青海西寧大通縣韓家山泥巖質(zhì)多級旋轉(zhuǎn)型滑坡形成機制

唐書君，徐 峰，李佳資

(青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局，青海 西寧 810000)

對于整個的西寧盆地而言，大通縣韓家山區(qū)域呈現(xiàn)相對突顯的滑坡風(fēng)險性。在目前看來，該區(qū)域累積已達超出30處的規(guī)模較大滑坡現(xiàn)象[1]。這主要是由于，當(dāng)?shù)氐乇砀采w著層次較厚的泥巖質(zhì)土層，因而很可能會誘發(fā)多級旋轉(zhuǎn)型的特殊滑坡現(xiàn)象。與此同時，誘發(fā)旋轉(zhuǎn)型滑坡的重要根源還應(yīng)當(dāng)包含水理性質(zhì)、巖層固有的物質(zhì)成分、巖層應(yīng)變特征與應(yīng)力性質(zhì)等各項相關(guān)要素。通過全面探析滑坡的根源所在，進而歸納出可供選擇的滑坡防控措施，此項舉措體現(xiàn)為顯著的必要性。

1 泥巖滑坡主要表現(xiàn)

1.1 當(dāng)?shù)氐幕碌刭|(zhì)環(huán)境

大通縣整體上處在盆地的特殊區(qū)域，該區(qū)域緊鄰祁連山脈以及高原腹地。同時，盆地中心穿過湟水河，該河流構(gòu)成了最關(guān)鍵的盆地水系。從滑坡占據(jù)的當(dāng)?shù)匚恢脕砜?，滑坡地質(zhì)整體上處于下游的川河右側(cè)岸邊位置，同時也包含了湟水河的某些支流部位[2]。由此可見，該滑坡地質(zhì)本身位于低山丘陵的剝蝕與侵蝕地帶，其中包含400 m左右的最大高差并且呈現(xiàn)3 000 m的平均海拔。從坡體本身的角度來講，該區(qū)域具有30(°)的坡體角度與300 m的傾斜坡體長度。

長期以來，當(dāng)?shù)赜捎谑艿较虑泻恿鹘o其帶來的緩慢侵蝕與影響，因而表現(xiàn)為河谷發(fā)育的顯著傾向。經(jīng)過地質(zhì)探測可知，斜坡巖層包含了次生性的黃土堆積物與崩塌物，此外還含有較高比例的復(fù)合型石膏與泥巖地質(zhì)。通過分析當(dāng)?shù)毓逃械墓こ绦再|(zhì)，可見工程地質(zhì)主要包含了大孔隙的疏松黃土以及濕陷性較強的粉土地質(zhì)，此外還包含大約200 m厚度的復(fù)合型泥巖。對于某些局部區(qū)域而言，其已經(jīng)能夠達到超出50 m的局部泥巖厚度。

能夠引發(fā)當(dāng)?shù)鼗碌亩鄶?shù)滑體都具備顯著的復(fù)合性，此種類型的滑體通常來講應(yīng)當(dāng)包含軟弱層與其他種類的泥巖石膏層。由于受到巖層與水體之間的耦合作用，因此將會形成多級的力學(xué)滑動面。在此前提下，為了在根源上消除軟弱層以及泥巖賴以存在的特殊發(fā)育環(huán)境，那么應(yīng)當(dāng)格外關(guān)注當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的泥巖水敏特性，巖層發(fā)育類型與其他有關(guān)要素[3]。除此以外，剖析泥巖地質(zhì)還要著眼于沉積類型、地層沉積環(huán)境與沉積成因，從而緊密結(jié)合現(xiàn)存的地質(zhì)背景加以綜合性的剖析。

截至目前，當(dāng)?shù)厝匀淮嬖谳^高比例的次級滑坡體，上述滑坡體呈現(xiàn)緩慢性的變形與蠕動趨勢。例如在上世紀(jì)末，位于南側(cè)山脈的特殊位置曾經(jīng)表現(xiàn)為規(guī)模較小的滑坡體滑動現(xiàn)象。到了2003年，該區(qū)域中部以及前部的滑坡體就呈現(xiàn)了1 cm左右寬度以及200 m左右長度的巖層裂隙。通過觀察前側(cè)的滑坡體，可見斷續(xù)分布狀態(tài)下的很多滑坡體已經(jīng)出現(xiàn)了較多的出水點，以至于周邊某些民宅建筑物也呈現(xiàn)了裂隙狀。

進入2007年以后，該區(qū)域再次呈現(xiàn)突顯的變形與滑坡現(xiàn)象，該滑坡具有較長的延伸長度。在雨季到來時，處于右側(cè)擴展?fàn)顟B(tài)的變形滑坡呈現(xiàn)了突顯的局部滑動，直至達到300 m的后側(cè)裂隙長度。對于次級的前緣滑坡體進行全方位的深入剖析，可見上述的多級滑坡體呈現(xiàn)較為明顯的次序性。依照測試與推斷得出的有關(guān)結(jié)論，可見沉積狀態(tài)的粉土層構(gòu)成了其中突顯的滑坡災(zāi)害根源。這是因為，粉土層固有的土層硬度較小，因此相比較易受到水體侵蝕[4]。

1.2 泥巖滑動帶的地質(zhì)發(fā)育特征

不同種類的滑動帶都具備各異的地質(zhì)特征，因此有必要深入剖析泥巖滑動背后隱藏的深層次地質(zhì)發(fā)育原因。通過運用地質(zhì)探測以及量化剖析的手段，工程地質(zhì)學(xué)家已經(jīng)能夠探明該區(qū)域最為顯著的滑動帶基本特征。具體而言，該區(qū)域包含的泥巖滑動帶呈現(xiàn)清晰的流體碎屑邊界，在近些年以來呈現(xiàn)逐漸清晰的趨向，同時也具備了更為顯著的粘滯性[5]。對于平行推進以及旋轉(zhuǎn)型的兩種滑坡體來講，滑坡體通常都會局限于內(nèi)部的較小應(yīng)變范圍。與此同時，滑坡地帶周邊聚集了較多的連續(xù)性或者漸進性變形物體，因而呈現(xiàn)韌性較強的滑動帶特征[6]。該區(qū)域近些年以來還陸續(xù)呈現(xiàn)了較多的陡崖滑坡崩塌的現(xiàn)象，其中最為突顯的根源就在于脆性破壞以及土層原有的濕度增大，對此可以觀察到清晰度較高的坡體滑動面。

經(jīng)由綜合性的對比可見，滑動面主要來源于坡體崩塌以及其他類型的當(dāng)?shù)鼗卢F(xiàn)象。對于整個滑體的內(nèi)部來講，滑動面通常都會表現(xiàn)為顯著的運動過程以及啟動過程，其中最為突顯的根源就在于沉積作用帶來的斜坡地形影響。通過運用連續(xù)性的鉆孔取芯操作，觀察可見厚度相對較小的坡體滑動帶，上述地帶處于兩級滑面的中部特殊位置上，整體上不會超出12 m的厚度。對于新近形成的當(dāng)?shù)啬鄮r而言，關(guān)鍵在于探析其中的泥巖基本結(jié)構(gòu)?？睖y人員依照從坡頂至坡底的基本探測次序，可見石膏物質(zhì)與泥巖物質(zhì)呈現(xiàn)不均勻的混合狀態(tài)，同時也表現(xiàn)為顯著的破碎狀。在探測孔的內(nèi)部，經(jīng)常能夠觀察到緩慢滑動的泥巖。

除此以外，經(jīng)過全方位的當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)探測，還可以觀測到光潔并且平整的泥巖表層，其中棕紅色的特殊泥巖物質(zhì)占據(jù)了較高比例。然而不應(yīng)忽視，棕紅色泥巖即便呈現(xiàn)了相對光滑的表層，但是經(jīng)過深入觀察卻能夠察覺到其中包含了嚴(yán)重的巖層劈裂狀態(tài)并且暴露了較多的巖層表面擦痕[7]。同時，該巖層總體上表現(xiàn)為松散狀的巖層基本結(jié)構(gòu)，其中還填充了相對較多的次生性石膏脈絡(luò)。探究其中根源，應(yīng)當(dāng)在于滑坡帶的深部仍然保留了較多的原有滑坡殘留物，并非應(yīng)當(dāng)一概將其歸入新生滑坡的范圍內(nèi)。相比于新生的滑坡，某些次生滑坡體現(xiàn)為更加顯著的危害性。這是因為，次生滑坡具有更強的隱蔽性，以至于不易被及時察覺，直到表現(xiàn)為突發(fā)事故。

通過探測當(dāng)?shù)氐牡叵滤?，可見地下水主要埋藏于地表以下?0 m左右深度范疇，其中較多的地下水集中于15 m的深度區(qū)域。由于受到地下水聚集引發(fā)的影響，因此當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)松散性較強的坡體基本結(jié)構(gòu)。在此前提下，泥漿就會緩慢滲出巖層，并且存在較高比例的孔隙與巖層溶蝕。針對鉆探巖芯如果將其向上進行拔起操作，那么可見塑性狀態(tài)的巖芯基本形狀。由此可以證實，由于受到較快的巖層鉆探影響，那么泥巖本身將會顯著增大原有的吸附性特征，進而造成了巖層吸力的全面增強。

2 滑坡形成的基本機制

在青海西寧地區(qū)，截至目前仍然表現(xiàn)為顯著的滑坡地質(zhì)風(fēng)險。相比而言，大通縣韓家山具備相對顯著的滑坡災(zāi)害隱患。泥巖質(zhì)多級旋轉(zhuǎn)型滑坡本身具備突顯的地質(zhì)災(zāi)害性與威脅性，這是由于此類滑坡很可能引發(fā)與之有關(guān)的其他突發(fā)性地質(zhì)現(xiàn)象，例如泥石流等現(xiàn)象。同時，泥巖質(zhì)多級旋轉(zhuǎn)型滑坡一旦產(chǎn)生，則會波及到相對較廣的周邊區(qū)域，并且在瞬間引發(fā)了較大的傷害性[8]。

因此可見，關(guān)于上述典型性較強的滑坡現(xiàn)象就要致力于探尋其中的滑坡產(chǎn)生根源，確保能夠借助定量測量以及定性判斷等手段來全面獲取與之有關(guān)的滑坡力學(xué)特征。此外，技術(shù)人員針對當(dāng)?shù)氐奶厥饣卢F(xiàn)象還需探尋其中涉及到的土壤水理性質(zhì)、巖層以及滑坡體固有的某些特質(zhì)等。通過運用綜合性的應(yīng)變與應(yīng)力測試手段，應(yīng)當(dāng)能夠據(jù)此判定當(dāng)?shù)毓逃械膸r層化學(xué)特征與物理特征，據(jù)此歸納出滑動性的多級剪切面基本性質(zhì)。經(jīng)過上述的綜合歸納與滑坡機理剖析，可得如下的滑坡原理結(jié)論：

首先，當(dāng)?shù)啬鄮r整體含有較高比例的粘性顆粒，因此造成了相對較高的粘滯性與水分敏感性特征。在多數(shù)情形下，當(dāng)?shù)啬鄮r都能夠達到25%或者更高的飽和吸水率(對于干燥泥巖來講)[9]。此外，某些泥巖甚至還會超出40%的吸水率程度。經(jīng)過剪切力測試可以得知，泥巖土層總體上表現(xiàn)為應(yīng)變軟化的趨勢。多數(shù)泥巖地層在急劇減少固有強度的情形下，與之有關(guān)的含水率也會隨之而呈現(xiàn)遞增狀態(tài)。由于受到較高的滑動速度影響，強度較高的吸引力就會在泥巖縫隙的內(nèi)部產(chǎn)生。

其次，當(dāng)?shù)毓逃械牡貙淤|(zhì)地呈現(xiàn)較為顯著的均質(zhì)性特征。這主要是因為，滑體本身沒有附帶較軟的特殊地層，因此僅限于石膏與紅色泥巖共同構(gòu)成的單一層理特征。通常情形下，此類滑體粒徑都不會超出0.2 mm，并且呈現(xiàn)碎屑的形態(tài)。與此同時，當(dāng)?shù)啬鄮r整體可達10%左右的碳酸鈣比例以及30%左右的粘土礦物比例。通過剖析巖體內(nèi)部，觀察可得其中包含了體積各異并且形態(tài)各異的石膏結(jié)核。

再次，受到旋轉(zhuǎn)變形的強烈影響，當(dāng)?shù)睾芏嗟哪鄮r滑體將會傾向于多級滑動，并且表現(xiàn)為漸進性的巖土體破壞現(xiàn)象。對于附近的滑床部位而言，其主要受到側(cè)向性的斜坡河流長期侵蝕。在此前提下，受到漸進性的巖土體破壞影響，旋轉(zhuǎn)型的多級滑坡就會因此而逐漸形成。

3 治理措施

1) 明確滑坡形成的根源

對于某些軟弱的特殊滑坡地質(zhì)來講，軟弱層面通常都會呈現(xiàn)較強的滑動性特征。然而實質(zhì)上，上述的旋轉(zhuǎn)型滑坡較多都局限于可以滑動的單一巖層表面。與此同時，由于受到強度較高的孔隙水給當(dāng)?shù)貛r層帶來影響，那么處于液化狀態(tài)中的某些滑坡體就會呈現(xiàn)多個現(xiàn)有的滑動表面，從而不再局限于單一滑動面，此種狀態(tài)下將會誕生多級旋轉(zhuǎn)型的特殊滑坡物質(zhì)[10]。經(jīng)過全面分析韓家山地帶的滑坡體，判斷可見該區(qū)域主要涉及到較高比例的泥巖石膏物質(zhì)，上述物質(zhì)構(gòu)成了紅色的滑坡體夾層。由此可以推斷，該滑坡體并非體現(xiàn)規(guī)則性較強的層理特征，對此也可以將其視作某種均勻度較高的地層。

現(xiàn)階段在較多的學(xué)者看來，質(zhì)地較為均勻的粘土體通常都不會超出42的塑性指數(shù)，并且不會超出20%的粘性顆粒含量。與此同時，對于其中的摩擦角如果進行相應(yīng)的分析，那么通常將會觀察到砂粒控制下的較小殘余變化度。此外，針對此類的粘土體如果經(jīng)由環(huán)形剪切的有關(guān)測試，則能夠判斷出剪切應(yīng)力給當(dāng)?shù)貛r層帶來的緩慢性與長期性影響[11]。通常情形下，當(dāng)?shù)貛r土體一旦超出了50%的粘粒總量，則能夠?qū)⑵湟曌髡惩恋募兇獾V物。通過運用上述的分析視角與觀察視角，應(yīng)當(dāng)能大體判斷出相差較大的粘土物質(zhì)參與強度以及峰值強度，進而確保其符合定向排列的基本特征，同時將其限定于10(°)或者更小的有效摩擦角。

2) 有效治理粘土滑坡體與其他類型的滑坡體

粘土以及其他滑坡體由于頻繁受到滑動剪切引發(fā)的影響，則會呈現(xiàn)顯著的旋轉(zhuǎn)破壞，上述破壞作用主要在于巖土體的緩慢變形。從幾何樣態(tài)的角度來講，多種多樣的泥巖物質(zhì)很可能共同構(gòu)成了完整的滑動面。與此同時，關(guān)于旋轉(zhuǎn)狀的多級滑坡體還要深入探測與之有關(guān)的應(yīng)力狀態(tài)，其中包含了坡體中部、頂部以及底部的不同應(yīng)力分布。在多數(shù)情形下，斜坡底部將會接近最高比例的剪切應(yīng)力，其次為坡體中部。同時，最小主應(yīng)力將會呈現(xiàn)大體水平的方向。從庫倫摩爾的基本定理出發(fā)予以分析，可見第一主應(yīng)力以及破裂滑動的巖層很可能呈現(xiàn)45(°)左右的夾角。在此前提下，通過推測當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的應(yīng)力場，應(yīng)當(dāng)能夠?qū)⒒麦w控制于20(°)以內(nèi)的摩擦角，據(jù)此能夠推測出整體上的滑坡體基本形態(tài)。

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，韓家山地區(qū)之所以會呈現(xiàn)不同層次的多個滑面，其中根源在于漸進性的巖土體影響。巖土體在長期性的地質(zhì)累積作用下就會出現(xiàn)相應(yīng)的形變，并且呈現(xiàn)了剪切應(yīng)力的逐漸增大。伴隨滑動面的潛在性發(fā)展，與之有關(guān)的剪切應(yīng)力也將逐漸呈現(xiàn)某些相應(yīng)的改變。針對處于不同方位的滑動面而言，其中涉及到的殘余強度也會存在特定的差異性。因此在很多的情形下，滑動面本身帶有較高比例的變形量以及殘留應(yīng)力[12]。由此可見，第1層級的滑坡體通常都會產(chǎn)生于坡腳的特殊位置，這是由于坡腳位置通常具備較為明顯的體積收縮、巖層軟化以及巖層變形的特征。

4 結(jié) 語

經(jīng)過分析可見，青海西寧的大通縣韓家山存在較高的地質(zhì)滑坡隱患，其中較為典型的滑坡現(xiàn)象就在于泥巖質(zhì)多級旋轉(zhuǎn)型滑坡。探析其中的滑坡形成機理，主要應(yīng)當(dāng)包含當(dāng)?shù)厣襟w存在均質(zhì)性的軟弱地層，其中還夾雜紅色泥巖等復(fù)雜性的物質(zhì)。由于受到較高含水率的影響，因此泥巖將會急劇降低其原有的強度。在快速滑動的滑體驅(qū)動下，強大吸引力將會出現(xiàn)在土體顆粒的內(nèi)部。針對上述的特殊滑坡產(chǎn)生機理應(yīng)當(dāng)予以全方位的明確，據(jù)此給出因地制宜的滑坡防控措施，最終將當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有的滑坡地質(zhì)隱患控制于最小程度。