路植济娣e約161×104m2，平均厚度約65 m，總體積約1.05億m3，主滑動方向123°，總體為反傾橫向坡。

1.1 區(qū)域地質構造

木竹坪滑坡地處鄂西南褶皺山地，地貌類型屬構造溶蝕侵蝕中低山，峰叢“V”形峽谷地貌。區(qū)域內(nèi)主要表現(xiàn)為大面積的間歇性隆起和部分斷裂的差異性活動，造就了清江流域河谷深切及形成多級剝夷面和河流階地等晚近期地貌形態(tài)。

滑坡區(qū)位于清太坪復向斜東翼、雙社坪背斜西翼近核部，西側發(fā)育白果園斷裂、桃李溪斷裂，東側發(fā)育橋河斷裂，斷裂規(guī)模較小，且第四紀以來無活動記錄。根據(jù)對斜坡基巖的調(diào)查，區(qū)內(nèi)主要發(fā)育三組裂隙：1)裂隙J1：310°∠80°；2)裂隙J2：40°∠70°；3)裂隙J3：340°∠75°。三組裂隙均為陡傾角裂隙，其中裂隙J1最為發(fā)育，與磨刀河走向基本一致，與裂隙J2近垂直相交，與裂隙J3呈斜交關系。裂隙面及巖層面的組合，將區(qū)內(nèi)巖體切割為碎塊狀，不僅降低了巖體的完整性，并且還構成了滑坡的后緣和側緣切割面。

1.2 物質組成特征

1.2.1 滑體

堆積層滑坡滑體表現(xiàn)為物質復雜、厚度差異大，且規(guī)模不一[2]。木竹坪滑坡堆積層主要為崩滑成因，以碎塊石土和碎裂巖為主，分布不均，空隙率差異大，且富存地下水，排泄不暢?？傮w上看，深厚、飽水和松散是其結構特點。滑體物質在垂向分布上具有成層性：

1)表層為0 m～16 m厚的碎塊石土，碎塊石為灰色夾暗紅色薄層微晶灰?guī)r、厚層致密狀白云質灰?guī)r，是斜坡上部T1d及T1J地層崩滑堆積而成。

2)其下為10 m～33 m厚的碎～塊裂巖，巖性為灰色夾暗紅色薄層微晶灰?guī)r、深灰色中厚層灰?guī)r，來源于T1d薄層與中厚層互層灰?guī)r，該層透水性極強。

3)之下為0 m～20 m厚的碎塊石土，碎塊石成分與第1層一致；底層是25 m～55 m散裂巖夾多層薄的碎石土層，碎石為灰色灰?guī)r、泥灰?guī)r夾少量暗紅色灰?guī)r，來自T1d地層巖體。

滑體物質土含量較少，約10%～20%，且土含量從表層向深處由多變少、縱向上表現(xiàn)為上少下多?；w上部大塊石、碎裂巖多分布于中下部，產(chǎn)狀多由母巖的反向變?yōu)轫樒孪?，表明大塊石沿坡面崩滑旋轉順勢停止。

1.2.2 滑帶

根據(jù)勘察資料，滑坡整體未見明顯貫通性滑帶，存在數(shù)層軟弱夾層和局部蠕滑帶，滑帶物質主要為粉質粘土夾碎石角礫，一般厚0.2 m～2 m，在坡體上部及前緣附近可見局部蠕滑光面及較淺擦痕。主要滑帶及潛在滑帶在上部有2層，中部有3層，下部有3層；說明該滑坡經(jīng)歷了三次以上大的整體崩滑堆積，數(shù)次局部段崩滑，其剪切帶具有多層且連續(xù)性差。

1.2.3 滑床

滑床基巖中上部為三疊系下統(tǒng)大冶組(T1d)深灰～淺灰色薄層～中厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r夾灰綠色頁巖；下部為二疊系上統(tǒng)大隆組(P2d)黑色炭質頁巖、灰黑色薄層含炭質硅質巖，與上部三疊系下統(tǒng)大冶組構成上硬下軟的不利巖性組合；底部為吳家坪組(P2w)中厚層含燧石結核灰?guī)r?；矌r體構造節(jié)理和風化裂隙發(fā)育，巖體破碎、隔水性差。

1.3 變形破壞特征

木竹坪滑坡的變形破壞形跡明顯，主要有滑坡、滑塌和地裂縫。其中，大灘滑坡位于木竹坪不穩(wěn)定斜坡南側，為大型牽引式土質滑坡。2007年5月2日大灘滑坡南側次級滑坡前緣開始出現(xiàn)變形跡象，之后變形加劇，破壞形式以前緣小規(guī)模坍滑為主，于10日相繼發(fā)生了數(shù)次大規(guī)模的滑移。大灘滑坡北側不同高程地表均分布有裂縫，且進一步加劇跡象明顯?；缕矫嫘螒B(tài)呈近三角形的“撮箕”狀，主滑方向近東，左側緣以走向約80°的剪切裂縫為界，右側緣以走向約140°的陡崖為界，陡崖出露三疊系大冶組薄層灰?guī)r，節(jié)理裂隙發(fā)育密集，其中走向約140°裂隙最為發(fā)育，構成巖體破壞的主控裂隙。

自水庫蓄水以來，前緣沿庫岸段分布4處崩塌，總長為915 m，占前緣沿庫岸段長的63.1%，嚴重變形已達到滑坡中上部，橫向環(huán)狀下錯拉裂縫貫通至滑坡兩側，說明該滑坡的深厚堆積層變形對庫水及庫岸塌岸變形非常敏感。

2 滑坡地質過程分析

清江為山地河流，受差異性構造運動影響，發(fā)生“去直取彎”過程，通過干支流的襲奪歸并和變換繼承與發(fā)展，河道形成深切河曲[3]。木竹坪滑坡位于清江一級支流磨刀河河口右岸，屬清江分水河至招徠河段，為持續(xù)性河谷。在清江流域河谷演化類型中，持續(xù)性河谷兩岸地質災害發(fā)育程度最強。磨刀河于滑坡段流向由南西轉為近南向，造成滑坡前緣不斷遭受河流強烈的侵蝕作用；河谷橫斷面呈不對稱“V”字形，現(xiàn)代河谷切深大于180 m，構成了滑坡前緣臨空的地貌條件。從木竹坪滑坡形成歷史及宏觀上看，根據(jù)自然歷史分析法可將其演化過程分為如下五個階段，目前滑坡正處于第四階段。

2.1 構造抬升—基巖破壞階段

滑坡區(qū)構造運動強烈，褶皺、斷裂發(fā)育，構造應力場造就了高地應力區(qū)。據(jù)勘察資料顯示，破碎巖體埋深可達130 m厚，滑床以下20 m～30 m為裂隙發(fā)育的松散巖體。新構造運動影響該區(qū)大規(guī)模隆起抬升，形成多級由破碎巖體組成的大型陡崖，該階段主要是發(fā)育平行河流方向的橫向陡崖。在此階段，斜坡巖體內(nèi)構造應力初步釋放，勢能增加，在長期自重應力作用下，形成由坡緣拉應力帶向縱深擴展的一系列陡立拉裂縫[4]，并且貫穿至崖底軟弱層。

2.2 河流切割—堆積初始階段

隨著磨刀河的下切侵蝕，下部軟弱基座被切露，斜坡河谷臨空面附近以塑流—拉裂變形為主。陡崖下部巖體被侵蝕掏空，不斷崩塌堆積于河床，在兩組優(yōu)勢節(jié)理的控制下，坡體下部NW走向的縱向陡崖與臨河岸NE走向的橫向陡崖相互切割，控制了滑坡兩側緣走向以及前緣臨空面走向(見圖1)。該階段主要是斜坡下部巖體產(chǎn)生崩塌，堆積于河床，斜坡初始應力場也開始重新分布。

2.3 河流切割—堆積成坡階段

斜坡巖體在變形發(fā)展過程中，將不斷產(chǎn)生新的破裂面，使崩滑面高程溯源上移，直至斜坡頂部或弱風化巖體部位。根據(jù)滑坡前緣堆積層物質成層性，將該階段分為兩段。

隨著前緣河流加速下切至斜坡下部區(qū)域性軟弱層，斜坡產(chǎn)生深部塑流一拉裂變形，產(chǎn)生大規(guī)模崩滑，并覆蓋于之前風化強烈的崩滑堆積體之上(見圖2)。該階段斜坡后緣溯源性崩塌處于相對緩慢階段，前緣堆積體不斷風化，在碎裂巖表面形成一層碎塊石土。

隨著前緣河流的加速下切，走向由NE向節(jié)理控制的陡崖逐漸上移后退產(chǎn)生溯源性崩塌，堆積層逐漸變厚，在斜坡前緣崩塌的碎裂巖覆蓋于碎塊石土之上，形成碎塊石土透鏡體(見圖3)。該階段滑坡縱向與橫向陡崖相交分割斜坡基巖，產(chǎn)生大規(guī)模崩塌，縱向上堆積順序從滑坡前緣磨刀河向后緣方向逐漸反復堆積，該階段滑坡崩塌堆積成坡完成。

3 水庫蓄水—庫岸再造階段

2007年該滑坡下部沒于水布埡庫水位下，在庫水作用下，土體中細顆粒被帶走，土體結構重新調(diào)整。由于庫水的浸泡和沖刷，滑坡內(nèi)部地下水位上升，前緣土體抗剪強度降低，引起阻滑段正壓力及抗滑力的下降，滑坡開始產(chǎn)生滑移—拉裂破壞，即大灘滑坡(見圖4)。

4 塌岸臨空—大型滑移階段

隨著塌岸段全部塌滑連通，滑坡前緣形成新的高陡臨空面，并向坡體上方發(fā)展，中下部阻滑段抗滑力減弱，深厚堆積層斜坡體應力狀態(tài)勢必重新調(diào)整，在前緣厚層滑體牽引下，整個堆積體在庫水升降、地震等因素誘發(fā)下將作長距離快速滑移，產(chǎn)生大規(guī)?；啤哑茐?。

5 結論

1)木竹坪滑坡為典型的深厚堆積層滑坡，滑體主要由松散的碎塊石土和碎裂巖交互成層組成，滲透性較高，易受降雨和庫水的影響。2)滑坡區(qū)具有前緣臨空、節(jié)理發(fā)育、巖質上硬下軟、降雨豐富及庫水波動的特點，具備有利于滑坡產(chǎn)生的工程地質條件。3)木竹坪滑坡的形成演化過程可分為構造抬升—基巖破壞階段、河流切割—崩塌堆積初始階段、河流切割—崩塌堆積成坡階段、水庫蓄水—庫岸再造階段和塌岸臨空—大型滑移階段五個階段，目前滑坡處于第四階段。

[1] 劉衡秋,胡瑞林.大型復雜松散堆積體形成機制的內(nèi)外動力耦合作用初探[J].工程地質學報,2008,16(3):291-297.

[2] 成國文,李善濤,李 曉,等.萬州近水平地層區(qū)堆積層滑坡成因與變形破壞特征[J].工程地質學報,2008,16(3):304-310.

[3] 常 宏,金維群,王世昌,等.鄂西清江下游中更新世晚期以來的河流演化[J].現(xiàn)代地質,2012,26(1):99-106.

[4] 張倬元,王士天,王蘭生,等.工程地質分析原理[M].北京:地質出版社,2009.

Structural characteristics and geological process of accumulation horizon in Muzhuping landslide

Yang Guang

(FacultyofEngineering,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

Based on composition characteristics of accumulation horizon, combined with the deformation-failure features, formation process of Muzhuping landslide is analyzed by natural history analysis, and divided into five stages.

accumulation horizon, structural characteristics, geological process

1009-6825(2017)21-0044-03

2017-05-16

楊 廣(1992- )，男，在讀碩士

P694

A