蓋石特大型巖質(zhì)滑坡的成因機(jī)制與塌岸分析

張復(fù)金 李 偉

(重慶市地勘局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì),重慶 400700)

1 概述

1.1 滑坡概況

本滑坡位于綦江區(qū)篆塘鎮(zhèn)蓋石場(chǎng)鎮(zhèn),滑坡治理面積約0.4 km2。該滑坡為巖質(zhì)老滑坡。蓋石滑坡為巖質(zhì)順向滑坡,縱長(zhǎng)約550 m,平均橫寬約115 m～771 m,平均厚度2.8 m,平面面積約25.95×104m2,體積約442×104m3,主滑方向分別為75°,滑體厚度最大達(dá)44.60 m,屬大型深層老滑坡(見圖1)。

1.2 滑坡基本特征

滑坡平面形態(tài)呈簸箕形,后緣平臺(tái)地形較緩,呈圈椅狀,坎上部位見紫灰色(砂質(zhì))泥巖出露,位于后緣高程380 m以上,位于斜坡中上部地形平緩變陡的交接部位。整體地形呈緩～稍陡～緩,臨綦江河邊因滑坡強(qiáng)烈變形壅高形成,高度在5 m～12 m,多處臨空或坡角達(dá)75°～80°,這種地形也為岸坡崩滑或再次變形滑塌形成提供了空間條件。

滑坡體由砂巖塊石、漂石組成,或以漂石間填充少量粉質(zhì)黏土的形式出現(xiàn),可見最大漂石塊徑約為8 m×11 m×15 m,塊石含量大于90%;而滑坡兩側(cè)由砂巖碎塊石夾粉質(zhì)黏土組成,塊石含量60%～80%,粒(塊)徑約0.2 m～5.20 m不等,砂巖呈次棱角狀,中風(fēng)化;干;土體結(jié)構(gòu)稍密～密實(shí),為老滑坡崩塌堆積而成?；矠橘_系中統(tǒng)沙溪廟組(J2s)砂質(zhì)泥巖和砂巖。

滑面位于底部砂、泥交界處,坡度16°～20°,滑帶土為強(qiáng)風(fēng)化狀紫紅色泥巖夾粉質(zhì)黏土組成,下部較上部粉質(zhì)黏土含量高,呈可塑狀,見擠壓揉搓痕跡,有清晰的光滑鏡面,并有集密細(xì)小擦痕;泥巖呈次棱角狀,厚度0.10 m～0.25 m,為滑帶的主要物質(zhì)組成。

滑坡體中地下水中后緣以上層滯水形式存在,接受大氣降水補(bǔ)給,多沿地表排泄,少量下滲后沿破碎的裂隙面向地形低洼處排泄,土體中空隙較大,排泄條件好,且土層厚度分布不均,地下水貧乏。而前緣土體以崩坡積塊石夾碎石為主,底部多為砂或卵石為主,土體之間空隙大,與綦江河水互為補(bǔ)給關(guān)系,前緣地下水豐富?；鶐r裂隙水受滑體中粉質(zhì)黏土和底部泥巖隔水層的影響,致使基巖富水性弱。

1.3 滑坡變形特征

蓋石順層巖質(zhì)滑坡的變形破壞以滑移—拉裂為主,巖性上多發(fā)育在軟硬相間、力學(xué)性質(zhì)相差較大的互層狀巖體中。該滑坡為老滑坡,滑坡舌已完全形成,伸出至綦江河中,舌寬約260 m,長(zhǎng)約198 m,面積約3.2×104m2,厚度最大達(dá)44.60 m,滑面以上的砂巖層經(jīng)滑動(dòng)已全部覆蓋原地表(原地形為河床),砂巖底部多見砂、卵石層土。

滑坡前緣因主滑坡體推力和前方阻擋體共同作用壅高形成陡崖,結(jié)構(gòu)較松散且陡,坡體上部漂石與粉質(zhì)黏土接觸處常形成裂縫,相鄰漂石間距因洪水變化而形成無(wú)規(guī)律變化;而個(gè)別場(chǎng)鎮(zhèn)街道地面及房屋基礎(chǔ)位于陡崖漂石上,基礎(chǔ)有變形裂縫出現(xiàn),特別下雨后變形明顯,已形成危房。

2 滑坡成因分析

2.1 滑坡影響因素分析

該滑坡位于兩個(gè)構(gòu)造單元交界處,新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)造成區(qū)域內(nèi)地形大面積不均一上升或下降,使用區(qū)的巖體構(gòu)造裂隙極其發(fā)育,滑坡所在地質(zhì)環(huán)境條件非常利于地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生,其他因素還包括:地層巖性、地形地貌、坡體結(jié)構(gòu)及氣象水文條件和人類工程活動(dòng),主要有以下幾點(diǎn)分析:

1)該滑坡為一順層巖質(zhì)滑坡,巖層產(chǎn)狀75°∠16°,滑坡整體坡向78°,地形坡角12°～18°,坡向、坡角與巖層傾角基本一致,是滑坡產(chǎn)生滑動(dòng)的有利條件。

2)滑面(帶)位于巖體中砂、泥巖界面處,為一外傾臨空軟弱結(jié)構(gòu)面,滑面較陡,坡度16°?；?帶)土結(jié)構(gòu)面物質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化狀紫紅色泥巖夾粉質(zhì)黏土組成,滑面下部較上部粉質(zhì)黏土含量高,呈可塑狀,塑性高,粘手,見擠壓揉搓痕跡,滑面中強(qiáng)風(fēng)化泥巖和粉質(zhì)黏土遇水后,抗剪強(qiáng)度較低,易于形成滑面(帶)。

3)勘查區(qū)地形總體較陡,地形坡角16°～20°,未滑動(dòng)前蓋石滑坡處于一巖質(zhì)斜坡上,滑坡前緣位于綦江河處,岸坡較陡,為臨空狀態(tài),這種外傾臨空的斜坡地貌形態(tài)為滑坡的形成創(chuàng)造了有利的空間條件。

4)勘查區(qū)降水量充沛,且多暴雨、連續(xù)降雨,下伏基巖多為泥巖,為相對(duì)隔水層,地表水入滲到泥巖巖層頂面時(shí)受阻,順沿巖層頂面運(yùn)移,滑帶土親水礦物產(chǎn)生崩解、軟化,強(qiáng)度降低,促使坡體變形。

5)區(qū)內(nèi)建筑密集和綦江河下游約800 m處的蓋石電站正在進(jìn)行持改,到庫(kù)水位升降對(duì)滑坡穩(wěn)定性有影響,綜上破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈,也是誘發(fā)滑坡的一個(gè)原因。

2.2 滑坡成因機(jī)制分析

1)蓋石滑坡主要成因按變形時(shí)間段可分為以下三段:臨界穩(wěn)定期,滑坡蠕變?yōu)橹?特征先滑移后拉裂,但此時(shí)還在巖體的塑變階段,整體包括后緣均未出現(xiàn)貫通性的拉張裂隙或閉合狀,滑坡處于一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài);變形破壞期,此時(shí)滑體受下滑作用力不斷累計(jì)作用,已超出巖體本身極限抗拉強(qiáng)度值,巖體出現(xiàn)平行于后緣的拉張裂隙,隨著拉張裂隙加長(zhǎng),加寬,加密后,巖體完整性下降,降雨后,大量地表水滲入滑帶中,進(jìn)一步降低了結(jié)構(gòu)面的c,φ,此過(guò)程是反復(fù)進(jìn)行,拉張變形—結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度降低—重復(fù)拉張變形—結(jié)構(gòu)面強(qiáng)度進(jìn)一步降低,但滑坡此時(shí)還沒(méi)有滑移,還處于一個(gè)下滑力不斷累積階段;最后就是滑移破壞期,滑坡體的下滑力與抗滑力已失去平衡,發(fā)生沿軟弱外傾泥化結(jié)構(gòu)面滑移破壞?；禄破茐暮髿埩魩r體整體較完整,局部有滾落和堆積塊石,說(shuō)明了滑坡滑動(dòng)時(shí)移動(dòng)速度緩慢,最終形成此時(shí)的地形地貌。

2)另外一個(gè)成因是受降雨影響。通過(guò)調(diào)查滑坡體中后部砂巖塊石間存在多條拉張裂隙,寬0.5 m～1.2 m,長(zhǎng)11.5 m～30 m,大氣降雨通過(guò)巖體的大量拉張裂隙入滲滑坡外傾結(jié)構(gòu)面處,入滲至泥巖頂面時(shí)受阻,順砂巖/泥巖分界線運(yùn)移,此時(shí)分界線的滑帶土中親水礦物吸水后軟化,強(qiáng)度降低,破壞滑體的已有整體平衡力,應(yīng)力進(jìn)一步集中至中前部或前緣,在長(zhǎng)期的變形積累下最終產(chǎn)生滑動(dòng)。

3 計(jì)算分析

1)蓋石滑坡為一巖質(zhì)順向老滑坡,該滑坡已經(jīng)經(jīng)歷了變形階段、滑動(dòng)階段、?；€(wěn)定階段的過(guò)程。目前巖質(zhì)老滑坡體上未表現(xiàn)出明顯復(fù)活的變形特征,判斷該滑坡目前處于穩(wěn)定階段。但隨著綦江河下游,距蓋石滑坡約300 m處的蓋石電站攔壩正常蓄水至269.00 m的影響,為綦江河淘蝕岸坡,形成良好的臨空條件,在降雨形成動(dòng)水壓力、軟化滑帶,綦江水位變動(dòng),浮托、擾動(dòng)坡腳等因素影響下,可能誘發(fā)蓋石巖質(zhì)老滑坡復(fù)活;另外,由于巖質(zhì)老滑坡存在一個(gè)相對(duì)較弱帶,隨著時(shí)間的推移在地下水侵蝕、巖石風(fēng)化等作用下,巖質(zhì)老滑坡滑動(dòng)帶抗剪強(qiáng)度降低,滑坡可能局部復(fù)活。

2)本滑坡的滑面形態(tài)呈折線型(見圖2),因此分析穩(wěn)定性采用極限平衡理論的傳遞系數(shù)法來(lái)計(jì)算滑坡下滑力和抗滑力。

滑帶土(如圖3所示)強(qiáng)度因滑動(dòng)面為砂巖和泥巖接觸面,埋深大,且結(jié)構(gòu)面厚度小于10 cm,不連續(xù),成分多為結(jié)構(gòu)面或充填少量粉質(zhì)黏土,無(wú)法取樣進(jìn)行試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì),結(jié)合宏觀地質(zhì)判斷、反算c，φ值并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)值綜合確定本次計(jì)算用值(見表1)。

表1 反算滑面取值表

經(jīng)分析滑坡的巖、土狀態(tài),本次選定如下的五種工況進(jìn)行滑坡穩(wěn)定性計(jì)算。

通過(guò)對(duì)滑坡整體穩(wěn)定性計(jì)算(見表2),滑坡現(xiàn)處于穩(wěn)定狀態(tài);通過(guò)穩(wěn)定性公式驗(yàn)算結(jié)果說(shuō)明,滑坡穩(wěn)定性計(jì)算評(píng)價(jià)與滑坡實(shí)際的穩(wěn)定情況是一致的。

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算成果表

另外結(jié)合古滑坡前緣庫(kù)岸穩(wěn)定性分析及工程類比,在庫(kù)水位滲流作用下,產(chǎn)生的滲流形成動(dòng)水壓力,使充填于塊石、漂石之間的小顆粒(砂、粉質(zhì)黏土),隨滲透水流運(yùn)動(dòng)向下游流動(dòng),滑坡體侵蝕成孔洞,孔洞不斷溯源發(fā)展,引起地面不均勻沉降和局部塌岸(見圖4),使局部穩(wěn)定較差。

4 結(jié)語(yǔ)

目前古滑坡處于穩(wěn)定狀態(tài),建議滑坡僅作監(jiān)測(cè)。同時(shí)受庫(kù)岸地下水潛蝕作用影響,滑坡前緣塊石土層內(nèi)可能產(chǎn)生局部沉降,引起地基周圍土體之間握裹力的降低從而降低抗拔力,引起基礎(chǔ)沉降破壞,進(jìn)一步使上部建筑物變形破壞,因此,建議淺基礎(chǔ)采用固結(jié)灌漿加固處理。本次成因機(jī)制分析及穩(wěn)定性結(jié)論可以作為下一步監(jiān)測(cè)或治理工程的重要參考依據(jù)。