四川巴中市紅層地區(qū)滑坡發(fā)育特征與防范措施

曹先康，溫 智，陳海蘭

(巴中市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，四川 巴中 636000)

0 引言

紅層是巴中市廣泛分布的一類滑坡高發(fā)易滑巖層，以砂巖、泥巖、頁巖為主，覆蓋全市約80%的區(qū)域。紅層發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害以滑坡居多，是巴中市最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型。據(jù)統(tǒng)計，2010～2017年巴中市共發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情1 432起，其中滑坡1 280起，而紅層地區(qū)滑坡1 178起，62起大型、特大型滑坡均位于紅層區(qū)域，172起中型滑坡中紅層區(qū)域占158起，紅層地區(qū)滑坡共造成直接財產(chǎn)損失達(dá)11億余萬元。因此，研究巴中市紅層地區(qū)滑坡發(fā)育特征與防范措施，對于指導(dǎo)基層管理人員防災(zāi)減災(zāi)工作，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 巴中市紅層地質(zhì)環(huán)境特征分析

1.1 軟巖易風(fēng)化軟化

紅層中的泥巖、頁巖為軟巖，抗壓強(qiáng)度低，滲透性極弱，常常作為隔水層，具有吸水膨脹、失水收縮特性。軟巖的風(fēng)化剝落物或破碎結(jié)構(gòu)巖體在吸水、失水過程中循環(huán)脹縮而逐漸分解變細(xì)形成粉質(zhì)黏土或黏土。粉質(zhì)黏土或黏土具有極強(qiáng)的遇水軟化特性，尤其是當(dāng)飽和的土體發(fā)生變形后，滑帶抗剪強(qiáng)度會迅速衰減，據(jù)有關(guān)紅層土層室內(nèi)試驗(yàn)研究資料顯示[1]，其飽和殘余抗剪強(qiáng)度隨著變形的增加會逐漸趨于零，即當(dāng)土體產(chǎn)生一定程度的變形后，飽和的滑帶土?xí)饾u演變成軟塑至流塑狀態(tài)，滑帶土抗滑移能力大幅下降。

1.2 淺表層干、濕交替頻繁

紅層砂巖、泥巖、頁巖通常以互層形式出現(xiàn)，泥巖、頁巖具有相對較好的隔水作用，基覆界面和基巖裂隙中地下水通常以上層滯水的形式存在，穩(wěn)定地下水的補(bǔ)給量很有限，其水位高低往往受地表水的下滲量控制，同時巴中市雨量豐富但降雨時段集中，因而淺表層水位波動劇烈，干濕交替頻繁。

1.3 軟弱層帶、泥化夾層普遍發(fā)育

斜坡上的土體通常較薄且松散，雨水很容易穿越土層、下滲至基覆界面并沿著基覆界面附近緩緩排出，基覆界面附近巖土干濕交替作用頻繁；同時雨水的下滲作用下，細(xì)小顆粒易被攜帶并在基覆界面富集。平緩低洼區(qū)域基覆界面附近上層滯水難以迅速排出，在基覆界面至地下水水位之間的土層能得到充分的浸泡和軟化，長期演變后基覆界面附近易形成較厚的軟弱帶。

受構(gòu)造作用和干濕交替作用等綜合影響，砂泥巖、砂頁巖交界面附近泥化夾層普遍發(fā)育。構(gòu)造擠壓作用下，砂泥巖、砂頁巖接觸面附近常常形成厚度不等的層間剪切帶[2]；構(gòu)造作用及卸荷作用下，巖體沿層間剪切帶發(fā)生順層剪切位移，并生成豎向或近垂直于巖層層面的構(gòu)造裂隙，巖體的完整性受到破壞[3]；地表水和地下水沿著構(gòu)造裂隙滲入后，在干濕交替作用下，層間剪切帶風(fēng)化加劇，逐漸軟化、泥化，形成軟弱泥化夾層。

2 紅層地區(qū)滑坡分布規(guī)律與發(fā)育特征

巴中市紅層地區(qū)滑坡主要分三類：第一類為廣泛發(fā)育的小型淺表層土質(zhì)滑坡；其它兩類分別為深厚層土質(zhì)滑坡和緩傾順層巖質(zhì)滑坡，數(shù)量相對較少，三類滑坡發(fā)育數(shù)量統(tǒng)計情況見表1。

表1 三類滑坡發(fā)育情況統(tǒng)計

2.1 淺表層土質(zhì)滑坡

紅層巖土多以殘坡積、崩坡積方式堆積形成厚度相對較薄的土層，其厚度通常在2～6 m，廣泛分布于斜坡和小型臺階之上。土層較薄主要有三方面的原因：一是由于巴中市雨量豐富，且降雨時段集中，坡面易形成沖刷水流；二是土體結(jié)構(gòu)松散，形成過程中不具備固結(jié)壓密的條件，雨水容易下滲，土體顆粒在積累過程中易達(dá)到滑坡啟動臨界平衡條件；三是由于土層本身易軟化的性質(zhì)，常常會發(fā)生小型溜滑，即使是平緩臺階上的土體，也不乏發(fā)生因滑移變形而引起房屋開裂的現(xiàn)象?？傮w上來看，淺表層土層具有對降雨雨量的高度敏感性[4-7]，天然狀態(tài)下一般處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，強(qiáng)降雨條件下則很容易發(fā)生滑移變形，具有體積小、數(shù)量多、密度大、易啟動、時空分布不均勻的特點(diǎn)，典型滑坡照片見圖1、圖2。

圖1 紅層典型淺表層土質(zhì)滑坡照片F(xiàn)ig.1 Typical shallow soil landslide

圖2 紅層典型淺表層土質(zhì)滑坡照片(前緣房屋垮塌)Fig.2 Typical shallow soil landslide (house collapse at the front of the landslide)

2.2 深厚層土質(zhì)滑坡

深厚土層一般分布于山間平臺、山前平緩坡腳以及古河道、古沖溝附近等地形平緩或低洼區(qū)域，土層厚度與周邊土體存在顯著差異，其形成方式及其環(huán)境特點(diǎn)主要有以下幾類：

一是前緣具有明顯臨空面的深厚土層，往往為古滑坡形成的堆積物，全風(fēng)化后演變成粉質(zhì)黏土或黏土，土層仍保持一定的似層狀性質(zhì)，規(guī)模較大，下伏基巖一般為隔水效果較好的泥巖。

二是位于河流階地與山前坡腳交界附近的深厚土層，物質(zhì)來源以小型溜滑和坡積堆積物為主，在長期的物質(zhì)積累過程中，逐漸形成平緩連續(xù)的過渡面，物質(zhì)較均勻，土體已處于自然休止?fàn)顟B(tài)，穩(wěn)定性較好且前緣不具備明顯的臨空面。

三是位于古沖溝、古河道以崩坡積物為主的深厚土層，土層雜亂無章、結(jié)構(gòu)松散，含數(shù)量不等的巨石、塊石等，底部軟弱帶較厚，往往摻雜一定厚度的淤泥，穩(wěn)定性通常較差，但此類型堆積物土層一般很少見。

如巴中市某在建工程滑坡(圖3～圖5)，滑坡縱向長約400 m，橫向?qū)捈s300 m，滑體平均厚度達(dá)22 m，最厚處達(dá)28.6 m?；聟^(qū)地形平緩，中部至前部有約長250 m、平均坡度僅為4°的大范圍平緩區(qū)，中后部有長約150 m、坡度約13°的稍陡區(qū)域。根據(jù)勘查資料，滑體具有明顯的分層性質(zhì)，上層為黃褐色粉質(zhì)黏土，下層為一灰綠色粉質(zhì)黏土，但黏性較上層高；同時，滑坡范圍基覆界面高程低于周圍相應(yīng)基覆界面高程，因而界面處易于富水。因工程建設(shè)場平需要將前緣坡腳大范圍土體挖除，開挖前雖已采取抗滑樁預(yù)支擋，但支擋設(shè)計時對整個斜坡穩(wěn)定性的估計不足，平緩的地形地貌容易造成斜坡穩(wěn)定性極好的假象，導(dǎo)致場平開挖后，前緣部分區(qū)域開始發(fā)生變形，但仍未引起建設(shè)單位注意，未能及時采取反壓措施，數(shù)月后引發(fā)斜坡向前整體滑移了20余米，抗滑樁被剪斷，支擋工程報廢。

圖3 某在建工程深厚層土質(zhì)滑坡全景照片F(xiàn)ig.3 Panoramic photo of deep layer of soil slope at the construction land

圖4 某在建工程深厚層土質(zhì)滑坡前緣照片F(xiàn)ig.4 The front of deep layer soil slop in the construction land

圖5 某在建工程深厚層土質(zhì)滑坡剖面圖Fig.5 Cross-section of deep soil landslide in a project under construction

深厚土層基覆界面處的軟弱層中，當(dāng)某處軟弱帶發(fā)生變形后，其抗剪強(qiáng)度迅速衰減，對周邊巖土的側(cè)限作用減弱，并逐漸向周邊發(fā)展，當(dāng)外界條件繼續(xù)惡化后，將引發(fā)大面積土體滑移。

2.3 緩傾順層巖質(zhì)滑坡

緩傾順層巖質(zhì)滑坡主要分布在寬緩隔檔式褶皺的兩翼，巖層傾角多處于12°～28°。從歷次巖質(zhì)滑坡發(fā)生的情況上看，其具有規(guī)模大、爆發(fā)強(qiáng)度劇烈、破壞性強(qiáng)、危害大以及滑坡征兆難以捕捉等特點(diǎn)。

紅層巖體結(jié)構(gòu)以厚層砂巖夾泥巖、厚層泥巖夾砂巖和砂泥巖互層三類為主，巖體整體較完整，具有較強(qiáng)能量積蓄能力，同時強(qiáng)降雨時往往伴隨著高水頭壓力，因此緩傾順層巖質(zhì)滑坡發(fā)生時一般具有啟程彈沖性和行程高速性的特點(diǎn)，滑坡體上房屋能瞬間被摧毀，而滑坡啟動能量積蓄過程中變形征兆不明顯或不易發(fā)現(xiàn)，是災(zāi)害防范與監(jiān)測的難點(diǎn)。

如巴州區(qū)棗林鎮(zhèn)漁江居委會田家壩順層基巖滑坡，滑坡縱向長約450 m，橫向?qū)捈s300 m，滑體平均厚度約15 m，屬大型基巖滑坡。滑坡區(qū)位于南陽背斜翼部，巖層傾角達(dá)22°，受河流沖刷影響，前緣早已形成一較好的臨空面，但因巖層傾向與河流流向呈55°斜交，右側(cè)山體對滑坡具有一定的斜向阻擋作用，因而山體長期以來滑坡尚能保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)。后期由于人類工程活動，尤其是高速公路建設(shè)對坡腳的高位切坡，斜坡穩(wěn)定性再度削弱。2011年“9·18”強(qiáng)降雨條件下，斜坡發(fā)生大面積山體滑移，變形最強(qiáng)烈區(qū)域向前滑移了近30 m，上下錯落高差達(dá)20 m，造成斜坡中部一磚房拉裂倒塌，后緣磚廠倒塌，前緣大量民房損壞，已有高速公路工程建設(shè)成果報廢。

3 紅層地區(qū)滑坡防范措施

3.1 重視水的作用，強(qiáng)化排水措施

滑坡歷來就有“十滑九水”之說，水對滑坡的作用無疑是至關(guān)重要的。因此，合理疏導(dǎo)坡體匯水是紅層地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治應(yīng)首要考慮的重要措施[8]，尤其是對位于低洼、平緩開闊區(qū)域或平緩臺階上的因自然因素引發(fā)的滑坡隱患點(diǎn)，做好排水措施往往就能達(dá)到穩(wěn)定滑坡的目的。常見的排水措施，主要以截排水溝為主，其設(shè)置應(yīng)注意以下幾項(xiàng)事項(xiàng)：一是截排水溝應(yīng)盡量選擇在土層厚度相對較薄、場地穩(wěn)定性較好地方，避免因水溝開裂而成為集中滲流源，反而促進(jìn)了斜坡土體的滑移；二是設(shè)置在土層上的排水溝，應(yīng)將排水溝周圍土體夯實(shí)，將軟土挖除換填；三是長的橫向截水溝應(yīng)盡量多設(shè)置幾處排水出口，避免因一處堵住而群體遭災(zāi)；四是對于大面積滑移區(qū)域，不宜單獨(dú)設(shè)置環(huán)形截排水溝，可設(shè)置如樹枝狀排水系統(tǒng)，及時將斜坡匯水排出坡外；五是注意溝道清理和維護(hù)，發(fā)現(xiàn)滲漏嚴(yán)重的地方應(yīng)及時修補(bǔ)。

3.2 淺表層土質(zhì)滑坡防范措施

淺表層土質(zhì)滑坡單個災(zāi)害體影響范圍十分有限，易于避讓，危險性一般較小，其主要威脅對象為農(nóng)村土坯房，滑坡發(fā)生時很容易造成土坯房垮塌，而對于磚混框架結(jié)構(gòu)，房屋本身具備承受小型淺表層滑坡沖擊的能力，往往以輕度或中度變形開裂為主，很少引起房屋垮塌。小型淺表層滑坡的防治相對較容易，落實(shí)好監(jiān)測預(yù)警、設(shè)置簡單的支擋、排水工程，同時配合合理的建設(shè)布局，一般都可以解決此類災(zāi)害的防范問題；但如若不加重視、防災(zāi)意識薄弱，也會產(chǎn)生嚴(yán)重的房屋開裂，甚至發(fā)生人員傷亡事故，尤其是當(dāng)連續(xù)強(qiáng)降雨后，連片的淺表層滑坡將集中誘發(fā)，若受威脅人員仍不懂得避讓，將會引發(fā)人員傷亡事故。

針對巴中市農(nóng)村土坯房屋分布較分散的特點(diǎn)，淺表層土質(zhì)滑坡的防范措施建議如下：一是位于土體上的主要排水溝不要過于靠近房屋，一般應(yīng)保持距離房屋10～20 m較為合適，特殊條件如溝底為基巖時可另行考慮；二是做好屋后斜坡的簡易支擋工程，用于淺層土質(zhì)滑坡攔擋、壓腳，淺表層土層滑坡因滑坡推力較小，這些簡單的支擋工程可起到良好的防范效果；三是做好基層社區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害防災(zāi)減災(zāi)宣傳工作，強(qiáng)降雨條件下主動就近避讓，同時養(yǎng)成時常檢查房屋后部斜坡是否存在變形的良好習(xí)慣。

3.3 深厚層土質(zhì)滑坡防范措施

根據(jù)深厚土層分布及災(zāi)害發(fā)育特點(diǎn)，引發(fā)深厚層土質(zhì)滑坡的主要外界條件為強(qiáng)降雨時的強(qiáng)匯水條件、地表排水不暢和工程建設(shè)的大范圍土體開挖，因此，深厚層土質(zhì)滑坡防范可采取如下措施：一是設(shè)置合理的排水體系，由于深厚土層區(qū)域一般地形平緩低洼、土質(zhì)肥沃、耕種條件較好，地表排水極為不暢，也常常會設(shè)置數(shù)量不等的灌溉蓄水池，因此，因地制宜設(shè)置多條截排水溝、及時將低洼處匯水排出、形成健全的截排水系統(tǒng)，同時與灌溉蓄水池(嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)防滲要求設(shè)計)相互連接，既能滿足民用灌溉需求，又能達(dá)到減輕滑坡災(zāi)害啟動的風(fēng)險；二是工程建設(shè)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估時，要立足于整體地質(zhì)環(huán)境的穩(wěn)定性開展評價，從微地形地貌中細(xì)致分析研究深厚土層的物質(zhì)來源，針對性的提出防災(zāi)措施；三是工程勘察時不應(yīng)僅局限于工程建設(shè)范圍內(nèi)，應(yīng)對斜坡整體進(jìn)行勘察，科學(xué)評價斜坡整體穩(wěn)定性；四是工程建設(shè)開挖時，要對基覆界面在非降雨時期也可能因長期富水而形成軟弱帶有足夠的估計，尤其是當(dāng)開挖揭露有厚層軟弱帶或下層與上層巖土存在明顯差異的軟弱巖土?xí)r，應(yīng)謹(jǐn)慎開挖、保守預(yù)估斜坡的整體穩(wěn)定性，強(qiáng)化斜坡監(jiān)測，出現(xiàn)變形時及時采取反壓措施。

3.4 緩傾順層巖質(zhì)滑坡防范措施

緩傾順層巖質(zhì)滑坡雖難以監(jiān)測和防范，啟動條件更是難以預(yù)測，但其有共同的特性，：一是具有良好的剪出臨空面，臨空面走向與巖層傾向相交角度越大危險性越大；二是臨空面或兩側(cè)邊界附近基巖露頭上可見明顯軟弱夾層，軟弱夾層易發(fā)展成為滑帶；三是斜坡中部或后部裂隙發(fā)育，局部存在長大構(gòu)造裂隙或拉裂縫，強(qiáng)降雨條件下易形成高壓水頭；四是工程建設(shè)對坡腳開挖后按主動土壓力設(shè)置的支擋工程，往往抵擋不住大型基巖滑坡啟動時的強(qiáng)大推力。

因此，巴中市紅層區(qū)域緩傾順層巖質(zhì)滑坡防范時首先要對斜坡臨空面進(jìn)行調(diào)查，是否具有發(fā)生基巖滑坡的條件；其次，要立足于斜坡整體穩(wěn)定性開展巡查調(diào)查，調(diào)查山體構(gòu)造裂隙發(fā)育程度以及是否具有后緣長大裂隙或拉裂縫，強(qiáng)降雨條件下是否有雨水在某處集中滲漏，對地表水集中滲漏處采取及時封填，并引導(dǎo)斜坡匯水避開裂縫發(fā)育處；此外，工程建設(shè)開挖要在斜坡整體穩(wěn)定性的詳細(xì)調(diào)查評價基礎(chǔ)上進(jìn)行，且應(yīng)謹(jǐn)慎開挖。

4 結(jié)語

(1)紅層地區(qū)滑坡是巴中市發(fā)育最廣泛、因?yàn)?zāi)損失最嚴(yán)重的一類災(zāi)種，主要包括淺表層土質(zhì)滑坡、深厚層土質(zhì)滑坡、緩傾順層巖質(zhì)滑坡三類。

(2)在巴中市陽光充沛、雨量集中而豐富的氣候條件下，紅層淺表層干濕交替頻繁、軟巖風(fēng)化劇烈，軟弱層帶、泥化夾層普遍發(fā)育，是紅層地區(qū)滑坡廣泛發(fā)育的基礎(chǔ)性地質(zhì)環(huán)境特征。

(3)淺表層土質(zhì)滑坡具有普遍性、廣泛性，受強(qiáng)降雨影響明顯，有即雨即滑、群發(fā)廣發(fā)、動態(tài)變化頻繁的特點(diǎn)，主要威脅農(nóng)村土坯房以及部分結(jié)構(gòu)整體性差的房屋，其防范措施重點(diǎn)是要加強(qiáng)房屋結(jié)構(gòu)性建設(shè)以及配套所必須的輸排水、小型支擋工程等措施，同時加強(qiáng)農(nóng)村地質(zhì)災(zāi)害防治宣傳等輔助性措施。

(4)深厚土層滑坡、緩傾順層巖質(zhì)滑坡數(shù)量較少，其分布范圍各自均有相對明顯的特點(diǎn)。此兩類滑坡受長期集中強(qiáng)降雨和人類工程建設(shè)大范圍開挖影響明顯，其中由人類工程建設(shè)大范圍開挖引發(fā)的滑坡頻次最高、數(shù)量最多。因此，深厚土層滑坡、緩傾順層巖質(zhì)滑坡的防范關(guān)鍵是要加強(qiáng)滑坡周邊環(huán)境地質(zhì)調(diào)查和整體性勘查，在此基礎(chǔ)上制定合理開挖方案、工程措施和應(yīng)急策略；同時，需結(jié)合滑坡地形地貌特點(diǎn)，加強(qiáng)斜坡合理輸排水。