大棚院子古滑坡復(fù)活過程及形成機(jī)制分析

■ 中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 李高勇 姚德華 王永國(guó) 景彥楠

1.前言

古滑坡的形成年代久遠(yuǎn)，受自然界及人為活動(dòng)改造等影響，滑坡發(fā)生前后的許多滑坡地質(zhì)現(xiàn)象和特征往往遭到破壞甚至消失，導(dǎo)致古滑坡難以辨識(shí)[1]-[3]。因此，古滑坡復(fù)活問題是公路等線型工程建設(shè)過程中不可忽視的不良地質(zhì)問題[4]-[8],大棚院子滑坡已嚴(yán)重威脅周邊居民和在建公路工程的安全。本文以該滑坡為研究對(duì)象，對(duì)其工程地質(zhì)特征和演化機(jī)制進(jìn)行研究，探討古滑坡的判別分析方法和勘察措施，對(duì)該地區(qū)公路等工程的邊坡維護(hù)、滑坡治理以及選線和設(shè)計(jì)具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。

2.滑坡區(qū)工程地質(zhì)環(huán)境

滑坡區(qū)位于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ級(jí)）重慶臺(tái)坳（Ⅱ級(jí)），位于自貢臺(tái)凹，大石堡向斜核部，為傾角平緩的寬緩褶皺，一般兩翼對(duì)稱，地層傾角1°～7°，滑坡區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。

滑坡區(qū)分布地層主要為第四系和侏羅系上統(tǒng)遂寧組，具體分為：

（1）第四系全新統(tǒng)崩坡積層（Q4col+dl），坡體表部普遍發(fā)育，主要以塊石土為主，厚2.0m～9.2m，其結(jié)構(gòu)松散，塊石塊徑1.5m～2.0m，含量約55%，有架空現(xiàn)象，泥巖碎屑及黏性土充填。

（2）古滑坡堆積層（Q4del），分布于崩坡積層以下基巖以上、紫紅色，稍濕～飽和，主要由泥巖組成，裂隙極發(fā)育，巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)，其層理仍清晰可辨，產(chǎn)狀起伏變化，整體呈反傾狀，傾角5°～12°不等，含泥質(zhì)條帶，局部夾有粉質(zhì)黏土夾層。該層主要由泥巖經(jīng)過前期滑坡錯(cuò)動(dòng)、擠壓形成。

（3）坡洪積層（Q4dl+pl），主要發(fā)育于溝谷和滑坡坡腳前緣緩坡地表，厚度為7.8m～11.2m不等，具有水平層理，巖性主要為粉質(zhì)黏土，夾少量碎石，呈紅褐色，部分為淤泥質(zhì)土，顏色為黃褐色～灰褐色，結(jié)構(gòu)松散，軟塑～可塑狀態(tài)，遇水易軟化。

（4）遂寧組（J3s），呈紫紅色、磚紅色，大部分為薄～中厚層泥巖，少部分為泥巖與砂巖互層，巖層產(chǎn)狀近水平，產(chǎn)狀356°∠1°。強(qiáng)風(fēng)化層較破碎，巖芯呈塊狀、短柱狀，巖質(zhì)軟，厚度0.4m～4.1m。中風(fēng)化巖體較完整，節(jié)理裂隙不甚發(fā)育。

滑坡區(qū)現(xiàn)狀呈圈椅狀基座地形，總體地勢(shì)東高西低，滑坡中部為寬緩平臺(tái)，高程415m～425m，坡腳地形較平緩，前緣為西南ü東北向延伸的溝道地形，為該區(qū)地形最低點(diǎn)，高程約390m，溝道內(nèi)發(fā)育有一條溪流，常年有水，流向?yàn)闁|北方向。坡體后緣為陡坎地形，由巨厚層砂巖構(gòu)成，高程445m～460m，陡坎高度約10m。坡體小里程側(cè)（東北側(cè)）和大里程側(cè)（西南側(cè)）均為沖溝地形，小里程沖溝寬度50m～100m，切割深度10m～30m，大里程沖溝寬度100m～200m，切割深度30m～50m。（圖1）

圖1 滑坡工程地質(zhì)平面圖

3.滑坡變形破壞特征

擬建公路沿坡體前緣通過，該段為挖方路基，兩級(jí)邊坡，設(shè)計(jì)路面高程為396.96m～400.37m，中心開挖深度0.7m～15.8m。該段路基于2017年2月開始施工，至2017年11月二級(jí)邊坡已全面開挖到位，左幅路基一級(jí)邊坡開挖深度3m～4m，剩余6m～7m未開挖；右幅路基開挖深度比左幅路基深2m～3m，形成一個(gè)2m～3m臺(tái)階，剩余3m～4m未開挖。由于公路路塹開挖，坡體前緣形成高10m～15m人工邊坡，邊坡坡率1:1～1:1.25。2018年5月受持續(xù)降雨影響，坡體變形破壞加劇，產(chǎn)生整體滑動(dòng)破壞。新產(chǎn)生的滑坡橫向?qū)挾燃s300m，縱向長(zhǎng)度約220m，滑坡體后緣較窄，前緣逐漸變寬，面積約3.90×104m2，滑體平均厚度約16.2m，體積約63.18×104m3，滑坡主滑方向約315°?；录舫隹谖挥谟曳坊蹆?nèi)，高程約400m。（圖2）

滑坡主要表現(xiàn)為后緣拉裂和前緣鼓脹變形，坡體上建構(gòu)筑物產(chǎn)生裂縫。坡體后緣距陡坎8m～10m處發(fā)育一條縱向?qū)挻罅芽p，在緩坡平臺(tái)范圍與后緣陡坎平行，并向兩側(cè)溝道延伸，長(zhǎng)約200m，裂縫寬度1m～3m，可見深度一般為0.2m～2.0m?；吕堰^程伴有錯(cuò)動(dòng)特征，形成高0.5m～2.0m的反向錯(cuò)臺(tái)。坡體內(nèi)裂縫發(fā)育眾多，經(jīng)調(diào)查測(cè)繪發(fā)現(xiàn)，路塹坡頂處距臨空面10m范圍內(nèi)裂縫發(fā)育密度最大。從裂縫內(nèi)土體的顏色、干濕程度及植物、菌類發(fā)育情況來(lái)看，該部位部分裂縫產(chǎn)生于此次坡體滑坡之前，有新老裂縫繼承性發(fā)育特征。右幅路基基槽內(nèi)產(chǎn)生多處鼓脹變形，隆起高度5cm～30cm，并伴有泉眼出露（圖1中S-1、S-2、S-6）。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)挖探發(fā)現(xiàn)滑面主要由粉質(zhì)黏土和泥巖碎屑物構(gòu)成，具搓揉、擠壓現(xiàn)象，并伴有鏡面、擦痕特征。（圖2）

4.滑坡演化過程及機(jī)制分析

4.1 古滑坡的確定

通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、鉆探及觀察本段路基開挖揭露的地層情況，發(fā)現(xiàn)坡體表部崩坡積土層以下分布有碎裂巖體，具有如下特征：①該層巖性為泥巖，呈強(qiáng)風(fēng)化狀，但未風(fēng)化成土，巖層層理仍清晰可見，產(chǎn)狀與穩(wěn)定基巖差異較大，且有起伏；②巖體結(jié)構(gòu)較為破碎，開挖的坡面上巖體呈碎裂結(jié)構(gòu)；③該層巖體中夾有粉質(zhì)黏土夾層及泥質(zhì)條帶，與穩(wěn)定基巖接觸面有鏡面、擦痕跡象；④該層鉆進(jìn)過程中有明顯漏水現(xiàn)象，且其巖芯十分破碎，多呈碎塊狀～短柱狀；⑤坡體前緣有串珠狀泉水及滲水點(diǎn)出露（圖1中S-3、S-4、S-5），據(jù)調(diào)查，這幾處泉眼存在時(shí)間久遠(yuǎn)、常年有水。因此，可以判定該層為古滑坡形成的碎裂巖體。

4.2 滑坡演化過程及機(jī)制

古滑坡后壁清晰，東北側(cè)和西南側(cè)以兩處沖溝為界，前緣運(yùn)動(dòng)方向以溪溝為界，古滑坡主滑方向大致垂直前緣溝道，約315°。兩側(cè)沖溝及坡腳前緣溪溝切割使坡體三面臨空，兩處側(cè)溝的持續(xù)溯源侵蝕和前緣溪溝不斷掏蝕搬運(yùn)，為古滑坡的運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了空間條件。古滑坡滑動(dòng)后坡體達(dá)到暫時(shí)的平衡狀態(tài)，其剪出口下方經(jīng)歷了一段時(shí)間的穩(wěn)定沉積過程，形成12m～14m厚的坡洪積層。

該段路基開挖后，路塹邊坡產(chǎn)生持續(xù)蠕動(dòng)變形，路基邊坡開挖線及用地紅線樁相對(duì)路基施工初期均產(chǎn)生較大橫向位移，最大值為4.49m。2018年5月初，右幅路基向下開挖至高程400m左右，受暴雨影響，坡體產(chǎn)生大規(guī)模整體滑動(dòng)破壞，根據(jù)滑坡后緣裂縫測(cè)量結(jié)果，滑動(dòng)拉裂距離最大可達(dá)3m。古滑坡復(fù)活后新產(chǎn)生的滑坡體大部分追溯了古滑坡原有的邊界，前緣剪出段落位于古滑坡碎裂巖中，具有反翹現(xiàn)象。根據(jù)變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，整體滑動(dòng)破壞產(chǎn)生后，滑體仍在持續(xù)變形，路塹邊坡部位位移最大，變形既有指向臨空面的水平位移，也有下沉位移，速率2mm/d～5mm/d。坡體變形破壞首先由路塹邊坡開始，最終受暴雨影響傳遞至整個(gè)坡體，滑后坡體變形也以路塹邊坡的變形最為顯著，表明滑坡類型為牽引式滑坡。坡體變形發(fā)展過程中，主要受古滑坡既有滑面的控制，滑動(dòng)破壞是坡體內(nèi)剪切蠕變逐漸累積的結(jié)果，其變形機(jī)制為蠕滑ü拉裂。

4.3 成因分析

（1）控制因素

產(chǎn)生滑動(dòng)破壞必須具備良好的臨空條件，為滑坡運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)轉(zhuǎn)移提供空間。坡體中部緩坡平臺(tái)與坡體前緣溝道高差可達(dá)40m，溝道內(nèi)的溪流對(duì)坡腳具有長(zhǎng)期的沖刷侵蝕作用。坡體兩側(cè)沖溝的切割導(dǎo)致坡體三面臨空，為坡體滑動(dòng)創(chuàng)造了良好的空間條件。

（2）決定因素

古滑坡的先期滑動(dòng)破壞導(dǎo)致坡體松動(dòng)破壞及擠壓變形，形成滑帶，并于滑帶以上形成古滑坡碎裂巖體。坡體基巖為侏羅系遂寧組泥巖及砂巖，泥巖巖質(zhì)較軟，風(fēng)化快，砂巖巖質(zhì)相對(duì)較硬，風(fēng)化相對(duì)較慢，因而在砂巖及泥巖的組合部位易形成差異風(fēng)化，下部泥巖風(fēng)化掏蝕后，砂巖底部形成凹陷或空腔，受裂隙組合切割影響及重力作用易產(chǎn)生崩塌、掉塊，長(zhǎng)年累月形成了坡體中部緩坡平臺(tái)表層的崩坡積層。

崩坡積層及古滑坡碎裂巖體結(jié)構(gòu)較松散，有利于雨水下滲，而下伏的泥巖不透水，雨水下滲至基巖面后只能沿基巖面向坡體下部轉(zhuǎn)移。因此，滑帶附近的巖土體易遭受地下水的浸泡軟化作用，形成軟弱帶。由此可以看出，滑床、滑帶和滑體的巖性為滑坡的產(chǎn)生提供了物質(zhì)組成條件。

（3）觸發(fā)因素

首要因素為本段公路施工開挖，其對(duì)滑坡的影響體現(xiàn)為如下兩個(gè)方面：①公路修建過程對(duì)坡體前緣的切割具有卸載作用，路塹邊坡受卸荷效應(yīng)首先產(chǎn)生變形，隨著逐漸向下開挖土體，坡體臨空高度不斷增大，卸荷變形累計(jì)到一定程度后開始產(chǎn)生破壞；②路基開挖過程中，施工機(jī)械及車輛對(duì)巖土體反復(fù)碾壓，可導(dǎo)致開挖面以下在一定深度范圍內(nèi)巖土體產(chǎn)生壓密效應(yīng)，當(dāng)開挖面接近地下水面時(shí)，可引起地下水滲流不暢，進(jìn)而導(dǎo)致坡體內(nèi)地下水位升高，從而加劇坡體失穩(wěn)進(jìn)程。

其次是集中降雨，水是滑坡最重要的誘發(fā)因素，其補(bǔ)給方式主要是大氣降水[9]，區(qū)內(nèi)多年平均降水量1000mm～1200mm，降雨集中在5月～9月，占全年降水量的65%以上。集中降水導(dǎo)致地表水大量入滲，地下水水位抬升，可快速降低滑帶土的抗剪強(qiáng)度，提高滑體容重，產(chǎn)生動(dòng)水壓力等，從而加大坡體下滑力。當(dāng)下滑力大于抗滑力時(shí)，坡體產(chǎn)生滑動(dòng)?；聟^(qū)2018年5月22日凌晨1點(diǎn)左右開始連續(xù)降雨長(zhǎng)達(dá)11小時(shí)左右，降雨量達(dá)大暴雨級(jí)別，當(dāng)?shù)貧庀缶謫?dòng)了突發(fā)氣象災(zāi)害（暴雨）Ⅲ級(jí)應(yīng)急響應(yīng)。當(dāng)日，坡體滑動(dòng)變形破壞險(xiǎn)情緊隨降雨而至，表明本次降雨是坡體產(chǎn)生滑動(dòng)變性破壞的重要誘發(fā)因素。

5.結(jié)論

（1）古滑坡具有較強(qiáng)的隱蔽性，一旦復(fù)活形成地質(zhì)災(zāi)害，就會(huì)危及人類生命財(cái)產(chǎn)安全，同時(shí)也對(duì)工程危害重大，造成工期延誤、投資增加等情況的發(fā)生。在工程建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)重視地質(zhì)工作，加大前期投入，盡可能事先查明古滑坡情況，強(qiáng)化地質(zhì)選線工作，以避免古滑坡復(fù)活造成的損失。

（2）該滑坡類型為牽引式滑坡，其形成機(jī)制為蠕滑ü拉裂。三面臨空+坡腳常年侵蝕作用是古滑坡形成及復(fù)活的控制性因素，特定的物質(zhì)結(jié)構(gòu)組成是古滑坡復(fù)活的決定性因素，而集中降雨及人類工程活動(dòng)是古滑坡復(fù)活的重要誘因。在西南山區(qū)，對(duì)具有相似地質(zhì)環(huán)境條件的同類工程，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)隱患排查。