某道路碎石土滑坡群形成機(jī)理及防治措施建議

趙 磊，馬玉歡

（山西省地質(zhì)勘查局二一二地質(zhì)隊(duì)，山西 長(zhǎng)治 046000）

碎石土滑坡是一種結(jié)構(gòu)較為松散的堆積體滑坡，滑坡體物質(zhì)包括填土、殘積、崩塌體、堅(jiān)硬巖石風(fēng)化物等。該類(lèi)滑坡坡度較大，由于坡體物質(zhì)松散，在降雨的誘發(fā)下，坡體物質(zhì)容易沿坡面滑動(dòng)、下滑，從而對(duì)坡前的建筑設(shè)施造成威脅[3]。碎石土滑坡的誘發(fā)因素眾多，主要包括內(nèi)在因素（如地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性和水文地質(zhì)條件等）和外在因素（降雨、人類(lèi)工程活動(dòng)、地震等）兩大類(lèi)，研究表明，降雨和人類(lèi)工程活動(dòng)是最主要誘因[6]。

隨著基礎(chǔ)建設(shè)等人類(lèi)工程活動(dòng)的增強(qiáng)，碎石土滑坡變形破壞造成的災(zāi)害問(wèn)題愈發(fā)凸顯。本文選取某道路旁分布的碎石土滑坡群，結(jié)合該滑坡群的地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡的特征及形成演化過(guò)程，對(duì)防治措施進(jìn)行研究，為該類(lèi)滑坡的防治工作提供科學(xué)依據(jù)。

1 工程概況

某道路位于山西省某工業(yè)園區(qū)內(nèi)，建設(shè)道路長(zhǎng)度約8.857km。該工程為對(duì)現(xiàn)有道路的拓寬改造工程，拓寬后路面寬度為15m，為雙向兩車(chē)道，路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型擬用瀝青混凝土路面。對(duì)該道路的勘察調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)道路兩側(cè)存在不同大小的碎石土滑坡，滑坡分布范圍大，且較為分散。這些滑坡存在不同程度的變形跡象，威脅著道路的安全。

2 地質(zhì)環(huán)境條件概況

2.1 地形地貌

滑坡群位于山間溝谷內(nèi)，總體地貌類(lèi)型為構(gòu)造剝蝕地貌，滑坡位于擬建道路兩側(cè)，道路沿溝的走向延伸，總體北部高、南部低。溝谷呈“U”型，兩岸谷坡較為陡立，坡度約為60°～80°，坡型多為直線(xiàn)型，谷坡高度約為20～50m。谷坡坡面多裸露，坡體上植被稀疏?；氯貉販瞎确稚⒎植荚跍瞎葍蓚?cè)的斜坡處。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡群區(qū)域上位于呂梁山塊隆與晉中新裂陷的接觸部位，構(gòu)造形態(tài)為呂梁山背斜的左翼，霍西向斜的東部，次級(jí)構(gòu)造單元為靈石富家灘復(fù)背斜的北東翼與晉中新裂陷的接觸部位，該區(qū)地層總體走向北西向南東傾伏，地層傾角7°～21°，區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷層?；氯旱貐^(qū)受構(gòu)造影響，坡體巖石較為破碎，多裂隙發(fā)育，坡體碎石松動(dòng)。

2.3 地層巖性

由于滑坡群所處位于山間河谷內(nèi)，河谷底部出露地層主要為第四系沖洪積地層，兩側(cè)山坡處出露地層為二疊系中統(tǒng)上石盒子組地層，在山間之間的寬緩平臺(tái)、山凹處堆積有第四系坡積黃土。將地層巖性自老而新分述如下：

（1）二疊系中統(tǒng)上石盒子組（P2s）。該地層主要分布在溝谷兩側(cè)的山體處，巖性以灰黃色、黃綠色砂巖夾雜灰紫色、灰綠色泥巖為主。該組地層砂泥巖交錯(cuò)，形成互層，其中砂巖受風(fēng)化形成多處裂隙，砂巖風(fēng)化形成破碎的碎石，泥巖表面風(fēng)化形成碎塊。該地層厚度較大，受構(gòu)造影響，巖層與兩側(cè)坡體斜交。

（2）第四系全新統(tǒng)（Q4）。該組地層從成因劃分主要分為兩類(lèi)，一為位于山坡處的坡積碎石土；一為位于山間溝谷內(nèi)的沖洪積卵石、碎石土。坡積碎石土主要以黃褐色、灰黃色粒徑不一的碎石為主，以黃褐色粉土充填，該地層為滑坡坡體的主要構(gòu)成物質(zhì)；沖洪積卵石、碎石土主要以大塊的灰褐色、黃褐色卵石，以黃褐色、黃紅色的粉質(zhì)粘土充填。

2.4 水文地質(zhì)條件

按照滑坡所屬地區(qū)含水層的賦存條件，將地下水可劃分為兩類(lèi)，即碎屑巖基巖裂隙水和松散巖類(lèi)孔隙水。碎屑巖基巖裂隙水富水性較差，單位涌水量一般為0.02～0.027L/s，該類(lèi)型地下水補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，由高處向低處運(yùn)動(dòng)，徑流途徑較短，水質(zhì)類(lèi)型一般為HCO3-Ca·Mg 型。松散巖類(lèi)孔隙水存在于道路所處的河谷及兩側(cè)山前的沖洪積堆積區(qū)，該地下水補(bǔ)給條件好，水位淺，含水量大，富水性好。滑坡所處區(qū)域該類(lèi)含水層厚15～20m，單位涌水量達(dá)480～3760t/d。該類(lèi)型地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水，其次為河流入滲，徑流方向?yàn)橛晌飨驏|，向河谷地區(qū)徑流。

滑坡所處地區(qū)河谷內(nèi)河流為季節(jié)性河流，該河平時(shí)無(wú)水，僅在降雨時(shí)有少量的水流，水深較小約0.3～0.5m。

2.5 工程地質(zhì)條件

滑坡所處地區(qū)根據(jù)巖性組合、結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)特征對(duì)巖土體進(jìn)行劃分。巖體為薄—中厚層狀堅(jiān)硬與軟弱互為夾層的碎屑巖；土體為粉土、碎石雙層土體。

巖體主要為二疊系上石盒子組的砂巖、泥巖，砂巖為堅(jiān)硬巖，受構(gòu)造影響，多裂隙發(fā)育，其風(fēng)化較嚴(yán)重，呈碎塊狀、塊狀；泥巖為軟質(zhì)巖，其抗風(fēng)化能力差，泥巖風(fēng)化呈強(qiáng)風(fēng)化，靠近坡面裸露的泥巖風(fēng)化呈碎屑、碎渣，位于砂巖之間的泥巖由于風(fēng)化破碎嚴(yán)重，多發(fā)育裂隙。

2.6 人類(lèi)工程活動(dòng)

滑坡現(xiàn)今位于山間溝谷內(nèi)，滑坡坡前為工業(yè)園區(qū)道路，該地區(qū)位于工業(yè)園區(qū)，周邊人類(lèi)工程活動(dòng)主要為道路的修筑以及廠(chǎng)房的建設(shè)。廠(chǎng)房位于道路兩側(cè)的河谷平坦地區(qū)。滑坡群位于道路兩側(cè)，道路建設(shè)對(duì)滑坡前緣進(jìn)行了開(kāi)挖，造成了坡前的臨空，同時(shí)對(duì)坡體進(jìn)行了開(kāi)挖，造成了滑坡坡高大，坡度大，坡體巖性受開(kāi)挖擾動(dòng)影響破碎嚴(yán)重。因此人類(lèi)工程活動(dòng)是造成滑坡形成的主要因素。

3 滑坡群特征

現(xiàn)滑坡群滑坡均為碎石土滑坡?，F(xiàn)將滑坡的特征分述如下。

3.1 滑坡邊界、規(guī)模、形態(tài)特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)測(cè)繪及勘查，各個(gè)滑坡位于山間的凹地或道路兩側(cè)坡體高度較大的部位，其中大部分坡體平面形態(tài)呈直線(xiàn)型，少數(shù)呈凸型。坡體前緣均為現(xiàn)園區(qū)道路，坡體高度約為10～35m，局部地區(qū)高度較大，約為45m。坡體前緣由于道路建設(shè)對(duì)其進(jìn)行了開(kāi)挖，造成了前緣的臨空，同時(shí)導(dǎo)致坡體坡度增大?；氯焊鱾€(gè)坡體邊界較為明顯，坡體后緣多為高陡的山體，坡體后緣以與山體相接處為界，前緣位于坡前道路，滑動(dòng)方向朝向坡前道路?；氯褐骰较蛏祥L(zhǎng)度為25～45m，寬度為80～130m，長(zhǎng)度小，寬度大?；缕麦w厚度為5～18m，滑坡體積約為（0.8～5.6）×105m3。根據(jù)滑坡體積劃分，滑坡中小型滑坡居多，僅有2處為中型滑坡。

3.2 滑坡體

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查以及對(duì)滑坡群采取的勘察可知，滑坡坡體為含破碎砂巖塊、泥巖塊混雜粉土的碎石層。成因類(lèi)型為殘坡積，滑坡體結(jié)構(gòu)呈松散—稍密狀，碎石土中夾雜的碎石為黃褐色、灰黃色的粗砂巖，碎石平均直徑為3～15cm，最大粒徑約為25cm，碎石呈棱角狀，多為碎塊，未有被磨圓，碎石之間以黃褐色、黃紅色粉土充填，其間夾雜黃褐色砂礫、角礫。碎石土不均勻系數(shù)為5.6～10.8?；缕麦w厚度為5～18m，按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864-2016）[1]劃分，該滑坡群中的滑坡多為淺層滑坡，僅有2處為中層滑坡。

3.3 滑帶

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及勘探結(jié)果，坡體下伏地層為較為完整的泥巖層，坡體為碎石土體，碎石土與泥巖接觸的部位為破碎帶，該處物質(zhì)較為破碎，直徑為2～3cm 的碎石較多，破碎帶碎石混雜大量的粉土，坡體滑坡將粉土擠壓，粉土將碎石膠結(jié)。該破碎帶下部泥巖受上部碎石土滑動(dòng)的影響，表層泥巖破碎嚴(yán)重，出現(xiàn)泥化現(xiàn)象。同時(shí)破碎帶內(nèi)土體含水量較上部坡體有所增大，多濕潤(rùn)。局部地區(qū)泥巖上部坡體中含包氣帶水，在該破碎帶處有水滲出。

因此該滑坡群滑面為坡體碎石土與下部較完整的泥巖接觸面，滑帶土為滑面上下受滑動(dòng)影響產(chǎn)生的破碎、含泥碎石帶，根據(jù)勘探可知，滑帶厚度為1.0～1.5m。破碎帶碎石土物理力學(xué)性質(zhì)較坡體低。

3.4 滑床

滑坡坡體為碎石土，下伏地層為較完整的泥巖。泥巖除發(fā)育裂隙外，整體較為完整，巖體呈塊狀、中厚層狀，上部坡體滑動(dòng)僅對(duì)泥巖表層厚度約為0.5～0.7m的巖層造成了擾動(dòng)，對(duì)其造成了破壞，使表層泥巖泥化并破碎成碎塊狀，下部泥巖未造成影響。下部泥巖結(jié)構(gòu)致密，為不透水層。同時(shí)泥巖厚度較大，且?guī)r層穩(wěn)定。因此滑坡群中滑坡滑床為泥巖層。

3.5 滑坡變形特征

現(xiàn)今滑坡均存在不同程度的變形跡象，在滑坡的不同部位存在不同程度的變形，現(xiàn)將變形特征分述如下：

（1）滑坡后緣：滑坡前緣臨空，坡體向前緣滑動(dòng)，造成了后緣坡體的拉裂，在后緣出現(xiàn)平行于坡體寬度方向的裂縫，裂縫延伸長(zhǎng)度為15～25m，寬度為0.1～0.3m，裂縫深度為0.8～1.4m，坡體后緣主要以拉裂變形為主。

（2）坡體中部：坡體中部變形主要表現(xiàn)在中部坡體頂部碎石的滾動(dòng)，同時(shí)伴隨坡體兩側(cè)出現(xiàn)輕微的羽狀裂縫，后緣變形對(duì)坡體中部進(jìn)行了擠壓，導(dǎo)致坡體向前滑動(dòng)。

（3）坡體前緣：坡體前緣由于道路建設(shè)導(dǎo)致其臨空，同時(shí)坡體高度較大，坡體前緣變形主要表現(xiàn)為坡體上部碎石向前滾落、坡體向前滑動(dòng)，導(dǎo)致在坡前道路處出現(xiàn)了滑動(dòng)墜落的碎石堆。

由坡體變形可知，滑坡目前均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，處于蠕滑變形階段。

4 滑坡形成機(jī)理及影響因素

4.1 形成機(jī)理

根據(jù)對(duì)各個(gè)滑坡的坡體特征及變形特征進(jìn)行的分析，從而推測(cè)滑坡的形成機(jī)理。

該滑坡群均為碎石土滑坡，滑坡坡體呈松散—稍密狀，為孔隙較大的碎石土；滑帶為滑動(dòng)影響產(chǎn)生的泥化破碎帶；滑床為致密較為完整的泥巖。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)坡體局部地區(qū)存在包氣帶水，同時(shí)在滑帶處土體濕潤(rùn)，含水量有所增大，有水滲出。

在降雨的影響下，雨水沿坡體碎石土之間的孔隙下滲，進(jìn)入到碎石滑帶處，由于滑床為致密的泥巖，泥巖為不透水層，雨水無(wú)法繼續(xù)下滲，從而在碎石帶內(nèi)聚集，雨水的聚集導(dǎo)致泥巖表面軟化嚴(yán)重，碎石帶充水滑潤(rùn)，強(qiáng)度降低。在雨水的浸潤(rùn)下坡體吸水自重增加，導(dǎo)致坡體向前滑動(dòng)，從而導(dǎo)致失穩(wěn)。坡前道路的建設(shè)使坡前臨空、坡體高度增大，從而為坡體的滑動(dòng)產(chǎn)生有利的條件。坡體前緣滑動(dòng)牽引后緣產(chǎn)生拉裂，導(dǎo)致后緣出現(xiàn)拉張錯(cuò)落裂縫。

4.2 影響因素

滑坡的形成主要的影響因素主要分為以下幾種[4]：

（1）地形地貌：滑坡所處地區(qū)地貌類(lèi)型為構(gòu)造剝蝕地貌，構(gòu)造剝蝕造成滑坡所處的原始坡體高度大，坡度陡，為滑坡的形成創(chuàng)造了有利的地形條件。

（2）地層巖性：滑坡坡體為松散—稍密的碎石土，碎石土密實(shí)度低且孔隙大，碎石土之間以粉土充填，結(jié)合較差，在外力的影響下坡體極易發(fā)生滑動(dòng)，同時(shí)碎石土易透水為強(qiáng)透水層，降雨及水體沿坡體下滲，在坡體內(nèi)聚集從而使坡體加重?；禄矠槟鄮r，泥巖為不透水層，上部水體由坡體碎石土下滲至泥巖頂面處無(wú)法下滲，從而在該處進(jìn)行匯集，同時(shí)泥巖頂面遇水軟化，形成軟弱滑動(dòng)面。滑坡地層巖性為易滑的巖土體，為滑坡的形成提供了有利的巖土體。

圖3（a）為實(shí)驗(yàn)室中使用固定設(shè)備固定手機(jī)對(duì)兩個(gè)動(dòng)態(tài)物體進(jìn)行拍攝，模擬固定式相機(jī)在多動(dòng)態(tài)目標(biāo)下的情形。而兩個(gè)動(dòng)態(tài)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是不同的，因此兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體所對(duì)應(yīng)的虛擬相機(jī)運(yùn)動(dòng)軌跡也是不一樣的，所以采用目標(biāo)跟蹤技術(shù)跟蹤我們想要得到的單個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)。在跟蹤的同時(shí)，消除背景對(duì)重構(gòu)的影響，對(duì)于靜止的背景而言，相機(jī)的姿態(tài)是不變的，如果想要從序列圖像中重構(gòu)動(dòng)態(tài)物體，就需要消除背景對(duì)計(jì)算虛擬相機(jī)軌跡的影響。

（3）降雨：滑坡所處地區(qū)大氣降水是坡體水體的主要來(lái)源，大量降雨時(shí)，由于坡體為易滲透的碎石土，雨水沿坡體下滲進(jìn)入到坡體下部，降雨使坡體飽和，增加了滑坡體的自重，同時(shí)雨水在泥巖頂部聚集，降低了接觸帶的抗滑能力，從而使滑坡失穩(wěn)。降雨是誘發(fā)滑坡形成的主要因素。

（4）人類(lèi)工程活動(dòng)：滑坡所處地區(qū)人類(lèi)工程活動(dòng)為坡前道路的建設(shè)，道路建設(shè)對(duì)坡體前緣坡腳進(jìn)行了開(kāi)挖，使坡前產(chǎn)生臨空面，同時(shí)坡體前緣高度大，為滑坡的滑動(dòng)形成了有利的地形條件。周邊工程建設(shè)將開(kāi)挖的碎石土丟棄至滑坡體處，加重了坡體自重。

5 滑坡群的防治措施

根據(jù)滑坡的形成機(jī)理及影響因素，對(duì)滑坡群采取以下幾種防治措施：

（1）排水措施[3]：水是誘發(fā)滑坡形成的主要因素，因此排水工程是滑坡防治的主要工程?？稍谄麦w后緣外設(shè)置截水渠，在坡體上設(shè)置橫向、豎向排水溝，此外將坡體上的裂縫采用粘土分層夯實(shí)充填。

（2）挖方卸載工程：對(duì)坡體較小、滑動(dòng)不強(qiáng)烈的滑坡可采用對(duì)坡體進(jìn)行人工配合機(jī)械挖方的型式對(duì)坡體進(jìn)行卸載，消除坡體自重。

（4）監(jiān)測(cè)工程：為有效地對(duì)滑坡進(jìn)行防護(hù)，在布置工程措施的同時(shí)需布置一定的監(jiān)測(cè)工程?？稍谄麦w上設(shè)置監(jiān)測(cè)儀器定期監(jiān)測(cè)坡體變形，發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大時(shí)及時(shí)預(yù)警。同時(shí)在道路處設(shè)置警示牌。

6 結(jié)論

本文對(duì)某工業(yè)園區(qū)兩側(cè)碎石土滑坡群的地質(zhì)環(huán)境條件、滑坡特征、形成機(jī)理及影響因素進(jìn)行了分析，從而提出適宜的防治措施。碎石土坡體由于坡體物質(zhì)松散—稍密，壓實(shí)度低，坡體物質(zhì)極易滑動(dòng)，加之坡體高度大，前緣臨空，在降雨的誘發(fā)下極易發(fā)生滑坡。針對(duì)此采用排水、挖方卸載、支擋等工程措施對(duì)其進(jìn)行防護(hù)治理，此外對(duì)滑坡需采用一定的監(jiān)測(cè)工程。通過(guò)上述工程措施的實(shí)施，可有效地對(duì)滑坡進(jìn)行防治，從而減小滑坡對(duì)道路的危害。