德江縣小尖山順層復(fù)合型滑坡變形破壞特征及成因機(jī)理分析

羊永夫，解 超，李生乾

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘測(cè)設(shè)計(jì)院，貴州 貴陽 550001）

2018年9月13日，德江縣角口村小尖山S303省道東側(cè)處發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，滑坡造成9棟房屋倒塌，S303省道嚴(yán)重變形破壞，交通受阻，未造成人員傷亡。通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)滑坡詳細(xì)調(diào)繪和分析，該滑坡為順層牽引-推移復(fù)合型巖土體混合滑坡?；卵貛r層層面的平面滑動(dòng)破壞是順層邊坡發(fā)生最多、規(guī)模很大的一種破壞模式，根據(jù)其順層滑移的力學(xué)機(jī)制將平面破壞分為滑移-拉裂型和水力驅(qū)動(dòng)型兩種類型[1]?；碌钠茐念愋投喾N多樣，一般按滑坡的受力狀態(tài)可分為牽引式滑坡和推移式滑坡[2]。牽引式滑坡的坡腳是重要的阻滑段，形成前緣漸變式牽引變形控制-中后部逐步變形失穩(wěn)的變形破壞模式；推移式滑坡的后緣大量加載，具有由滑坡后緣向前緣傳遞的特征[3]；復(fù)合式滑坡是推移式和牽引式滑坡的組合，具有牽引式滑坡和推移式滑坡的特點(diǎn)[4]。緩傾順層復(fù)合介質(zhì)邊坡中天然巖層分界面作為軟弱面，往往構(gòu)成邊坡巖體滑移失穩(wěn)的潛滑面，而水力作用是此類邊坡滑移失穩(wěn)的主要誘因[5]。文章通過野外實(shí)地調(diào)查，對(duì)其變形破壞特征和成因機(jī)理進(jìn)行分析，為該類型滑坡影響區(qū)劃定和治理提供科學(xué)的依據(jù)。

1 滑坡地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于角口河左岸，山脊走向近北東，滑坡位于左岸緩坡處，斜坡最低點(diǎn)為角口河，海拔高程417m，最高點(diǎn)為斜坡的頂部，海拔高程595m，相對(duì)高差178m。斜坡整體坡度呈上陡下緩，上部495～595m高程為相對(duì)陡坡，坡度為18～22°，下部417～495m高程為相對(duì)緩坡，坡度為10～15°；坡前至河流為交口河一級(jí)階地，地勢(shì)平坦，耕地多，階地高程434～417m，沿河長(zhǎng)200m，寬80～100m。左側(cè)滑坡區(qū)外發(fā)育小山脊，右側(cè)發(fā)育小沖溝，其延伸方向與斜坡坡向基本一致。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)地層為第四系滑坡堆積層（Q4dl+el）和志留系中上統(tǒng)韓家店組（S2-3hn）。第四系滑坡堆積層（Q4dl+el）分布于整個(gè)滑坡區(qū)，堆積成分整體上為粉土、塊碎石土，原生層狀結(jié)構(gòu)仍保留較完整的的泥巖、砂巖孤石塊體。志留系中上統(tǒng)韓家店組（S2-3hn）為薄層紫紅色、暗紫色泥巖與灰綠色塊狀-中厚層長(zhǎng)石砂巖或巖屑砂巖不等厚韻律互層，夾一層20～30cm黃綠色泥頁巖，在滑坡區(qū)主要巖性為薄層泥巖夾中厚層砂巖，具有軟硬互層特征。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)無大型斷層和褶皺，屬單斜構(gòu)造區(qū)，巖層相對(duì)穩(wěn)定?；虑熬壸髠?cè)民房屋后出露基巖產(chǎn)狀為275°∠25°，滑坡前緣右側(cè)出露基巖產(chǎn)狀為303°∠20°；滑坡中部左側(cè)開挖道路臨空面出露基巖產(chǎn)狀為302°∠22°，滑坡中部右側(cè)開挖道路臨空面出露基巖產(chǎn)狀為300°∠24°；滑坡后緣滑面出露基巖產(chǎn)狀為300°∠20°。調(diào)查統(tǒng)計(jì)，主要有兩組節(jié)理：節(jié)理①，335-350°∠75-83°，節(jié)理面平緩或稍起伏，閉合，間距為0.5～0.7m，跡線長(zhǎng)度＞1m；節(jié)理②，10-30°∠71～80°，節(jié)理面平緩或稍起伏，閉合-微拉張狀，間距為1.5m，跡線長(zhǎng)度為2～5m。

1.4 水文地質(zhì)條件

滑坡區(qū)地下水主要為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水兩類。第四系松散堆積層孔隙水分布于粉質(zhì)黏土的滑坡堆積松散層中，主要接受大氣降水補(bǔ)給，季節(jié)變化基巖裂隙水儲(chǔ)存在泥巖、砂巖中。志留系中上部韓家店組（S2-3hn）砂巖構(gòu)造裂隙和風(fēng)化裂隙，主要接受大氣降水和松散堆積層孔隙水補(bǔ)給，經(jīng)基巖裂隙徑流排入膠口河?；鶐r中砂巖的滲透性好于泥巖，為相對(duì)滲透層，泥巖為隔水層。調(diào)查過程中，在滑坡中部開挖臨空面內(nèi)坡上，可見砂巖的滲水現(xiàn)象。

2 滑坡變形特征

2.1 滑坡基本形態(tài)

滑坡體長(zhǎng)540m，前緣寬約160m，中部寬約210m，左邊突出約40m，后緣寬約90m，平面形態(tài)呈長(zhǎng)舌狀，面積為8.2×104m2。前緣高程430m，后緣高程580m，縱向由前向后陡坡地形，中部標(biāo)高486～495m處公路路基切坡開挖，形成高度為9～10m臨空面，坡度為70～80°，開挖后形成寬度為8～12m的平臺(tái)。

2.2 滑坡變形破壞特征

根據(jù)各部位滑動(dòng)破壞特征的不同，縱向上可將滑坡分為中-后部牽引破壞區(qū)（Ⅰ）和前部推移阻滑隆起區(qū)（Ⅱ）（見圖1、圖2），中-后部牽引破壞區(qū)又分為牽引拉裂破壞區(qū)（Ⅰ-2）和牽引整體滑移區(qū)（Ⅰ-1）。

（1）牽引拉裂破壞區(qū)（Ⅰ-2）位于滑坡后部，滑坡前緣呈弧形，后緣呈弧形閉合，頂部窄、底部寬，頂部寬80m、底部寬150m。前邊界上為牽引拉伸斷裂形成的椅狀拉裂帶，左牽引形成的典型拉張位錯(cuò)斷裂，沿斜坡呈臺(tái)階狀，發(fā)育下挫裂縫走向?yàn)?0～70°，順坡臺(tái)階狀，后緣最大挫距為32m，連接滑坡左右兩側(cè)邊界?；禄瑒?dòng)方向?yàn)?00°。

圖1 滑坡變形破壞特征平面圖

圖2 滑坡A-A’剖面圖

（2）牽引整體滑移區(qū)（Ⅰ-1）平面形態(tài)近似直角邊梯形，上部寬150m，下部寬200m，牽引整體滑移區(qū)的后邊界以弧形拉裂槽為標(biāo)志，坡面整體未見貫通滑坡的張拉裂縫，僅發(fā)育寬10～30cm寬的張拉裂縫，長(zhǎng)10～30m，未貫通左右邊界。中部整體滑移區(qū)滑體左側(cè)邊界為滑坡左邊界剪切帶，邊界處的土體破碎，內(nèi)側(cè)高外側(cè)低，可見剪切擠壓痕跡，上下錯(cuò)距70cm，表示滑坡在此處受到擠壓伴有剪切。中部整體滑移區(qū)右側(cè)邊界為滑坡右邊界剪切帶，邊界處的土體破碎，外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，并且張開2～8m，右邊界外側(cè)土體可見擦痕，表示滑坡在此處受到剪切伴有張拉?；伦髠?cè)邊界擠壓，右側(cè)邊界張拉，顯示滑坡向下滑動(dòng)向左轉(zhuǎn)向，滑坡中部整體滑移區(qū)除邊界外無明顯變形破壞，該區(qū)以整體滑動(dòng)為主。

（3）前部阻滑隆起區(qū)（Ⅱ）平面形狀近似等腰梯形，頂部寬約130m，下部寬約160m，S303省道處可見滑坡明顯隆起抬升，可作為阻滑隆起區(qū)的后邊緣?；轮鬏S線前方房屋倒塌處為主方向阻滑彎曲區(qū)，該區(qū)房屋受推擠傾倒破壞，地表隆起，形成縱向張性裂縫。

3 滑坡形成過程和機(jī)理分析

3.1 影響因素

影響滑坡形成的主要因素可分為斜坡形態(tài)、巖土結(jié)構(gòu)、人類工程活動(dòng)和降雨條件，其中斜坡形態(tài)和巖土結(jié)構(gòu)是滑坡形成的基本物質(zhì)條件，降雨和人類工程活動(dòng)是滑坡形成的外部誘因。

（1）斜坡形態(tài)?；聟^(qū)位于角口河左岸，山脊走勢(shì)近東北，斜坡剖面形態(tài)為上陡下緩。上部相對(duì)陡坡坡度為18～22°，下部417～495m相對(duì)緩坡坡度為10～15°，斜坡前緣至河邊為角口河的一級(jí)階地，地勢(shì)平坦。

（2）巖土結(jié)構(gòu)?；w物質(zhì)由第四系（Q4dl+el）殘破積層和志留系中上統(tǒng)韓家店組（S2-3hn）泥巖和塊狀-中厚層長(zhǎng)石砂巖或巖屑砂巖互層組成。下伏基巖為順傾軟硬互層，硬層透水性強(qiáng)，滑床物質(zhì)為志留系中上統(tǒng)韓家店組泥巖，具有較強(qiáng)的隔水性。地表水巖裂隙滲入巖土接觸面飽和，使滑帶土軟化，進(jìn)一步降低其抗剪強(qiáng)度，使得軟硬層面為剪切應(yīng)力集中區(qū)。

（3）降雨條件?；虑?個(gè)月，滑坡區(qū)降雨量明顯增加。前1周有5d小雨-中雨，總降雨量為60.2mm（見表1），導(dǎo)致地下水位逐漸上升。

表1 滑坡發(fā)生前1周降雨

（4）人類工程活動(dòng)?；掳l(fā)生前，中部標(biāo)高486～495m處公路路基切坡開挖，形成高度為9～10m的臨空面，坡度為70～80°，開挖后形成寬度為8～12m的平臺(tái)。加之開挖邊坡時(shí)，對(duì)整個(gè)斜坡穩(wěn)定的行有較大影響，使斜坡上部出現(xiàn)張拉應(yīng)力集中帶，出現(xiàn)張拉裂縫。

不利的坡體結(jié)構(gòu)和巖土性質(zhì)為滑坡失穩(wěn)提供了基礎(chǔ)條件；前緣的道路切坡開挖，將潛在滑坡暴露，且降低了斜坡前緣的阻滑力，是滑坡發(fā)生的一個(gè)重要誘因；降雨條件是滑坡失穩(wěn)的另一個(gè)外部誘因。該滑坡是在不利基礎(chǔ)條件上，由于不合理的人工開挖和降雨條件綜合作用下形成的。

3.2 滑坡變形機(jī)理分析

該滑坡為大型巖土體混合滑坡，滑體物質(zhì)由第四系殘破積層和下伏泥巖、砂巖組成，坡體結(jié)構(gòu)為外傾軟硬互層，蠕變方向?yàn)轫樒孪?，且滑面臨空，導(dǎo)致滑面以上硬質(zhì)巖中相對(duì)松弛，滲透性增強(qiáng)，坡體中后部出現(xiàn)拉張裂隙。強(qiáng)降雨沿裂隙集中滲入坡體下部，在滑動(dòng)面形成浮力和動(dòng)水壓力，軟化滑動(dòng)面，形成牽引滑動(dòng)。上部滑體滑出擠壓前緣，最終發(fā)成牽引-推移式滑坡。由此，將該類滑坡形成演化過程劃分為如下3個(gè)階段：斜坡蠕滑變形階段、裂隙擴(kuò)張階段、斜坡整體失穩(wěn)階段（見圖3）。

（1）斜坡蠕滑變形階段。斜坡在河溝下切過程中，表層巖體蠕變，產(chǎn)生新的結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)面擴(kuò)張，巖體松弛；分化作用導(dǎo)致巖體工程性質(zhì)下降，表層巖體變形破壞。軟硬巖層差異性風(fēng)化過程、卸荷回彈和力學(xué)性質(zhì)差異，軟硬層面之間逐漸形成潛在破壞面。

（2）裂隙擴(kuò)張階段。滑坡中部道路施工開挖，產(chǎn)生臨空面，鎖骨段破壞，滑面露出，使斜坡上部出現(xiàn)張拉應(yīng)力集中帶，在降雨條件下，地下水在斜坡體中積累，斜坡下部開始發(fā)生蠕變變形。

（3）斜坡整體失穩(wěn)階段。斜坡失穩(wěn)前降雨量達(dá)到60.2mm，持續(xù)降雨和良好的地表水匯水條件，導(dǎo)致雨水迅速入滲，并向坡體前部流動(dòng)形成動(dòng)水壓力。斜坡地下水位逐漸升高，中下部出現(xiàn)靜壓水，滑帶土吸水軟化膨脹，并在滑帶處形成的浮托力及對(duì)滑帶軟化使得抗滑力降低。在雨水荷載、動(dòng)水壓力、浮托力和滑帶軟化共同作用下，斜坡的變形增加，導(dǎo)致中上坡體產(chǎn)生拉裂縫，地表水更容易進(jìn)入坡體，進(jìn)而造成下滑力迅速增大，抗滑力急劇降低，滑面形成，造成斜坡整體失穩(wěn)滑動(dòng)。

圖3 滑坡變形過程演示圖

4 結(jié)論

通過對(duì)該滑坡調(diào)查、變形破壞特征和形成過程機(jī)理分析，得到如下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）德江縣小尖山滑坡平面形態(tài)呈“舌狀”，體積約1.23×106m3，為大型巖土體混合滑坡。（2）滑坡發(fā)生后，根據(jù)其變形破壞特征、空間上的聯(lián)系及組合特征，并據(jù)此將滑坡分成3個(gè)主要變形區(qū)，后緣拉裂形成寬大的拉裂槽，變形裂縫強(qiáng)發(fā)育，形成的典型張拉下錯(cuò)裂縫，呈順坡臺(tái)階狀；中部整體滑動(dòng)，整體未見貫通滑坡的張拉裂縫，側(cè)緣形成剪切帶；前緣形成鼓脹隆起堆積，鼓脹區(qū)房屋倒塌，S303省道錯(cuò)位破壞，形成鼓脹裂縫。整個(gè)滑坡破壞模式可分為兩個(gè)階段，即中后部牽引滑動(dòng)階段，前部推移滑動(dòng)階段。（3）影響滑坡形成的主要影響因素有斜坡形態(tài)特征、巖土體結(jié)構(gòu)特征、人類工程活動(dòng)和降雨條件等。滑坡形成是在不利基礎(chǔ)條件上，由于不合理的人工開挖和降雨條件綜合作用下形成的。