黃岡市羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)斜坡變形破壞模式分析

譚偉 周佑平 劉鋼一 李衛(wèi)華 田巍 劉勇

摘要：不同的地層巖性抗風(fēng)化能力差異較大，其中片麻巖抗風(fēng)化能力弱于花崗巖。同時，隨著深度的變化，巖體風(fēng)化程度也呈現(xiàn)差異化，其工程地質(zhì)特性差別同樣很大。當(dāng)斜坡具備一定物質(zhì)條件，且受到外界擾動時可表現(xiàn)出不同的變形破壞模式，極易形成地質(zhì)災(zāi)害而造成生命財產(chǎn)損失。本論述根據(jù)巖體風(fēng)化程度的差異性，以及斜坡物質(zhì)組成成分，結(jié)合實地調(diào)查，將黃岡市羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)斜坡變形破壞總結(jié)為三種模型、四種表現(xiàn)模式，即坡面漫流型、層內(nèi)錯動型、直/折線型和楔形體型，可為斜坡變形破壞防治提供了技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)化程度;變形破壞;地層巖性

中圖分類號：U24???????????????????????????????????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

縣城關(guān)鎮(zhèn)地處大別山南麓，大地構(gòu)造上屬于秦嶺褶皺系桐柏—大別山中間隆起大別山復(fù)背斜羅田褶皺束，大面積出露元古界紅安群變質(zhì)巖與燕山期花崗巖，坡面覆蓋松散殘坡積層較?。s1 m），按斜坡物質(zhì)組成劃分均為巖質(zhì)斜坡。在長期地質(zhì)營力作用下斜坡物質(zhì)組成、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和地表形態(tài)均發(fā)生變化，特別是表層巖體在雨水、溫度等因素影響下易風(fēng)化導(dǎo)致巖體發(fā)生變形、破碎，而不同風(fēng)化程度的巖體工程地質(zhì)特性存在較大差異。當(dāng)斜坡因切坡較陡，且具備一定物質(zhì)條件，如一定厚度的風(fēng)化殘坡積物，在降雨或人類活動等外部因素的擾動下，坡體無法保證自身的穩(wěn)定性，將產(chǎn)生變形破壞，從而引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[1 ]。本文根據(jù)巖體風(fēng)化程度的差異性，以及斜坡物質(zhì)組成成分，結(jié)合實地調(diào)查，提出了不同類型變形破壞模式，可為斜坡變形破壞防治提供參考依據(jù)。

1 地層巖性特征

通過本次調(diào)查及鉆探揭露，羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)斜坡主要出露地層巖性由新到老依此如下：

第四系殘坡積（Qel+dl ）耕植土，分布在斜坡表層，主要物質(zhì)組成為黃褐色砂土，含少量植物根莖，結(jié)構(gòu)松散、稍濕，力學(xué)性質(zhì)差，該層層厚0.7～ 1.0 m。

元古界紅安群（Ptgtn、Ptgin）廣泛分布于工作區(qū)，巖性為黑云角閃斜長片麻巖、斜長角閃巖、黑云二長片麻巖、花崗質(zhì)片麻巖，主要礦物成分為石英、長石、云母。新鮮巖體力學(xué)強(qiáng)度較高，干抗壓強(qiáng)度78.48～ 196.20 MPa，以脆性變形為主，吸水率0.1%～ 1.3%，塊體密度2.50 g/ cm3～ 3.04 g/cm3。局部地區(qū)風(fēng)化程度較高，巖石質(zhì)地較軟，力學(xué)強(qiáng)度較低，遇水易軟化，易產(chǎn)生坍滑現(xiàn)象。根據(jù)鉆探取芯情況按風(fēng)化程度從上至下大致可分為全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層[2-3]（見圖1 所示）。

（1 ）全風(fēng)化層埋藏于第四系地層之下，呈黃褐色，散砂狀，偶夾碎塊石，塊徑大部分小于1.5 cm，最大塊徑2.5 cm，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造完全破壞，層厚0.5～ 5 m，用手可搓成粉末狀，性狀類似于粉砂土。

（2 ）強(qiáng)風(fēng)化層呈灰褐色、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，鉆探揭露巖芯呈塊狀及餅狀，長度區(qū)間2 ～10 cm，單節(jié)最長10 cm，層厚0.5～ 3.5 m，結(jié)構(gòu)大部分破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育。

（3）中風(fēng)化層呈淺灰色、粒狀變晶結(jié)構(gòu)、片麻狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)部分破壞，巖芯呈短-長柱狀，長度多數(shù)大于15 cm，最長為33 cm，巖質(zhì)堅硬，錘擊聲清脆。

通過對不同風(fēng)化程度巖心取樣分析發(fā)現(xiàn)，風(fēng)化程度越強(qiáng)，片麻巖塊體密度、抗剪切強(qiáng)度均越低，強(qiáng)風(fēng)化片麻巖的吸水率是中風(fēng)化片麻巖的5 倍左右。

涼亭河超單元勝利單元（JS）二長花崗巖，呈青灰色，全晶質(zhì)結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造，呈強(qiáng)—中風(fēng)化（見圖2 所示）。主要礦物成分：正長石、斜長石、石英。巖石堅硬、性脆，力學(xué)強(qiáng)度較高，干抗壓強(qiáng)度117.72～ 215.82 MPa，該巖石抗風(fēng)能力強(qiáng)，以剛、脆性變形為主。人工切坡形成高陡邊坡易發(fā)生巖體剝墜落現(xiàn)象。

2 斜坡變形破壞模式

受外力地質(zhì)作用的影響程度不同，巖體的風(fēng)化程度也大不一樣，從而導(dǎo)致了不同類型的斜坡變形破壞模式，其中片麻巖的風(fēng)化程度明顯強(qiáng)于花崗巖，其變形破壞程度也強(qiáng)于花崗巖。根據(jù)巖體風(fēng)化程度的強(qiáng)弱，以及斜坡物質(zhì)組成成分，結(jié)合實地調(diào)查，將工作區(qū)內(nèi)斜坡變形破壞歸納為三種模型、四種表現(xiàn)模式[4 ]。

2.1 殘坡積——全風(fēng)化模型

此類斜坡坡體物質(zhì)組成主要為第四系殘坡積物及全風(fēng)化片麻巖，物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，變形破壞模式為坡面漫流型：

此類斜坡坡度較緩，變形破壞面一般很淺，屬于典型的表層破壞。由于受風(fēng)化作用影響劇烈，坡體物質(zhì)無固定形狀，巖體結(jié)構(gòu)呈散體狀，變形體主要為碎塊石土混合體。在降雨作用下坡體物質(zhì)吸水飽和軟化，孔隙水壓力增大，自重增加，使下滑力逐漸增大而失穩(wěn)。由于坡體表層巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，坡度較緩，在經(jīng)歷多次干濕循環(huán)后又會產(chǎn)生新的潛在變形體，一次滑動后仍然可以再次滑動，形成類似于流體的坡面漫流型破壞（見圖 3所示）。

如羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)何家畈村九組69號斜坡。表層出露地層為第四系殘坡積（Qel+dl ）耕植土，結(jié)構(gòu)松散、稍濕，層厚小于1 m 。下伏基巖為元古界紅安群（ptgtn）全風(fēng)化片麻巖，呈黃褐色，散砂狀，原巖結(jié)構(gòu)構(gòu)造完全破壞，層厚 0.5～ 5 m 。斜坡主坡向176°，斜坡切坡處出露基巖，產(chǎn)狀182°∠43°，斜坡組合結(jié)構(gòu)類型為順向巖質(zhì)斜坡。斜坡目前變形跡象多為風(fēng)化剝蝕作用造成的碎塊石剝離脫落，以及在山體切坡修路對坡體地貌的改變。特別是斜坡前緣覆蓋層較薄處的的基巖，本身風(fēng)化就較強(qiáng)，再加上切坡改造活動，易降低坡體局部穩(wěn)定性。現(xiàn)場見有兩處較為明顯的變形體均位于318國道改造公路兩側(cè)，其中道路西側(cè)一處變形體方量約36 m3（見圖4 所示），東側(cè)變形體方量約45 m3（見圖5 所示），物質(zhì)成分為第四系殘坡積物及全風(fēng)化片麻巖。通過現(xiàn)場調(diào)查訪問，每遇強(qiáng)降雨，坡體表層均會有部分松散巖土體因飽水后在自重作用下隨雨水順坡坍滑。2B6607E2-ECAB-4CF2-ABD7-EC10033F7B91

2.2 全風(fēng)化——強(qiáng)風(fēng)化模型

此類斜坡坡體物質(zhì)組成主要為全—強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，由于風(fēng)化強(qiáng)烈，表層巖體極其破碎，巖體內(nèi)部容易出現(xiàn)風(fēng)化差異面，同時，受構(gòu)造裂隙切割影響，巖體結(jié)構(gòu)面異常發(fā)育。其變形破壞主要表現(xiàn)為層內(nèi)錯動型：

巖石作為一種熱的不良導(dǎo)體，山區(qū)晝夜溫差大，巖石在白天陽光直射時，表層溫度快速升高，而內(nèi)部傳熱較慢，形成溫度差，內(nèi)外巖體膨脹大小不同，表層膨脹大，越往深層膨脹越小，甚至不再變化，這使得原本完整的巖石沿垂直表面方向產(chǎn)生張應(yīng)力，而形成平行于表面的風(fēng)化裂隙[5-6]。到了夜晚，吸收的太陽輻射熱一部分反饋給大氣，另一部分向下傳入地表深處。此時表面失熱降溫，體積收縮，而內(nèi)部溫度升高巖石膨脹，這樣就產(chǎn)生了平行于巖石表面的張應(yīng)力，致使垂直巖石表面的裂隙形成。在冬季，表層巖土體中的裂隙水還易受到凍融作用，也會加速巖體風(fēng)化。在長期反復(fù)作用下，巖石被風(fēng)化裂隙切割由表及里逐漸變形脫落，其滑動面主要為風(fēng)化差異錯動面及裂隙貫通面（見圖6所示）。

層內(nèi)錯動型多發(fā)生于牽引式滑坡中，由于前緣坡體穩(wěn)定性較差發(fā)生溜滑，致使后緣坡體失去支撐，導(dǎo)致失穩(wěn)破壞，滑坡規(guī)模不斷增大。

如羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)三里橋村15組42號斜坡。表層出露地層為元古界紅安群（Ptgtn）全風(fēng)化片麻巖，呈黃褐色-黑褐色，層厚1.5～ 3.9 m，均厚約3 m 。下部為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，灰白色，敲擊易碎。區(qū)內(nèi)人類工程活動強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為建房、修路切坡、坡體建房加載等，導(dǎo)致坡體存在多處臨空陡坎，特別是在前緣高程約83m 處因建房切坡形成10 m 的陡坎，陡坎坡度約為80°（見圖7 所示），破壞原有坡體的穩(wěn)定性，在降雨作用下，表層全風(fēng)化巖體吸水后自重增大，且降雨入滲使坡體地下水位抬升，對表層巖體產(chǎn)生一定的浮托力，使得前緣臨空面處表層全風(fēng)化巖體沿全—強(qiáng)風(fēng)化差異面滑動，致使坡體應(yīng)力進(jìn)行調(diào)整，牽引坡體變形向后發(fā)展，最終導(dǎo)致后緣房前地坪坍滑（見圖8 所示）。

2.3 強(qiáng)風(fēng)化——中風(fēng)化模型

此類斜坡坡體物質(zhì)組成主要為強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化片麻巖和花崗巖，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。其變形破壞主要表現(xiàn)為直/折線型和楔形體型兩種形式，通常情況下兩種形式同時存在。

2.3.1?? 直/折線型

此類斜坡變形破壞多見于順向巖質(zhì)斜坡，坡度相對較陡，變形破壞面一般可延伸至強(qiáng)風(fēng)化—中風(fēng)化層，變形體物質(zhì)成分主要為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化片麻巖和花崗巖。巖層中多發(fā)育兩到三組裂隙，多呈張開狀，結(jié)構(gòu)面平直光滑、間距較小，但延伸長度一般較大，在降雨條件下，雨水沿裂隙面入滲，使得巖體抗剪強(qiáng)度降低，裂隙逐漸擴(kuò)大延伸，直至相鄰裂隙面貫通形成破壞面，巖體在自重作用下最終沿變形破壞面移動（見圖9所示）。

2.3.2? 楔形體型

此類斜坡變形破壞多見于坡度極陡的巖質(zhì)斜坡，變形體物質(zhì)成分主要為塊狀強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化花崗巖，巖體較為堅硬，抗風(fēng)化能力相對較強(qiáng)。該類斜坡的變形破壞面由傾向不同的兩組或多組結(jié)構(gòu)面控制，結(jié)構(gòu)面間距相對較大，一般情況下節(jié)理裂隙大多不貫穿，且多呈閉合狀，坡體整體較為穩(wěn)定。在外界擾動（如降雨沖刷及外界震動）情況下，裂隙相互貫通，變形體在自重作用下瞬間脫離母巖，其豎向位移大于橫向位移，表現(xiàn)為剝落、滾動、跳躍等多種運(yùn)動方式（見圖10所示）。這種變形破壞一般只在局部產(chǎn)生，規(guī)模較小。

如羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)何家灣村二組52號斜坡。斜坡目前變形跡象主要集中在坡體東側(cè)，主要表現(xiàn)為前緣建房、修路對坡體開挖，形成高約15 m、坡度約85°的高陡臨空面（見圖11所示）。坡體物質(zhì)成分主要為塊狀強(qiáng)風(fēng)化至中風(fēng)化花崗巖，巖體較為堅硬，抗風(fēng)化能力相對較強(qiáng)，但裂隙較為發(fā)育，現(xiàn)場測得5 組裂隙（見圖12所示），巖體被裂隙切割形成長約4.6 m、寬約3.5 m、高約2 m、體積約20 m3的變形體（見圖13所示）。其次表現(xiàn)為因風(fēng)化侵蝕作用造成的碎塊石剝離墜落，坡下公路邊可見已散落的碎塊石，最大塊徑約0.4 m，呈棱角狀（見圖14）。通過現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，坡體裂隙較為發(fā)育，且有泉水出露，巖體長期處于飽水狀態(tài)，每遇強(qiáng)降雨，雨水通過坡面徑流入滲基巖裂隙，使裂隙逐漸延伸貫通最終形成破壞面，導(dǎo)致表層巖體被切割成孤立巖塊，在自重作用下脫離母巖，最終沿變形破壞面移動或墜落。

3 結(jié)束語

本論述基于《黃岡市羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)地質(zhì)災(zāi)害調(diào)勘查》項目，通過鉆探揭露將區(qū)域地層巖性按風(fēng)化程度進(jìn)行了劃分，并結(jié)合巖性風(fēng)化程度詳細(xì)分析了羅田縣城關(guān)鎮(zhèn)斜坡變形破壞模式，為斜坡變形破壞防治提供了技術(shù)參考。

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