山西渾源縣落子洼村滑坡形成機理初步分析

楊 柳

（山西省地質(zhì)勘查局217地質(zhì)隊，山西大同037008）

1 概述

渾源縣東(坊城)-大(磁窯)公路于2008年修建，從東坊城鄉(xiāng)落子洼村南側(cè)通過。K5+490～K5+700為挖方路段，挖深3～5m，挖方底寬10m，頂寬25m。2009年春季路基南側(cè)山坡出現(xiàn)與挖方路段平行的裂縫，裂縫寬0.05～0.1m，南側(cè)排水溝、護坡及路面發(fā)生多次開裂、鼓包，修整后仍時有排水溝護坡和路面被擠壓損壞的現(xiàn)象發(fā)生。至2013年春季，南側(cè)山坡裂縫條數(shù)增加、寬度加大，路面鼓包高出路面0.5～1.0m。

東大公路北側(cè)山包于2012年發(fā)生滑動變形，滑坡中前部東大公路與村委會連接道路水泥路面出現(xiàn)下沉裂縫，后緣及中部產(chǎn)生張裂縫。前緣黃土溝壁出現(xiàn)擠壓裂縫。至2013年春季，后緣及中部張裂縫寬度增加、修補后水泥路面裂縫重新開裂。落子洼村滑坡分為2個緊鄰的滑坡體HP1和HP2。2個滑坡目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，嚴重威脅落子洼村和東—大公路過往車輛和人員的安全。

2 環(huán)境地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

滑坡區(qū)地處大同盆地東南部邊山區(qū)，地貌類型屬低中山區(qū)與山前丘陵區(qū)的過渡帶。地形切割強烈，滑坡區(qū)東側(cè)為小沖溝，深度3～5m，西側(cè)溝谷切割深度10～20m，呈“V”字形，大部為黃土覆蓋，溝谷底部有基巖零星出露?；聟^(qū)地面海拔標高1245～1310m，相對高差65m?？傮w地勢為南高北低，地面坡度12°～15°。

2.2 巖土體結(jié)構(gòu)

滑坡體表面大部為第四系上更新統(tǒng)（Q3）黃土覆蓋，只在公路切坡處坡腳、HP1滑坡后緣東南角有小面積白堊系羊投崖組（Ky）礫巖、泥巖出露。兩滑坡巖土體結(jié)構(gòu)分述如下。

2.2.1 HP1滑坡

（1）上部黃土層：依坡披掛式堆積。一般厚度3～8m，出露長度約110～150m。非自重濕陷性黃土場地，濕陷等級Ⅰ-Ⅱ級。垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，溝壁陡立，在滑坡體東邊界沖溝中見有2處落水洞，洞口直徑1～2m，深度3～5m。

（2）中部粉質(zhì)粘土及砂礫石透鏡體：粉質(zhì)粘土厚度2.5～6.5m，稍密—中密，含少量中粗砂粒，可見鈣質(zhì)結(jié)核及鐵錳質(zhì)浸染，非自重濕陷性黃土場地，濕陷等級Ⅰ級。

（3）下伏白堊系羊投崖組：由礫巖、砂巖及砂質(zhì)泥巖、泥巖組成，呈互層狀。巖層傾向為NW310°～320°、傾角15°～20°。最大揭露深度55.20m、揭露厚度50.70m。

①礫巖為厚層狀，單層厚度1.30～16.10m?；浇佑|，泥質(zhì)膠結(jié)，為較硬—較軟巖，易風化，風化后呈松散狀。

②砂巖及砂質(zhì)泥巖為中厚層狀，單層厚度1.10～6.50m，為較軟巖。

③泥巖呈薄層狀，單層厚度0.4～3.5m，為軟巖。

2.2.2 HP2滑坡

（1）上部黃土層：一般厚度8～10m，垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，滑坡體西邊界黃土沖溝溝壁陡立。

（2）下伏白堊系羊投崖組：由砂質(zhì)泥巖及礫巖組成，揭露深度22.0m。

3 變形特征

3.1 HP1滑坡變形特征

HP1滑坡體主滑方向為NW305°～310°，與地形坡向及白堊系地層傾向基本一致?；麦w變形特征總體表現(xiàn)為后緣錯臺裂縫，中部有滑坡臺階，橫向裂縫密集、垂直落距大，前緣剪出帶鼓起明顯。前緣為擠壓變形，后緣為張拉變形，滑坡運動形式為牽引式。

3.2 HP2滑坡變形特征

HP2滑坡體主滑方向為W270°～NW280°，與地形坡向基本一致。滑坡體變形特征總體表現(xiàn)為后緣張拉裂縫，中部橫向張裂縫，前緣剪出?；逻\動形式為推移式。

據(jù)勘查，2個滑坡區(qū)共發(fā)育裂縫39條，裂縫寬度一般為0.1～0.5m，最大為2.5m，垂直落距0.1～0.3m，最大為2.0m，傾角85°～90°，平面呈鋸齒狀。

3.3 變形監(jiān)測情況

勘查期間在HP1、HP2滑坡區(qū)布設(shè)了12個地面變形監(jiān)測點，監(jiān)測周期為40d（2013年6月23日至7月30日），監(jiān)測期內(nèi)最大水平位移101mm，位移方向為NW向，最大垂直落差30mm。

4 滑坡體和滑帶（面）特征

HP1滑坡屬中層牽引式土質(zhì)滑坡，體積約49.42×104m3，規(guī)模等級為中型；HP2滑坡屬淺層推移式黃土滑坡，體積約3.51×104m3，規(guī)模等級為小型。

4.1 滑坡體特征

（1）東—大公路南滑坡體（HP1）：平面呈近“倒梯形”，南北長約220m，北部寬約140m，南部寬約80m，面積約為25300m2。后緣標高1295～1300m，前緣標高1248～1253m，高差47～52m。地面總體坡度為12°～15°，滑坡中部15°～20°。中部及中上部有2個滑坡臺階，高差3～5m，東西兩側(cè)為沖溝。

（2）村委會南側(cè)滑坡體（HP2）：南以東—大公路北側(cè)路基為界，平面形態(tài)近圓形，南北長約70m，東西寬約60m，面積約3900m2。后緣標高1250～1257m，前緣標高1240～1245m，高差約10～15m，后緣及頂面平緩，前緣為將軍墓溝底。地形特征為東南高西北低的斜坡，西側(cè)為沖溝。

4.2 滑帶（面）特征

根據(jù)滑坡區(qū)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、防治工程勘查結(jié)果，HP1滑坡主要是沿泥巖與礫巖及砂巖、泥巖與砂質(zhì)泥巖、黃土與砂巖接觸帶（面）及表層風化礫巖層滑動。HP2滑坡滑帶（面）是沿黃土與礫巖接觸帶（面）滑動。

據(jù)勘查鉆孔資料，HP1滑坡滑帶（面）深度6.80～22.90m，一般深度為13～16m。其總體特征為后緣淺→中部深→前緣淺，滑坡主滑線深→兩側(cè)邊部淺。HP2滑坡滑帶（面）深度為6.0～12.0m，一般深度為8～10m。其特征為后緣淺→中部深→前緣淺，滑坡主滑線深→兩側(cè)邊部淺。

據(jù)鉆孔巖芯觀測，HP1滑坡黃土覆蓋層下滑動帶中泥巖為中等—強風化，巖石強度低，泥巖中多處可見滑動擦痕及鏡面，在滑坡中后部（后緣）礫巖出露地表，強風化，巖石呈松散狀，在巖層中形成滑面。

5 滑坡成因初步分析

（1）HP1滑坡區(qū)地處地形東南高、西北低，地面標高1250～1307m，相對高差 57m，平均坡度 12°～15°。南部后緣至烽火臺前高度3～5m陡坡，地面坡度30°～40°?；聟^(qū)呈南、東、西三面高、北邊低的圈椅狀地形。

（2）HP1滑坡體表層為黃土及粉質(zhì)粘土覆蓋，垂直節(jié)理和大孔隙發(fā)育，溝壁陡立；其下為白堊系羊投崖組礫巖夾灰黑色泥巖及砂質(zhì)泥巖。礫巖單層厚度1.30～16.10m，基座式接觸，泥質(zhì)膠結(jié)，為較硬—較軟巖，巖石強度低，內(nèi)聚力及摩擦系數(shù)較小，易風化。0～15m深度內(nèi)均為強風化，地表出露及鉆孔巖芯為松散狀。

黃土及粉質(zhì)粘土層與下伏巖層接觸面及風化軟弱礫巖層為軟弱結(jié)構(gòu)面，為滑坡提供了滑動面，屬不利的巖土體組合。

（3）HP2滑坡體地形為一東南高、西北低的斜坡，地面標高1227～1260m，相對高差33m。地面坡度25°～27°。滑坡體西北邊界為一切割深度5～13m的黃土沖溝，東南邊界為東大公路北側(cè)，北部剪出帶為沖溝溝壁（臨空），南部后緣為路基坡頂。中前部為人工切坡修筑的通往村委會院道路，邊坡高度為5～9m，道路寬3～5m，滑坡區(qū)呈東南高、西北低的臺階地形。

（4）HP2滑坡體表層為黃土覆蓋，其下為白堊系羊投崖組砂巖及礫巖，0～15m深度內(nèi)為強風化，地表出露及鉆孔巖芯為松散狀，巖石強度低，內(nèi)聚力及摩擦系數(shù)較小。黃土與下伏巖層接觸面為軟弱結(jié)構(gòu)面，為滑坡提供了滑動面，屬不利的巖土體組合。

（5）地下水：滑坡區(qū)地下水主要為白堊系羊投崖組礫巖裂隙水，泥巖為相對隔水層，主要接受大氣降水入滲補給。在落子洼村東溝谷底的擴泉井，水位標高1214.55m。ZK4、ZK5鉆孔終孔穩(wěn)定水位埋深分別為37.6m、42.3m，水位標高1220.05～1221.28m。HP1滑動面標高1244.72～1296.99m，高于地下水位20m以上，勘查中未發(fā)生滑坡前緣及兩側(cè)溝谷有泉水滲出。HP2滑動面亦高于地下水位，對滑坡影響較小。

（6）大氣降水：2個滑坡體周邊無地表水體。地表為黃土覆蓋層，地面降水沿黃土層垂直下滲或沿后緣巖石裂縫滲入滑坡體中，既增加了滑坡體的重度，同時又對黃土與下部巖層接觸面（軟弱結(jié)構(gòu)面）及礫巖膠結(jié)物起到軟化作用，降低了巖土體強度。

（7）人類工程活動：HP1滑坡體前緣東—大公路建設(shè)前地面標高1256～1261m，建設(shè)后路面標高1249～1256m，挖方高度3～5m，挖方路基底寬13m，頂寬25m，造成滑坡體前緣出現(xiàn)臨空面，為滑坡下滑提供了空間。

HP2滑坡體前緣為一切割深度5～13m的黃土沖溝，溝壁坡度40°～45°，中前部位人工道路切坡，切坡高度5～9m。后緣為東—大公路挖方路段，挖方高度3～5m，挖方路基底寬13m，頂寬25m。造成滑坡體前緣及中前部出現(xiàn)臨空面，為滑坡下滑提供了空間。

綜合以上條件，特定的地形、巖土體結(jié)構(gòu)、大氣降水等自然因素為滑坡形成提供了先決條件，修路切坡挖方是滑坡發(fā)生的主要誘發(fā)因素。

6 結(jié)論

綜上所述，落子洼滑坡的形成既有偶然性，又有必然性?？此婆既话l(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害，實際上有著內(nèi)在的必然性。在特定的地形、地貌、地質(zhì)條件下，因為公路施工削坡形成高陡臨空面，人為破壞了巖土內(nèi)部的應(yīng)力條件，為達到再平衡，從而導致軟弱結(jié)構(gòu)面上覆的巖土體沿滑床向下滑動。