武義縣大坪滑坡成因分析與防治措施研究

周正飛, 徐 磊, 安雙個

(1.浙江省第三地質(zhì)大隊，浙江 金華 321001； 2.浙江省核工業(yè)二六九大隊，浙江 金華 321017)

0 引言

在未建公路前武義縣大坪山體的古滑坡堆積體為穩(wěn)定巖土體，20世紀70年代中期開始在其前緣切坡修路，早期道路以淺路塹方式通過，在施工過程中邊坡坍塌不斷，建成通車后坡體表部又數(shù)次小規(guī)模滑塌。2005年初因道路升級改建施工，對K66+010—K66+407段邊坡開挖，使原已基本穩(wěn)定的邊坡又處于不穩(wěn)定狀態(tài)，致使邊坡失穩(wěn)滑塌，頂部出現(xiàn)多組裂縫，改建工程暫停施工[1-2]。災(zāi)害發(fā)生后，通過地表調(diào)查與綜合勘查，認為該滑坡為一古滑坡堆積體復(fù)活。

1 地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

滑坡區(qū)位于構(gòu)造剝蝕低山丘陵區(qū)，海拔高程200～570 m。道路以北地勢險峻，峭壁林立，峭壁高達38～49 m，延長100～250 m不等，地形坡度40°以上，最高山峰海拔767.0 m。道路以南呈倒三角緩坡地貌，微地貌為凸坡，呈上陡中緩下陡狀，坡向320°，海拔高程360～574 m為陡坡，坡度25°～35°，基巖裸露一般，局部為陡崖；350～360 m為緩坡，坡度5°～10°，局部為臺階，該處原為大坪自然村所在地，現(xiàn)已整村搬遷，坡地上主要種植油茶、板栗等經(jīng)濟作物；200～350 m為陡崖和公路路塹邊坡，坡度大于25°，植被以灌木為主。

1.2 地層巖性

滑坡區(qū)及周邊主要出露白堊系下統(tǒng)西山頭組(K1x)和第四系松散層(Q)。

(1)白堊系下統(tǒng)西山頭組(K1x)：巖性為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、凝灰質(zhì)砂巖夾灰紫色流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，地層產(chǎn)狀339°∠23°。

(2)第四系松散層(Q)：①第四系沖洪積層(Q3al+pl)：由砂、礫、卵石組成，屬古河床相沉積。②古滑坡堆積層(Q4del)：由碎塊石組成，中密—密，棱角狀，塊石大者可達3 m以上，局部為小規(guī)模整體滑落。③殘坡積層(Q4el+dl)：由灰黃色含碎石粉質(zhì)黏土組成，結(jié)構(gòu)松散，厚度一般0.8～2 m，局部可達3 m以上。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)由于殘坡積層及古滑坡堆積層覆蓋面積大，未見斷裂構(gòu)造蹤跡，節(jié)理裂隙以130°∠87°、230°∠85°兩組最為發(fā)育。區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運動強烈，主要表現(xiàn)為山體抬升和溝谷下切，在滑坡前緣見古河床相砂礫卵石層，與現(xiàn)代河床高差達45 m以上。

2 滑坡發(fā)育特征

2.1 滑坡體基本特征

滑坡區(qū)所在的大坪村東西兩側(cè)有多條弧形展布的溝谷，系沿滑坡拉張、剪切裂縫侵蝕、沖刷形成，主裂縫殘存完好。村后坡腳的山塘水庫地段為滑坡封閉洼地。古滑坡恰處于雙溝同源、上下陡、中部緩的鼻形斜坡地形。鉆探勘查區(qū)位于古滑坡剪出口外之滑坡舌地段，滑坡堆積物(碎塊石)直接“超覆”在第四紀晚更新世河床相砂礫卵石層(坡下階地)之上，迫使竹客溪改道、下切。

2.1.1 古滑坡形態(tài)、規(guī)模及類型

古滑坡平面形態(tài)呈“簸箕”形，主滑方向320°，軸線長400 m，前緣最大寬度530 m，面積約16×104m2，平均厚度以45 m計算，滑坡體土石量在600×104m3以上，為大型深層巖質(zhì)滑坡。

2.1.2 古滑坡體結(jié)構(gòu)

古滑坡體由黃褐色含角礫粉質(zhì)黏土及碎塊石組成，塊石大小一般0.8～1.5 m，最大可達2.2 m以上，分布不均勻。碎塊石成分主要為流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r及少量凝灰質(zhì)砂巖，層厚3.0～51.3 m不等，平均28.5 m。

2.1.3 古滑坡舌及基底特征

(1)古滑坡舌特征。古滑坡舌由于長期風(fēng)化剝蝕及竹客溪的沖刷，現(xiàn)已成坡向北西的單面斜坡。斜坡自然坡度36°～42°，路塹邊坡坡度為45°～55°，局部地段可達60°～65°。

(2)基底特征。各鉆孔揭示的古滑坡舌堆積體厚度、基底標高統(tǒng)計見表1，并繪制基底等高線及堆積物厚度等值線圖(圖1)。①基底地形縱向變化較復(fù)雜，中部5-5′及6-6′剖面近于水平，兩側(cè)波狀起伏，局部坡度可達32°。②滑坡堆積體橫向厚度總體自南西向北東逐漸增大，局部可達51.3 m以上，厚度變化不穩(wěn)定。③基底巖性為侏羅系上統(tǒng)西山頭組強風(fēng)化流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r或第四系古河床相砂礫卵石層。④除局部基底在公路路面以上外，其余鉆孔所揭基底標高均在其下。

表1 滑坡舌堆積體厚度及基底標高統(tǒng)計表

2.2 古滑坡局部復(fù)活形成的新滑坡及拉張裂縫

由于在滑坡體前緣修建公路，導(dǎo)致古滑坡局部地段復(fù)活，發(fā)生了小型土質(zhì)滑坡及拉張裂縫。

(1)小型土質(zhì)滑坡。見于ZK12南15 m，平面形態(tài)呈圈椅狀，軸線長17.0 m，前緣寬27.0 m，主滑方向330°，面積320 m2，估計已滑土方700～1 000 m3，其特征主要表現(xiàn)為滑坡壁及滑坡臺階。后緣見二級臺階，臺階高1.5～2.2 m，傾角85°以上。

圖1 古滑坡前緣滑坡舌基底地形及滑坡堆積體厚度等值線圖

(2)拉張裂縫。見于2-2′剖面左、右，長40 m，走向235°，裂縫寬15～20 cm，深50～60 cm，臺階高25～35 cm，北側(cè)下降。其北東端與新近坍塌邊界相連。該滑坡體于2017年進行了地表排水系統(tǒng)工程施工，現(xiàn)狀調(diào)查坡體排水溝多處可見拉張裂縫，據(jù)監(jiān)測資料顯示，裂縫正在緩慢擴大變形中，由此可判斷此滑坡表層尚處于蠕滑變形階段。

3 滑坡成因及形成時代分析

3.1 滑坡成因分析

研究區(qū)中生代以后地殼長期處于抬升階段，風(fēng)化剝蝕作用強烈?？辈閰^(qū)處于隘谷地段，兩側(cè)谷坡陡峭。竹客溪北岸峭壁林立，巖層傾向與地形坡向相反；南岸地形坡度較緩，地層傾向(310°～5°)與坡向一致，且傾角(20°～26°)與坡角相似?；鶐r中的凝灰質(zhì)砂巖夾流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，抗風(fēng)化強度弱，易失穩(wěn)變形。巖體中300°∠63°、350°∠84°兩組陡傾結(jié)構(gòu)面發(fā)育。前緣竹客溪強烈的側(cè)向侵蝕作用使南岸山體坡腳不斷掏空后退，形成高陡臨空面。地表基巖風(fēng)化強烈，風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙發(fā)育，巖體破碎，為大氣降水提供了良好的入滲通道。大量水體的滲入不僅增加了巖體的自重，而且也使抗風(fēng)化強度弱的巖層軟化，抗剪強度降低，逐漸形成一連續(xù)的軟弱結(jié)構(gòu)面，由此山體自南東向北西滑移，形成大規(guī)模深層巖質(zhì)滑坡。

3.2 滑坡形成時代

從圖1可知，古滑坡體堆積物直接“超覆”在前緣第四紀晚更新世河床相砂礫卵石層之上。根據(jù)地質(zhì)體相互關(guān)系分析，該古滑坡形成的時代可能是距今(5～10)萬年的全新世早期。

4 滑坡穩(wěn)定性評價

4.1 古滑坡穩(wěn)定性現(xiàn)狀調(diào)查

根據(jù)1∶1萬工程地質(zhì)測繪資料，在古滑坡區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)新近的拉張、剪切裂縫和滑坡臺階。地表種植的板栗樹、油茶樹、毛竹及古楓樹等挺直，生長正常，未發(fā)現(xiàn)呈馬刀樹、醉漢林狀態(tài)。據(jù)調(diào)查訪問，原大坪村的房屋、道路從未出現(xiàn)過拉張、傾斜。因此，古滑坡體從在其上建村居住以后，整體是穩(wěn)定的。

滑坡體前緣滑坡舌斜坡地段，古地形較復(fù)雜，其上的滑坡堆積體經(jīng)長期風(fēng)化剝蝕及竹客溪的沖刷，破壞了山體極限平衡，因此經(jīng)常發(fā)生邊坡坍塌，并出現(xiàn)小型土質(zhì)滑坡及拉張裂縫。前緣坡腳平基修路開挖坡率選擇不當(dāng)，再次破壞了山體平衡，導(dǎo)致較大規(guī)模的邊坡滑塌。

4.2 穩(wěn)定性計算

根據(jù)野外勘查和鉆孔資料分析，滑坡體以碎塊石為主，綜合分析確定重度值為21 kN/m3。根據(jù)以往經(jīng)驗，滑動面上的滑面黏聚力、內(nèi)摩擦角分別取值為0 kPa、27°，滑坡體中的碎塊石黏聚力、內(nèi)摩擦角分別取值為0 kPa、41°。

古滑坡整體的穩(wěn)定性系數(shù)計算利用I-I′剖面采用傳遞系數(shù)法進行。根據(jù)滑坡周界、覆蓋層厚度、滑移帶產(chǎn)狀等，將I-I′剖面劃分為E1、E2、E3、E4、E5五塊，公式選用《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021—2001)條文說明5.2.8中推薦的(5.1)式。穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果為5.7。

為了分析古滑坡舌地段的穩(wěn)定性，選擇2-2′、6-6′、7-7′剖面采用瑞典條分法對斜坡的穩(wěn)定性系數(shù)進行估算[3-4]。2-2′、6-6′、7-7′剖面的穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果分別為0.936、0.808、0.714。

穩(wěn)定性計算結(jié)果表明，該古滑坡整體穩(wěn)定性系數(shù)達5.7，結(jié)合現(xiàn)狀調(diào)查資料分析，大坪古滑坡整體是穩(wěn)定的。

古滑坡舌地段穩(wěn)定性系數(shù)計算結(jié)果為0.714～0.936。結(jié)合公路邊坡護坡?lián)鯄捌麦w排水溝變形跡象表明，滑坡舌地段的斜坡目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在地質(zhì)環(huán)境條件發(fā)生變化時，斜坡隨時可能會發(fā)生滑塌，破壞前緣G235國道，堵塞交通，直接威脅來往車輛和行人的生命財產(chǎn)安全，需采取防治措施。

5 防治措施

5.1 排水工程

該古滑坡體自2005年初因切坡修路，造成前緣局部失穩(wěn)滑坡后，在2006年梅雨期受持續(xù)降雨影響，出現(xiàn)了裂縫增大變長等失穩(wěn)變形跡象，后續(xù)幾年，公路邊坡?lián)鯄奥访鏀?shù)次變形，現(xiàn)已修繕。在2017年，對該古滑坡體表部修建了綜合截排水系統(tǒng)，有效減少了地表水的下滲，減緩了古滑坡體表部的變形速率。

5.2 監(jiān)測工程

在2018年，對該滑坡地表變形進行了自動化監(jiān)測，在該滑坡體上安裝了GNSS基站。通過對近3年來監(jiān)測數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，總體位移變化小于2 cm。

5.3 風(fēng)險管控

2020年隨著浙江省地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險隱患雙控管理的持續(xù)推進，該點已納入風(fēng)險防范區(qū)管理。按照日常每周一次，雨天每日1次，強降雨天氣每日不少于2次的要求進行巡查監(jiān)測。同時對GNSS監(jiān)測儀異常報警快速查證。

6 結(jié)論

(1)國道(G235)武義縣柳城鎮(zhèn)大坪滑坡為一古滑坡，古滑坡體土石方量在600×104m3以上，屬大型深層巖質(zhì)滑坡。

(2)通過宏觀觀察、調(diào)查訪問和計算表明，古滑坡體整體是穩(wěn)定的。其前緣滑坡舌處斜坡目前仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，需采取防治措施。

(3)通過地表排水工程、監(jiān)測工程及風(fēng)險管控等防治措施的應(yīng)用，減緩了滑坡的變形速率，對滑坡變形情況進行了實時掌握，為該滑坡點風(fēng)險管控提供了有力的保障，為前緣國道的正常運營提供了科學(xué)的依據(jù)。