道路滑坡機(jī)理研究
——以江蘇句容寶華青龍山為例

顧 問，周玲玲，顏世明，李梓楠

(1.江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第一地質(zhì)大隊(duì)，南京 210041；2.河海大學(xué)工程地質(zhì)及災(zāi)害研究所，南京 211100)

0 引言

2018年5月29日凌晨1點(diǎn)左右，句容寶華南北通道東側(cè)距通道北入口約500 m處、青龍山公墓西北側(cè)發(fā)生局部滑坡，滑落的土石方阻斷了寶華南北通道道路通行，沖斷了高壓電線桿，導(dǎo)致周邊部分企業(yè)和小區(qū)停電，嚴(yán)重影響了南北通道兩側(cè)居民的正常出行。

滑坡是我國(guó)典型的地質(zhì)災(zāi)害類型之一，?？蓜澐譃樽匀换屡c工程誘發(fā)型滑坡兩種類型。前者是地質(zhì)環(huán)境條件變化與氣候因素變化共同作用的結(jié)果，如2017年6月24日5時(shí)38分55秒，四川省茂縣疊溪鎮(zhèn)新磨村突發(fā)降雨誘發(fā)的高位遠(yuǎn)程崩滑碎屑流災(zāi)害，造成40余戶100余人被掩埋。2015年11月13日22時(shí)50分許，浙江省麗水市蓮都區(qū)雅溪鎮(zhèn)里東村發(fā)生山體滑坡，是在地形高陡、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、巖石風(fēng)化破碎和降雨長(zhǎng)期作用下形成的特大型地質(zhì)災(zāi)害。后者主要為人類工程活動(dòng)中的不合理開挖所導(dǎo)致。人類工程活動(dòng)引發(fā)的滑坡是近年來我國(guó)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的主要類型之一，隨著大型工程建設(shè)的不斷增多，如大型水利水電工程[1]、高速公路建設(shè)[2]、露天礦山開采[3]及城市建筑工程的施工開挖。切坡是常見的工程活動(dòng)，伴隨降雨條件而引發(fā)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害常造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，因此，工程活動(dòng)誘發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)報(bào)預(yù)警及治理設(shè)計(jì)成為工程地質(zhì)的重要任務(wù)之一[4]。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查分析，研究區(qū)地貌類型屬于低山丘陵區(qū)，由數(shù)座山峰連綿組成，地形起伏變化較大，山頂標(biāo)高約210 m。近年來，由于句容南北通道的修建，對(duì)沿線山體進(jìn)行不同程度的切坡開挖，多處臨空邊坡。受切坡影響，山體坡度總體較陡，一般45°～60°，局部超過70°近直立。

1.2 地層巖性

研究區(qū)地層屬華南地層大區(qū)下?lián)P子分區(qū)，寧鎮(zhèn)地層小區(qū)。地層發(fā)育齊全，保存較好，自上元古界震旦系至新生界第四系均有分布。震旦系—三疊系為揚(yáng)子準(zhǔn)地臺(tái)的蓋層，以海相沉積為主，海陸交互及陸相沉積次之，各系、組之間呈平行不整合或整合接觸。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)經(jīng)歷過多期構(gòu)造活動(dòng)，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，構(gòu)造類型眾多。區(qū)內(nèi)區(qū)域性地質(zhì)構(gòu)造主要有龍?zhí)?--倉頭復(fù)式背斜、范家塘復(fù)式向斜、寶華山---巢風(fēng)山復(fù)式背斜及龍?zhí)?--深山村斷裂等?；聟^(qū)位于龍?zhí)?--深山村斷裂主斷層往北分叉交叉處，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎嚴(yán)重。

1.4 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水類型包括松散巖類孔隙水和基巖裂隙水。松散巖類孔隙水含水層巖性主要為上部填土，受季節(jié)影響明顯，以大氣降水為主要補(bǔ)給源，以地表泄流、大氣蒸發(fā)、地下滲流為主要排泄途徑。基巖裂隙水主要賦存于灰?guī)r及砂巖的風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙中，具有微承壓性，該層主要接受大氣降水和潛水補(bǔ)給，沿風(fēng)化裂隙、構(gòu)造裂隙滲流。鉆探顯示，南北通道道路兩側(cè)鉆孔中穩(wěn)定水位在0.5～1.0 m，坡頂處無地下水出露。

2 滑坡體基本特征

句容寶華南北通道位于句容市寶華山北入口北側(cè)，南北兩側(cè)靠近京滬鐵路與京滬高鐵，為貫通G312國(guó)道及X301縣道的重要道路。2019年5月28日凌晨1時(shí)左右，句容青龍山緊靠寶華鎮(zhèn)南北通道一側(cè)的山體發(fā)生大面積滑坡，滑坡體堵塞了南北通道，路面堆積最高處有10多米，滑坡的止點(diǎn)約在山腳上方的50 m處，深度約5 m多，寬度約30多m，路兩邊有3根電線桿被沖斷或沖倒，導(dǎo)致部分企業(yè)和小區(qū)出現(xiàn)停電，車輛和行人無法通行，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳睢?/p>

2.1 滑坡地形地貌

滑坡位于寶華山北側(cè)，青龍山、團(tuán)山東側(cè)，正盤山西側(cè)，為低山丘陵區(qū)。原始山體植被發(fā)育茂密，海拔最高210 m，坡度30°。由于早期露天開山采礦及南北通道道路修建，滑坡區(qū)巖石裸露，坡面平均坡度50°(圖1)。

圖1 滑坡區(qū)域地形地貌圖

2.2 滑坡空間形態(tài)

滑坡體前緣呈扇形分布，標(biāo)高約40 m?；潞缶墭?biāo)高約148 m，滑坡壁高差約40 m，主滑壁產(chǎn)狀為250°∠58°，滑坡高差105 m?；卤币懋a(chǎn)狀為164°∠54°，南翼產(chǎn)狀為305°∠44°?；卤谏先员Ａ羟逦幕瑒?dòng)擦痕，滑坡平均寬度約80 m，縱長(zhǎng)約200 m，已發(fā)生的滑坡區(qū)投影面積15 000 m2，平均厚度4.0 m，滑坡總方量約60 000 m3。

2.3 滑坡物質(zhì)組成及結(jié)構(gòu)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查與鉆探結(jié)果顯示，滑坡區(qū)上部為5～10 m厚的雜填土覆蓋層，下部為孤峰組硅質(zhì)巖及龍?zhí)督M的黑色炭質(zhì)頁巖、含煤地層。根據(jù)滑坡現(xiàn)狀看，滑體主要為雜填土及底部的硅質(zhì)巖及煤層(圖2)，滑床較明顯，為較為典型的楔形滑動(dòng)。

圖2 滑體物質(zhì)

2.4 滑坡變形特征

滑坡體從滑坡剪出口滑至南北通道，形成形似舌狀的滑坡舌。由于道路對(duì)面為穩(wěn)定的基巖，坡體前部受阻，形成滑坡鼓丘。

滑坡發(fā)生后，滑坡區(qū)域附近存在多處因滑坡體下滑失去側(cè)向支撐而形成的牽引式張裂縫，上部排水溝破損嚴(yán)重。由于滑動(dòng)導(dǎo)致坡頂滑坡后緣以上雜填土在降雨等因素影響下，形成多處小型滑坡，坡面裂縫發(fā)育，表明滑坡體后緣以上邊坡仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

3 滑坡發(fā)生的條件及成因

3.1 影響滑坡的因素

影響滑坡發(fā)生的因素可歸結(jié)為：第一，地層巖性?；聟^(qū)地層以孤峰組的硅質(zhì)頁巖及龍?zhí)督M的頁巖及煤層為主，節(jié)理裂隙發(fā)育。其中煤層工程性質(zhì)較差，遇水易軟化。第二，水的作用。滑坡區(qū)巖體裂隙發(fā)育，降雨后裂隙中明顯有水滲出。坡頂處排水溝年久失修且已損毀，大量山頂匯水沿排水溝進(jìn)入滑坡區(qū)。水的入滲增加滑體的自重，增大孔隙水壓力。水滲透到滑動(dòng)面(帶)上，軟化滑動(dòng)面，降低了抗剪強(qiáng)度，減弱了抗滑作用，導(dǎo)致坡體變形及失穩(wěn)滑移。第三，地質(zhì)構(gòu)造影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑坡區(qū)北翼為逆斷層，南翼為軟質(zhì)巖層，在重力作用下形成結(jié)構(gòu)面。兩組結(jié)構(gòu)面與坡面及破頂面形成楔形體，同時(shí)滑坡區(qū)位于龍?zhí)?--深山村斷裂主斷層往北分叉交叉處，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層破碎嚴(yán)重，極易引發(fā)山體滑動(dòng)。第四，人類工程活動(dòng)。滑坡區(qū)原為原始山體，由于早期采礦及南北通道道路修建等人類工程活動(dòng)，對(duì)邊坡進(jìn)行了切坡。同時(shí)人工切坡改造了原有地形，最終形成高差約100 m的陡坡，為邊坡的滑動(dòng)提供了有利的臨空條件。

3.2 滑坡發(fā)生的機(jī)理與破壞模式

從圖2可知，已發(fā)生的滑坡區(qū)南側(cè)，地層以龍?zhí)督M的泥巖、煤層及炭質(zhì)頁巖為主，上部的泥巖等軟質(zhì)巖在長(zhǎng)期的自重作用下，表部巖層因蠕動(dòng)變形而向臨空一側(cè)發(fā)生彎曲、折裂，并最終形成了“點(diǎn)頭哈腰”狀的撓曲變形，其中形成的北傾結(jié)構(gòu)面成為此次楔形體滑動(dòng)的兩組結(jié)構(gòu)面之一。

滑坡體下部為龍?zhí)督M煤層及炭質(zhì)頁巖出露。巖質(zhì)較軟，在降雨及上部匯水沖刷線形成較明顯的沖溝。由于龍?zhí)督M與薛家村組呈斷層接觸，接觸處巖石破碎嚴(yán)重，巖體質(zhì)量較差，也形成較大沖溝，為地表流水的沖刷提供了有力條件。

滑坡體位于龍?zhí)?--深山村斷裂主斷層往北分叉形成的兩條斷裂的交叉處?；卤眰?cè)邊界為局部形成的逆斷層，南側(cè)邊界為軟弱巖層重力作用形成的卸荷結(jié)構(gòu)面。在逆斷層形成過程，上盤巖體受構(gòu)造應(yīng)力的作用，巖體發(fā)生強(qiáng)烈變形，形成拉張裂隙與牽引構(gòu)造，增加了降雨入滲的強(qiáng)度，進(jìn)一步軟化巖體，增加水的動(dòng)力作用。因此，該滑坡體是位于斷層與卸荷結(jié)構(gòu)面之間的楔形體，在強(qiáng)烈的構(gòu)造應(yīng)力作用下，發(fā)生拉張、卸荷后，在強(qiáng)降雨入滲作用下發(fā)生的楔形體滑動(dòng)破壞。

3.3 滑坡變形發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)提供的監(jiān)測(cè)結(jié)果，自2018年6月9日開始至8月14日，滑坡后緣以上巖體裂縫寬度最大變化值4.0 mm，最大累積沉降量為21 mm，最大累積位移量為17 mm，且在降雨過后監(jiān)測(cè)結(jié)果變化明顯。

結(jié)合前述滑坡穩(wěn)定性影響因素及變形破壞機(jī)制分析，滑坡發(fā)生以后，部分勢(shì)能已得到釋放，但楔形體尚未完全滑動(dòng)。為了保通道路，隨著坡腳滑坡堆積體被清除，坡體阻滑力減小，滑動(dòng)后形成的新的臨空面更陡，楔形體的穩(wěn)定系數(shù)降低。滑坡區(qū)周邊仍存在大量的牽引性張裂縫，其長(zhǎng)期穩(wěn)定性仍然受多因素影響，在累進(jìn)性變形作用下，其整體穩(wěn)定性將有所降低，隨時(shí)有進(jìn)一步發(fā)生滑動(dòng)的可能性。

4 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查與分析結(jié)果表明，影響滑坡的主要因素為斷裂帶及其影響帶巖體結(jié)構(gòu)松散、道路切坡形成陡峻的地形及連續(xù)強(qiáng)降雨等。已發(fā)生滑動(dòng)的滑坡體北側(cè)斷層及南側(cè)卸荷結(jié)構(gòu)面構(gòu)成滑坡體的縱向切割面，滑動(dòng)面為傾向坡外的卸荷結(jié)構(gòu)面。斷層影響帶內(nèi)的巖體因構(gòu)造應(yīng)力作用，結(jié)構(gòu)面十分發(fā)育，為巖體的風(fēng)化作用與地表入滲提供了十分有利的條件?；麦w的滑動(dòng)是在斷層與卸荷結(jié)構(gòu)面之間的巖體在強(qiáng)降雨入滲條件下發(fā)生的楔形體破壞。穩(wěn)定性分析表明，滑坡堆積體清除后，需要對(duì)滑動(dòng)后的邊坡進(jìn)行加固處理。