新安縣馬行溝滑坡形成機(jī)理研究

高歡，孟飛，黃繼超，吳威男

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南鄭州450001;2.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南鄭州450053）

新安縣馬行溝村滑坡地處河南省洛陽(yáng)市新安縣北冶鎮(zhèn)的馬行溝行政村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°07′51″和北緯34°52′32″，總面積約為0.0931km2。該村地處低山區(qū)丘陵區(qū)，坡地、溝谷遍布，地表多為第四系黃土覆蓋，其下為二疊系炭質(zhì)頁(yè)巖夾石英砂巖地層?；碌貏?shì)東北高西南低、其滑坡最大高程390m，相對(duì)高差變化明顯可達(dá)70m，從宏觀(guān)地形上來(lái)看為斜坡地形，整體坡度約47°，坡向242°；且坡腳與坡底分布有若干廢棄洞穴；中部多為耕地、農(nóng)用地；而上部陡峻，基巖明顯出露，斜坡上部植被覆蓋率較高。

1 滑坡基本特征

1.1 滑坡周界及形態(tài)特征

新安縣馬行溝村滑坡屬典型牽引式土質(zhì)滑坡，坡向241°?；潞缶墰_溝較發(fā)育，深度約10.2m～15.1m。它在平面上類(lèi)似于簸箕，在剖面上呈階梯狀。地表形態(tài)復(fù)雜，滑坡區(qū)坡面起伏不規(guī)則，前坡面較陡，坡度36°～59°，中、后坡面較平坦，4級(jí)陡坎呈大小不等的平臺(tái)狀分布，坡度18°～35°。同時(shí)，滑坡體寬90.2m，長(zhǎng)135.4m，高29.2m，平均厚度8.9m，體積約10.98×104m3，為中型滑坡?；马敻叱?37.2m，坡腳高程約308.15m，最大相對(duì)高差29.40m?；w后緣出露明顯，地層巖性為砂巖，上覆為5m～15m厚粉質(zhì)粘土，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，坡頂植被覆蓋度高；另外，中部滑體一般較平坦，坡體前后邊緣為陡坡，坡度大于33°。從滑坡體后緣到前緣，變化緩慢-平緩-凸出-陡峭。

該滑坡邊界：通過(guò)相關(guān)勘查、測(cè)繪并結(jié)合物探資料確定滑坡邊界。滑坡后緣的砂巖出露位置下部平臺(tái)所產(chǎn)生裂縫位置為界，高程為337.2m，前緣位于村民屋后平臺(tái)，高程為308.6m，滑坡左側(cè)以“村村通”公路為界，地表層以洪積物為主，無(wú)基巖明顯出露地質(zhì)現(xiàn)象。其右側(cè)又以粉質(zhì)黏土分布的陡坎為界，二者切割程度均較淺，地表層為洪積物，無(wú)基巖出露。

1.2 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

該滑坡體上部多為第四系全新統(tǒng)雜填土-黃土覆蓋，其下為二疊系炭質(zhì)頁(yè)巖夾石英砂巖。根據(jù)野外2條物探剖面、1條鉆探剖面（圖1）以及土工試驗(yàn)資料分析，滑坡體土層結(jié)構(gòu)較為清晰，工程地質(zhì)分層比較明顯。根據(jù)滑體土、滑帶土以及滑床的不同特性，將具有相近特征的土按巖性分層統(tǒng)計(jì)。

圖1 馬行溝滑坡工程地質(zhì)平面圖

（1）滑坡體物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

雜填土：主要分布于滑坡前緣，土體灰黑，含有強(qiáng)風(fēng)化泥巖塊等巖石殘核，以粉質(zhì)粘土為主，偶見(jiàn)生活垃圾，土質(zhì)松散，透水性良好。層底標(biāo)高為355.33m～391.99m，層底深度0.41m～1.52m，厚0.43m～1.57m。

粉質(zhì)粘土：分布于整個(gè)滑坡體上，顏色主要為黃褐色和棕紅色?？伤?硬塑，上部疏松，針蟲(chóng)孔較發(fā)育，含鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑約1.0m～2.0cm，透水性好；下部土體密實(shí)，透水性差。底高程353.61m～389.37m，底深5.5m～11.2m，層厚3.35m～14.74m。

粉質(zhì)粘土夾粉細(xì)砂：硬塑，灰黃。主要以粉質(zhì)黏土為主，局部見(jiàn)強(qiáng)風(fēng)化砂巖，顆粒粒徑0.6m～1.5cm，砂質(zhì)含量達(dá)40%，層底標(biāo)高349.70m～382.31m，層底深度3.55m～14.75m，層厚2.60m～4.70m。層理不分，粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂、強(qiáng)風(fēng)化砂巖及少量泥巖顆粒相互夾雜，土質(zhì)總體較松散，透水性較差，有益于降水的下滲，其抗剪強(qiáng)度低，工程地質(zhì)性質(zhì)不穩(wěn)定。

（2）滑帶土物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

強(qiáng)風(fēng)化泥巖：灰白、深灰色，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，主要物質(zhì)以粘土礦物為主組成，鉆進(jìn)速度慢，其巖芯采取率雖高，但透水性差。層底標(biāo)高354.40m～376.55m，層底深度9.5m～17.85m，層厚3.0m～6.55m。該層主要成分有粘土礦物（蒙脫石、高嶺石等）、錳鐵質(zhì)及其他有機(jī)物等，質(zhì)地較松軟，固結(jié)程度弱，重結(jié)晶不甚明顯。該層透水性差，為良好的隔水層，大氣降水經(jīng)上部粉質(zhì)粘土層下滲作用后多匯聚于該層，在地下與地表水水作用下，其泥巖呈逐漸膨脹的狀態(tài)，致使其表面強(qiáng)度逐漸降低。此外，上伏的粉質(zhì)粘土在重力作用下易沿其表面發(fā)生位移滑動(dòng)。

（3）滑床物質(zhì)結(jié)構(gòu)特征

強(qiáng)風(fēng)化砂巖：灰色，多為中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，砂質(zhì)膠結(jié)，層狀結(jié)構(gòu)。主要礦物成分為石英和長(zhǎng)石。節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯多呈碎塊狀，取心率低。ZK1中20m處砂巖孔隙較發(fā)育，孔徑2m～5cm，該層在區(qū)域內(nèi)分布不均勻，最大出露厚度為10.28m。

中風(fēng)化砂巖：灰色，中粗粒結(jié)構(gòu)，砂質(zhì)膠結(jié)，塊狀結(jié)構(gòu)，主要成分為長(zhǎng)石、石英等，巖芯破碎、塊狀，回收率不高，最大暴露厚度為7.3m。

砂質(zhì)頁(yè)巖：黃灰色、灰色。上部分布碳質(zhì)泥巖，煤層埋深29.1m～30.0m；下部為砂質(zhì)頁(yè)巖和砂巖，細(xì)粒結(jié)構(gòu)，砂質(zhì)膠結(jié)，層狀結(jié)構(gòu)，主要由石英、長(zhǎng)石等礦物組成。該層僅在ZK3中可見(jiàn)，最大暴露厚度為8.52m。

石灰?guī)r：灰色。細(xì)粒結(jié)構(gòu)，塊狀結(jié)構(gòu)，礦物成分以方解石為主，偶見(jiàn)少量石英和長(zhǎng)石。巖芯呈柱狀塊狀，長(zhǎng)4m～20cm。巖芯回收率低，最大揭露厚度9.23m。下部多為碳質(zhì)泥巖，黑色-灰色-黑色。細(xì)粒結(jié)構(gòu)，層狀-厚層狀結(jié)構(gòu)，巖芯長(zhǎng)柱狀，長(zhǎng)10.21m～5.35cm，下部為煤層，該層僅在ZK5中可見(jiàn)，最大暴露厚度為3.65m。

1.3 滑坡變形特征

該滑坡滑動(dòng)跡象十分明顯，隱患突出。據(jù)2012年3月9日實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，2011年9月該坡體曾發(fā)生滑動(dòng)，導(dǎo)致坡體上居住的8戶(hù)居民45間房屋遭到破壞，無(wú)人員傷亡，現(xiàn)居民已搬至坡下居住。該處在2011年汛期產(chǎn)生的地裂縫及地面錯(cuò)位滑移現(xiàn)象共5處，局部滑塌有2處。地裂縫寬度0.6m～1.2m不等，順向土體出現(xiàn)錯(cuò)位下移，下移距離為0.55m～2.56m，其裂縫長(zhǎng)約25m～55m，該滑坡地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模為中型、隱患十分突出，對(duì)馬行溝村村民造成了直接和潛在的威脅。

2 成因及機(jī)理分析

調(diào)查結(jié)果綜合分析認(rèn)為，馬行溝村滑坡產(chǎn)生的主要原因?yàn)槿藶楦脑扉_(kāi)挖坡腳，再由降雨引發(fā)的滑坡災(zāi)害?，F(xiàn)狀條件下其活動(dòng)性明顯的滑坡體主要集中于中部及后緣地段，屬于局部活動(dòng)。

2.1 滑坡成因分析

馬行溝村滑坡體上居民房屋及地面裂縫，滑坡體發(fā)生層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)等跡象表明，該滑坡體目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)相關(guān)調(diào)查、地質(zhì)勘探資料研判分析，該滑坡體出現(xiàn)拉裂、逐漸變形失穩(wěn)的主要原因有以下幾個(gè)重要因素：

（1）較早時(shí)期，馬行溝村村民在該滑坡坡腳處開(kāi)挖窯洞，但2000年以來(lái)，窯洞經(jīng)常發(fā)生坍塌事故，村民在坡腳及坡體上修建房屋，并于2012年以來(lái)出現(xiàn)大量裂縫。可得出：人工加載及人為開(kāi)挖邊坡是引發(fā)滑坡的一個(gè)重要因素。

（2）該滑坡體中上部土地類(lèi)型主要為耕地，而農(nóng)田灌溉又會(huì)使地表水下滲，增加了滑坡內(nèi)土體的含水量，破壞原有土體的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，尤以汛期及暴雨季節(jié)為典型，地表水極易沿裂縫入滲，從而使拉張裂縫得到進(jìn)一步加劇，破壞土體穩(wěn)定性，造成邊坡整體失穩(wěn)?；w錯(cuò)位滑動(dòng)又讓滑坡后緣的高度短時(shí)間內(nèi)迅速增大，滑體自重作用又使得土體中應(yīng)力必須重新分布，從而在局部產(chǎn)生不同規(guī)模的滑塌災(zāi)害現(xiàn)象。

（3）馬行溝滑坡附近有多處露天鋁土礦開(kāi)采場(chǎng)，礦山開(kāi)采的爆破震動(dòng)一定程度上削弱了該滑坡土體的穩(wěn)定性，這也是滑坡產(chǎn)生的誘因之一。

2.2 滑坡機(jī)理分析

經(jīng)過(guò)一系列綜合分析，馬行溝村滑坡體的形成主要經(jīng)歷了以下4個(gè)變形破壞階段：

（1）坡體坡腳局部失穩(wěn)產(chǎn)生擠壓蠕動(dòng)階段［1］：受人類(lèi)工程活動(dòng)影響，如削坡、開(kāi)挖坡腳的建房活動(dòng)，會(huì)讓坡體應(yīng)力過(guò)于集中在局部1個(gè)或若干個(gè)點(diǎn)上，隨即剪應(yīng)力短時(shí)間內(nèi)迅速超過(guò)原土體實(shí)有的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)一步產(chǎn)生了不可消退與避免的塑性變形—蠕變。塑性區(qū)面積區(qū)逐步擴(kuò)大，又導(dǎo)致其局部坡腳坡體向下方順勢(shì)出現(xiàn)擠壓現(xiàn)象，穩(wěn)定體與坡體結(jié)點(diǎn)二者間會(huì)發(fā)生破裂甚至拉開(kāi)，滑坡面上的主裂縫至此正式形成，加之時(shí)間的推移，滑動(dòng)面的形成，滑坡就發(fā)展至滑動(dòng)階段。但在此以前，整個(gè)滑體仍處相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，理論穩(wěn)定系數(shù)≥1。

（2）滑動(dòng)破壞階段：當(dāng)主滑動(dòng)段第一次失穩(wěn)時(shí)，坡體將向下推壓。由于應(yīng)力作用，坡腳抗滑段坡面將產(chǎn)生縱向和橫向凸起膨脹裂縫。拉伸裂縫和凸起裂縫將逐漸連接，整個(gè)滑動(dòng)面將連接，導(dǎo)致位移滑動(dòng)，滑動(dòng)區(qū)內(nèi)的土壤將光滑，強(qiáng)度將隨著滑動(dòng)距離的延長(zhǎng)而逐漸降低，抗滑力將逐漸減小甚至喪失，隨著地表水的滲入，滑坡將加速滑動(dòng)，直至完全破壞。

（3）壓密穩(wěn)定階段：一旦滑體前緣滑出原滑床，滑動(dòng)阻力將逐漸增大，滑體重心將進(jìn)一步減小，孔隙水、靜水等壓力將逐漸減小。滑坡將緩慢停止滑動(dòng)并變得穩(wěn)定。自重將逐漸排出和鞏固滑動(dòng)體，其后部將向前擠壓和壓縮，并恢復(fù)到一定的強(qiáng)度。

（4）臨時(shí)穩(wěn)定階段：當(dāng)滑坡以不同規(guī)模多次滑動(dòng)時(shí)，其勢(shì)能的降低將逐漸增加前緣阻力，并趨于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，隨后進(jìn)入壓實(shí)固結(jié)的穩(wěn)定階段。

2.3 滑坡危險(xiǎn)性分析

馬行溝村在該滑坡坡腰及坡腳區(qū)域居住的村民共46戶(hù)200人，現(xiàn)由于滑坡變形已毀壞房屋8戶(hù)45間房，其滑坡體上分布有大量次生裂縫。在順坡方向，土體錯(cuò)位移動(dòng)最大距離為2.55m，而隨著滑坡體進(jìn)一步滑動(dòng)，房屋開(kāi)裂數(shù)量還將不斷增加，該滑坡險(xiǎn)情等級(jí)為中等。

3 滑坡穩(wěn)定性分析

3.1 定性分析

通過(guò)野外綜合踏勘調(diào)查與勘查得出，該滑坡現(xiàn)狀仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)。區(qū)域內(nèi)原生斜坡［2］較為陡峭，斜坡前緣人工開(kāi)挖邊坡建房形成了高陡的臨空面，為滑坡的滑動(dòng)造就了有利的臨空條件；而其后緣則為基巖，又為滑坡的滑動(dòng)創(chuàng)造了滑動(dòng)面。根據(jù)坡體變形破壞特征，特別是在雨季，裂隙發(fā)展很快，斜坡體上發(fā)生大量次生裂縫，變形加劇，整個(gè)斜坡體發(fā)生明顯位移，斜坡體上耕地與民房不時(shí)出現(xiàn)的房屋開(kāi)裂、地表沉降現(xiàn)象，說(shuō)明了該滑坡仍不穩(wěn)定。

3.2 定量評(píng)價(jià)

滑坡地質(zhì)災(zāi)害滑動(dòng)面為折線(xiàn)，故選用傳遞系數(shù)法開(kāi)展計(jì)算。依據(jù)其地質(zhì)構(gòu)造等特征，選定不同斷面進(jìn)行計(jì)算研判。

穩(wěn)定性系數(shù)理論計(jì)算公式如下：

針對(duì)前文滑坡體地層巖性主要以第①層粉質(zhì)粘土層為主，可知滑坡土體為均質(zhì)巖土體，而驗(yàn)算過(guò)程也可按相同傳遞系數(shù)法對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)穩(wěn)定性驗(yàn)算。

對(duì)滑坡區(qū)I-I’剖面進(jìn)行了定量分析計(jì)算，其條塊分圖如下圖2，條塊劃定原則如下：

圖2 馬行溝滑坡剖面I-I’計(jì)算分塊

（1）在主滑動(dòng)趨勢(shì)方向上，根據(jù)地質(zhì)剖面的變化和滑動(dòng)面的產(chǎn)狀，將剖面劃分為若干條帶。

（2）在分塊時(shí)，充分考慮滑動(dòng)體地的波動(dòng)，然后細(xì)分各塊，從而精確計(jì)算各塊的體積。

（3）斷面劃分還應(yīng)參考滑體巖性分布特征、區(qū)域地下水類(lèi)型、埋深條件等因素。

工況選擇

工況一：自然工況

荷載組合：滑體自重，滑體滑動(dòng)面上土體的剪切參數(shù)為自然剪切值，滑體重量根據(jù)自然重量選擇。

工況二：暴雨工況

荷載組合：滑體自重，滑動(dòng)面上土體的剪切參數(shù)為飽和剪切值，滑體重量按全飽和重量選擇。

3.3 穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果評(píng)價(jià)

滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分為四級(jí)，見(jiàn)下表1。

表1 滑坡穩(wěn)定狀態(tài)分級(jí)表

滑坡穩(wěn)定性計(jì)算值結(jié)果見(jiàn)下表2、3。由上表可以得出，各剖面在各種工況條件下的穩(wěn)定性見(jiàn)表3［3］：

表2 滑坡穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果

表3 滑坡穩(wěn)定性表

4 結(jié)論

通過(guò)收集資料以及野外勘察、分析得出如下結(jié)論：

（1）新安縣馬行溝村滑坡屬于牽引式土質(zhì)滑坡?；缕孪?41°，整體坡度約35°，滑體寬90.2m，長(zhǎng)135.4m，高29.2m，平均厚度約8.9m，體積10.98×104m3。

（2）滑坡體主要礦物成分為粉質(zhì)粘土；滑帶物質(zhì)成分為粉質(zhì)粘土，夾砂巖、泥巖、巖屑。粉質(zhì)粘土為軟塑～塑性狀態(tài)，滑帶厚度5.0cm～30.0cm；滑坡沿巖土界面滑動(dòng)，滑體主要為粉質(zhì)粘土，滑床為二疊系山西組砂巖、泥巖。

（3）通過(guò)對(duì)馬行溝滑坡地質(zhì)調(diào)查及穩(wěn)定性計(jì)算，滑坡體前緣目前整體處于穩(wěn)定狀態(tài)，在高強(qiáng)度降水工況下則處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

（4）根據(jù)本滑坡規(guī)模特征，結(jié)合場(chǎng)地實(shí)際情況，建議在滑坡治理工作中應(yīng)強(qiáng)調(diào)綜合治理措施，采用削坡減載+反壓坡腳+邊坡防護(hù)+土地平整+修建擋土墻+修建排水渠等工程措施。