川藏線折多塘滑坡變形破壞特征及其形成機(jī)制分析

張凡，王家柱，李長(zhǎng)春，楊清云

(1.四川省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇五地質(zhì)隊(duì)，都江堰 611830; 2.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都 610081)

1 引言

斜坡在變形過程中可出現(xiàn)不同形式、不同規(guī)模的變形與破壞，其變形主要表現(xiàn)為卸荷回彈和蠕變兩種方式[1]。晏同珍等將滑坡闡釋為依附于自身軟弱結(jié)構(gòu)面而發(fā)生較大水平位移的斜坡移動(dòng)現(xiàn)象[2]，李顯巨[3]以機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)源對(duì)復(fù)雜地質(zhì)背景區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害識(shí)別開展了相關(guān)研究，薛德敏等[4]對(duì)西南地區(qū)滑坡的變形模式和破壞機(jī)制進(jìn)行了相關(guān)研究。本文在以上認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，結(jié)合LiDAR剔除植被后的地形地貌，認(rèn)為滑坡具備蠕滑變形特征，綜合LiDAR解譯及物探、鉆探成果及現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查工作，對(duì)川藏線折多塘后山滑坡的變形破壞特征和形成機(jī)制做以下探討。

2 基本地質(zhì)概況

滑坡區(qū)位于四川川西高原與東部盆地西緣山地接觸帶，工程區(qū)地面高程3 122～3 800 m，相對(duì)高差300～770 m，從海拔3 500 m以上的現(xiàn)代冰蝕、冰磧地形到海拔3 120 m的現(xiàn)代河谷階地皆有發(fā)育。年平均降水量850.8 mm，年最大降水量1 005.7 mm，月最大降水量60.1 mm，多集中在5月到9月?；麦w前緣發(fā)育折多河、毛家溝。滑坡左側(cè)、右側(cè)沖溝源于兩處泉眼，流量分別為約2.0 l/s、0.3 l/s。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察并訪問當(dāng)?shù)鼐用瘢瑑商帥_溝冬季結(jié)冰流量減少，對(duì)坡體整體穩(wěn)定性影響較小。

滑坡區(qū)地層巖性主要有中粒似斑狀黑云母花崗巖(γβπ53)、角礫狀及條帶狀混合巖和第四系沖洪積層(Q4al+pl)、滑坡堆積層(Q4del)、冰水堆積層(Q3fgl)等。

滑坡區(qū)位于川滇南北向構(gòu)造帶北段的鮮水河斷裂帶內(nèi)，區(qū)域大型斷裂帶主要包括龍門山斷裂帶、鮮水河斷裂帶及安寧河斷裂帶。康定市地震活動(dòng)頻繁，地震基本烈度達(dá)IX度。

3 滑坡基本特征

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、勘探及綜合分析，折多塘村后山斜坡為一規(guī)模較大的滑坡體(圖1)。滑坡位于G318線公路北側(cè)折多塘村后山，滑坡體表層植被茂盛，經(jīng)植被剔除后可見明顯變形區(qū)域(圖2)，該滑坡在機(jī)載LiDAR數(shù)字高程模型上微地貌特征異常，邊界明顯，滑坡整體呈“圈椅狀”地形，斜坡坡面前緣“突出”，后緣“內(nèi)凹”，平面形態(tài)近似呈矩形，剖面呈“緩-陡-緩”的折線形地形，堆積體與早期滑坡后壁之間有明顯的“陡坎”，形成明顯的陰影特征。

據(jù)遙感解譯及物探、物探資料，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)調(diào)查工作得到以下認(rèn)識(shí)：物探解譯表層松散堆積體厚度5～12 m，下部強(qiáng)風(fēng)化層，厚度20～45 m。滑坡整體為一覆蓋層滑坡，滑坡的周界相對(duì)較為清楚，具有一定的“圈椅狀”(見圖1)，主滑方向約182°，滑坡后緣高程約3 434 m，前緣高程3 206 m左右，坡度16°～36°，平均坡度約26°?；聶M向?qū)?90 m，縱向長(zhǎng)約460 m，最厚處可達(dá)20.7 m，平均厚度約10 m。采取網(wǎng)格劃分的方法確定滑坡面積約118 000 m2，滑坡總體積約118.0×104m3，規(guī)模為大型。

圖1 折多塘后山滑坡全景

1.調(diào)查滑坡邊界及剪出口；2.解譯變形堆積區(qū)；3.解譯潛在變形區(qū)；4.陡坎及拉裂縫；5.解譯線性構(gòu)造圖2 折多塘滑坡LiDAR航拍解譯圖(據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心資料)

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察、測(cè)繪工作，折多塘后山滑坡邊界相對(duì)清楚。西側(cè)以山脊為界，東側(cè)自折多塘觀景臺(tái)至G318東側(cè)山脊為界(圖3～4)?；潞缶墰]有明顯的邊界，主要為陡緩交界平臺(tái)?；轮胁刻卣鬏^為明顯，可見明顯的“槽狀”地形，且坡體上有泉水溢出?；麦w未見明顯剪出口揭露(圖5～6)，推測(cè)滑坡體早期滑動(dòng)的剪出口被覆蓋或破壞，目前G318開挖內(nèi)側(cè)臨空面基覆界線揭露特征為滑面。

圖3 滑坡左(西)側(cè)邊界附近基巖出露

圖4 折多塘后山斜坡右側(cè)山脊

圖5 滑坡Ⅰ1變形區(qū)前緣陡坎

圖6 滑坡Ⅰ2變形區(qū)前緣

4 變形破壞特征

根據(jù)滑坡變形特點(diǎn)以及與公路開挖等的關(guān)系，將滑坡分為上游的Ⅱ相對(duì)穩(wěn)定區(qū)、下游的I變形區(qū)(圖7)，I區(qū)又可進(jìn)一步根據(jù)坡體的變形特征劃分為I1、I2、I3和I4變形亞區(qū)，對(duì)滑坡體變形破壞特征分述如下。

1.滑坡分區(qū)范圍、編號(hào)及主滑方向；2.剖面及編號(hào)；3.物探剖面；4.基覆界線；5.一級(jí)/二級(jí)階地；6.第四系沖洪積物；7.第四系滑坡堆積物；8.第三系冰水堆積物；9.燕山晚期花崗巖；10.G318公路圖7 滑坡分區(qū)圖

滑坡體目前的坡體剖面形態(tài)呈“凸”型，且實(shí)地踏勘發(fā)現(xiàn)中后部坡度較緩，極可能是早期滑動(dòng)造成(圖8)。滑坡體中下部滲水現(xiàn)象明顯，推測(cè)是滑坡體早期滑動(dòng)而在坡體下部形成了良好的滲透通道。據(jù)前期調(diào)查情況，后山斜坡植被茂密，以往變形跡象目前被覆蓋遮擋，邊界不甚清晰。通過實(shí)地勘察，滑坡體上部陡壁明顯，局部存在隆起現(xiàn)象，且坡體中部、下部溢水現(xiàn)象明顯。

1.第四系上更新統(tǒng)冰水沉積層；2.第四系沖洪積層；3.印支-燕山期侵入巖；4.潛在滑面/滑動(dòng)方向；5.全風(fēng)化線；6.強(qiáng)風(fēng)化線；7.水位圖8 滑坡典型剖面示意圖

滑坡變形主要集中在Ⅰ1、Ⅰ2、Ⅰ33個(gè)區(qū)，結(jié)合LiDAR解譯數(shù)據(jù)，Ⅰ4區(qū)具備良好的臨空條件，且陡坎發(fā)育，后期極可能在降雨、地震等工況下變形加劇。其中，Ⅰ1區(qū)中部可見明顯洼地特征，坡表積水嚴(yán)重，中部可見平臺(tái)地貌，植被覆蓋率高，早期形成的裂縫可能已被掩蓋，目前可見2條明顯裂縫，分別位于變形區(qū)后緣(圖9)和中部；Ⅰ2區(qū)位于滑坡體中前部，方量約17.4×104m3。變形區(qū)后部陡壁可見明顯下錯(cuò)跡象(圖10)，下錯(cuò)3～5 m。局部拉陷下座明顯，橫向?qū)掃_(dá)13 m，縱向21 m，坡度約35°；Ⅰ3區(qū)位于滑坡體右側(cè)中前部，方量約11.7×104m3。區(qū)域后緣陡坎發(fā)育，可見基巖出露(圖11)。局部溜滑跡象明顯，覆蓋層厚約3～4 m；I4亞區(qū)位于滑坡體中后部，方量約21.4×104m3。該區(qū)覆蓋率高，坡體表面未見明顯裂縫發(fā)育，后緣以陡緩交界部位為界，前緣臨空條件較好(為Ⅰ1、Ⅰ2和Ⅰ3后緣陡坎部位)；Ⅱ區(qū)上游則以滑坡左側(cè)邊界為界，下游則與I1亞區(qū)和I4亞區(qū)為界。目前該區(qū)較為穩(wěn)定，可見基巖出露(見圖3)，未見明顯破壞特征。

圖10 Ⅰ2區(qū)后緣陡坎

圖11 Ⅰ3區(qū)后緣邊界出露基巖

據(jù)中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心資料，針對(duì)折多塘滑坡的INSAR形變監(jiān)測(cè)分析，主要采用小基線集(SBAS-InSAR)的數(shù)據(jù)處理方法對(duì)區(qū)域內(nèi)的潛在滑坡的識(shí)別和監(jiān)測(cè)進(jìn)行有效分析。通過分析干涉效果較好的像對(duì)干涉圖，折多塘滑坡區(qū)變形基本與周邊一致，未見明顯異常。

5 形成機(jī)制分析

結(jié)合滑坡變形跡象分析，滑坡發(fā)生變形破壞的因素主要受地下水及降雨的作用、良好的臨空條件、變形亞區(qū)后緣匯流下滲3個(gè)方面作用。結(jié)合工程地質(zhì)分析原理，對(duì)其形成機(jī)制分析如下：

(1) 該滑坡區(qū)主要為花崗巖地區(qū)，花崗巖風(fēng)化程度較高，覆蓋層主要為冰水堆積碎塊石土，局部夾粘土。區(qū)內(nèi)冰水堆積體為粗粒、細(xì)粒隨機(jī)混雜組合，級(jí)配不良，細(xì)粒土主要由伊利石、綠泥石、石英構(gòu)成，天然狀態(tài)下具有蟻穴結(jié)構(gòu)。而區(qū)內(nèi)泉點(diǎn)的出露和沼澤地帶發(fā)育的線狀泉水，皆表明坡體內(nèi)在調(diào)查時(shí)水源較為豐富，坡體長(zhǎng)期浸水使得冰水堆積層中礦物的溶解、滲流力帶動(dòng)顆粒重排列或產(chǎn)生位移共同導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)損傷，散體顆粒從而在孔隙水、氣壓力差下形成集合體。

(2) 降雨、泉水下滲至基覆界面或軟弱夾層時(shí)可降低其抗滑性能，進(jìn)一步使上部土體抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)大幅度衰減。

(3) 在抗滑性能降低的同時(shí)，滑坡區(qū)的堆積體在“上緩下陡”良好臨空面的地形條件下發(fā)生蠕動(dòng)變形，滑坡變形體后緣繼續(xù)產(chǎn)生拉裂縫。裂縫進(jìn)一步逐年發(fā)展則為雨水下滲、坡體變形提供良好入滲通道和條件，多次降雨-變形累計(jì)作用促使變形體前緣鎖固段減小，最終將形成失穩(wěn)破壞。

折多塘村后山滑坡為一沿表層覆蓋層下部潛在軟弱面滑動(dòng)的滑坡，其變形破壞的地質(zhì)力學(xué)模式為“蠕滑-拉裂”。滑坡體目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，存在局部下錯(cuò)拉裂現(xiàn)象。

6 結(jié)論

(1) 該滑坡變形具有明顯的分區(qū)特征，I1、I2、I33個(gè)亞區(qū)變形明顯，I4亞區(qū)臨空條件較好，II區(qū)相對(duì)穩(wěn)定。滑坡植被覆蓋率較好，經(jīng)LiDAR及地面調(diào)查綜合確定，該滑坡體變形與其地層巖性、地下水、降雨、裂隙、臨空條件等緊密相關(guān)。

(2) 運(yùn)用LiDAR手段剔除地表植被，結(jié)合地面調(diào)查可為滑坡邊界劃定提供良好的參考和工作依據(jù)，對(duì)于后期滑坡調(diào)查工作具有重要借鑒意義。

(3) 通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘以及鉆探、探井等手段查明，該滑坡為一典型沿基覆界面蠕滑變形的土質(zhì)滑坡。該滑坡啟動(dòng)的條件可能為在前緣臨空條件下，以局部蠕滑拉裂的形式變形，后緣在前緣變形區(qū)蠕滑的過程中臨空條件變好而變形加劇。

(4) 滑坡形成初期具有“蠕滑”特征，隨著降雨的持續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而表現(xiàn)為“滑移-拉裂”的變形模式。