四川省平昌縣白衣滑坡成因機(jī)制及穩(wěn)定性分析

陳東升　張肖　程強(qiáng)　古德章　梁昌健

摘要：2021年9月4—6日巴中市發(fā)生特大暴雨，四川省平昌縣黃灘村巖土體滑移失穩(wěn)形成白衣滑坡，該滑坡嚴(yán)重危害當(dāng)?shù)厝藗兊纳敭a(chǎn)安全。基于鉆孔巖芯分析、現(xiàn)場勘查及現(xiàn)場位移監(jiān)測，對白衣滑坡的工程地質(zhì)環(huán)境條件和發(fā)育特征進(jìn)行詳細(xì)刻畫，對滑坡的成因機(jī)制及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出對應(yīng)處治設(shè)計。結(jié)果表明，白衣滑坡明顯受強(qiáng)降雨控制，巴河河水水位頻繁變動和順層結(jié)構(gòu)的砂泥巖不利組合也是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主要因素。白衣滑坡中前部和中后部滑動方向和形成機(jī)制有所差異，為中前部牽引式和中后部順層推移式深層巨型復(fù)合型滑坡?，F(xiàn)今滑坡處于蠕滑變形狀態(tài)，處治設(shè)計以削坡減載、抗滑樁支擋設(shè)置為主。

關(guān)鍵詞：白衣滑坡 紅層 成因機(jī)制 穩(wěn)定性分析

Analysis of the Formation Mechanisms and Stability of the Baiyi landslide in Pingshan County， Sichuan Province

CHEN Dongsheng ZHANG Xiao CHENG Qiang GU Dezhang LIANG Changjian

（1.Sichuan Provincial Highway Planning， Survey， Design and Research Institute Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province，610041 China; 2.Southwest Institute of Nuclear Industry Survey and Design Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province 610042 China; 3.China Southwest Architectural Design and Research Institute Co.， Ltd.， Chengdu， Sichuan Province 610052 China）

Abstract：From September 4 to 6， 2021， an extraordinary rainstorm occurred in Bazhong City， causing the sliding and instability of the rock-soil body in Huangtan Village， Pingshan County， Sichuan Province and leading to the formation of the Baiyi landslide， which seriously endangered the safety of the lives and property of local residents. Based on drilling core analysis， field investigation and on-site displacement monitoring， this paper provides a detailed description of the engineering geological environment and development characteristics of the Baiyi landslide， analyzes its formulation mechanism and stability and proposes corresponding treatment designs. The results show that the Baiyi landslide was clearly controlled by strong rainfall， and that the frequent changes of the water level of the Ba River and the unfavorable combination of sandstone and mudstone in the bedding structure were also the main triggering factors for the Baiyi landslide. The sliding direction and formation mechanism of the middle-front and middle-rear parts of the Baiyi landslide were different， and it was a deep giant composite landslide with a traction type in the middle-front part and a bedding pushing type in the middle-rear part. At present， the landslide is in a state of creep-slip deformation， and the treatment design focuses on slope reduction and load reduction， as well as the installation of anti-slide pile support.

Key Words：Baiyi landslide; Red stratum; Formulation mechanism; Stability analysis

我國地形復(fù)雜，地震、降雨等自然因素多發(fā)，導(dǎo)致各種地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。滑坡是一種地質(zhì)災(zāi)害，具有破壞性強(qiáng)、危害范圍廣、難以預(yù)測和防范等特點^[1]。據(jù)相關(guān)報告顯示，我國滑坡分布范圍廣泛，涉及西南、西北、華南和西藏等地區(qū)，其中云南、四川、貴州等地滑坡災(zāi)害最為嚴(yán)重^[2]。滑坡災(zāi)害一旦發(fā)生，會對周邊的交通、能源、水利等基礎(chǔ)設(shè)施造成破壞，甚至導(dǎo)致人員傷亡。此外，滑坡災(zāi)害還會破壞土地資源、導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境破壞，對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和社會發(fā)展帶來嚴(yán)重影響^[3]。因此，防治滑坡災(zāi)害是一項重要的任務(wù)，必須采取科學(xué)有效的防治措施，減少滑坡對社會和人們的危害。

2021年9月4—6日巴中發(fā)生特大暴雨災(zāi)害，平昌巴河水位上漲約20 m，四川省巴中市平昌縣黃灘村（巴河左岸，北緯31.487606°，東經(jīng)107.127118°）巖土體滑移失穩(wěn)形成深層巨型滑坡-白衣滑坡。白衣滑坡致使江口至白衣古鎮(zhèn)旅游公路中斷，嚴(yán)重危害人們的生命財產(chǎn)安全。此外，經(jīng)勘查分析，白衣滑坡中前部和中后部滑移方向有所差異，且具有不同的成因機(jī)制，為深層巨型復(fù)合型滑坡，但目前少有類似特征的紅層滑坡案例報道。因此，本文擬對白衣滑坡的工程地質(zhì)環(huán)境條件和發(fā)育特征進(jìn)行詳細(xì)刻畫，在此基礎(chǔ)上對滑坡的成因機(jī)制、穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并提出對應(yīng)處治設(shè)計。相關(guān)研究結(jié)果對于理解四川盆地及其他區(qū)域紅層滑坡形成機(jī)制、防災(zāi)減災(zāi)處治設(shè)計有重要意義。

1白衣滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件

1.1 區(qū)域構(gòu)造及巖性特征

白衣滑坡位于川中稅家槽背斜南西翼，滑坡附近無大型斷裂經(jīng)過，褶皺軸線走向325°～20°。白衣滑坡區(qū)地貌為侵蝕低山地貌，斜坡自然坡度一般25°～35°，并呈臺階狀寬臺與陡崖交替的地形特征。寬緩平臺一般被崩坡積層含碎石粉質(zhì)粘土、碎石等覆蓋，平臺寬度30～120 m。陡坡、陡崖處多為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組（J₃p）厚層砂泥巖互層出露，區(qū)域厚度874～1 211 m，上覆地層為中生界白堊系下統(tǒng)蒼溪組，下部平行整合于侏羅系上統(tǒng)遂寧組地層，巖性屬軟～較軟巖。滑坡區(qū)巖層產(chǎn)狀為285°∠10°，巖體中主要發(fā)育有兩組節(jié)理：J1：45°∠65°，J2：345°∠81°，巖層層面傾向與滑坡岸斜坡臨空面方向小角度相交。

1.2 降雨特征

滑坡所在區(qū)域由于有秦嶺、大巴山屏障，雨量豐富，年降雨量一般為1 000～1 200 mm，最高可達(dá)1 600 mm以上。通常冬、春季雨水少，夏秋雨多，尤其5—10月雨量集中，可占年降水量的80%左右。收集了平昌站（站號：57324）2021年每月降雨量氣象資料，其中最大月9月降水量為373.3 mm（見圖1）。

2白衣滑坡特征

2.1 白衣滑坡平面特征

白衣滑坡位于斜坡下部，前緣臨近巴河河床，滑坡周界較清晰，滑坡體整體呈“梨”形，呈北東—南西向展布，滑坡后緣高程約342 m，前緣高程約270 m，前后緣高差約72 m，滑坡總體較為平緩，整體坡度約13°?；麻L約350 m，前寬后窄，平均寬度約227 m，滑坡平面面積約6.129×10⁴ m²，結(jié)合11個鉆孔數(shù)據(jù)，推測滑坡總方量大于1.50×10⁶ m³，為深層巨型滑坡?；驴傮w向西南方向滑移，滑動距離約7.55～12.72 m，滑動方向215°～235°（中后部受滑面及前緣臨空面控制，方向發(fā)生微偏轉(zhuǎn)）（見圖2）。

滑坡后側(cè)緣發(fā)育滑坡壁，滑坡壁高約5～7 m，為基巖陡坎，擦痕產(chǎn)狀244°∠32°。滑坡后緣發(fā)育多條拉張裂縫，寬度3～10 cm不等，裂縫走向均在145°附近，與滑動方向垂直。滑坡中部地形呈臺階狀，地形較紊亂，分布大量民房、旱地，現(xiàn)今民房均遭受破壞，樹木傾倒。道路發(fā)生明顯沉降變形，沉降量約4 m，地方道路可見發(fā)育大量拉裂縫，寬度5～25 cm不等，公路內(nèi)側(cè)樁板墻發(fā)生傾倒變形。滑坡前緣大量拉裂縫發(fā)育，寬度10～30 cm不等，并臨近巴河河床，擠壓河道。

2.2 白衣滑坡剖面特征

根據(jù)白衣滑坡11個地質(zhì)鉆孔信息（見圖2），滑坡表層大面積含碎石粉質(zhì)粘土分布，厚度在4.0～20.0 m變化，向滑坡前后兩側(cè)厚度逐漸減小，中部厚度最大，土體多呈灰色、淺黃色，部分為紫紅色、灰紅色等，以可塑狀為主?；w中部以中密碎石、塊石組成，最大厚度16.7 m，巖性以粉砂質(zhì)泥巖及砂巖組成，塊碎石層厚度無規(guī)律。滑坡底部見大量粉粘粒組成的粉質(zhì)粘土夾層或泥膜分布（見圖3），該土層多為軟～可塑狀。在鉆孔BYHP1-6、BYHP8發(fā)現(xiàn)了光滑面、擦痕、泥膜、粘粒富集帶和黃泥附著裂隙面等現(xiàn)象。連接各鉆孔剖面裂隙、光滑面、泥膜帶及粘粒富集帶獲得白衣滑坡的滑面，自下往上依次為中密砂泥巖塊碎石層和可塑狀含碎石粉質(zhì)粘土層；滑床為下伏穩(wěn)定的砂巖（見圖3）。

3 白衣滑坡成因分析

3.1 滑坡滑動與降雨的關(guān)系

根據(jù)平昌氣象站降雨資料，自2021年9月4—6日的3天內(nèi)累計降雨量為183.3 mm，特別是9月5日單日降雨量達(dá)到97.4 mm，屬暴雨～大暴雨級別（見圖4）。白衣滑坡正是在暴雨期產(chǎn)生大規(guī)?；谱冃?，滑坡滑動與降雨呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，同時雨水侵入也加大了滑坡自重。因此，極端降雨是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主控因素。

3.2 滑坡滑動與河床水位的關(guān)系

白衣滑坡中前部早期為大型堆積體，巖土界面傾角平緩，處于穩(wěn)定狀態(tài)（見圖3）。但堆積體前緣臨近巴河河床，且位于水電站庫區(qū)下游，距離水電站約3 km。巴河水位變化頻繁（閉閘期間水位標(biāo)高約270 m，泄洪期間水位標(biāo)高約290 m，高差20 m），長期的水位頻繁變動導(dǎo)致堆積體土體結(jié)構(gòu)遭受破壞。河水消漲，位于巖土界面附近的地下水滲流，進(jìn)一步泥化巖土界面上方的粗粒土，形成軟弱夾層帶。同時水電站開閘泄洪，洪水切割堆積體前緣。堆積體在前緣切割、土體結(jié)構(gòu)變化及巖土界面抗剪強(qiáng)度逐漸降低等因素下產(chǎn)生了垂直河道方向的大規(guī)模牽引式滑移變形，滑動距離約12.72 m，滑動方向約215°。因此，巴河河水水位頻繁變動是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主要因素。

3.3 滑坡滑動與不利的地質(zhì)結(jié)構(gòu)的關(guān)系

順層結(jié)構(gòu)邊坡是最容易產(chǎn)生滑坡災(zāi)害的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，層面往往成為邊坡巖體失穩(wěn)變形的邊界面^[4]。白衣滑坡中后部鉆孔巖芯顯示塊碎石巖性具有明顯分層性，層內(nèi)巖性單一，結(jié)構(gòu)均勻，滑面傾角與下伏基巖傾角近一致（見圖3）?；潞缶塀YHP1號鉆孔孔深27.0～27.8 m段見陡傾裂隙面，傾角80°，傾角張開，見黃泥充填；滑坡中部BYHP2號鉆孔孔深19.4～20.4 m碎石節(jié)理面泥膜發(fā)育，見大量光滑面（見圖3）。因此，分析認(rèn)為受2021年6—9月巴中市多次大暴雨影響，地表水體沿陡傾裂隙下滲，在砂巖與粉砂質(zhì)泥巖接觸帶形成富水帶，軟化薄層狀粉砂質(zhì)泥巖，降低了粉砂質(zhì)泥巖與砂巖間的層面抗剪強(qiáng)度，形成潛在滑面。在后緣張裂隙中產(chǎn)生靜水壓力及沿滑面（軟化帶）分布的垂直向上的揚壓力作用下^[5，6]，且中前部滑坡滑移形成前緣臨空，滑坡中后部發(fā)生滑移變形，形成順層推移式滑坡，滑動距離約7.55 m，滑動方向約為235°。因此，順層結(jié)構(gòu)的砂泥巖不利組合是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主要因素。

綜上，白衣滑坡為受強(qiáng)降雨作用控制的中前部土體牽引式+中后部基巖順層推移式深層巨型復(fù)合型滑坡。

4 白衣滑坡處治設(shè)計

為恢復(fù)江口至白衣古鎮(zhèn)旅游公路交通運輸，保障居民人身財產(chǎn)安全，根據(jù)滑坡的特征、成因機(jī)制及穩(wěn)定性成果進(jìn)行滑坡防災(zāi)減災(zāi)處治設(shè)計，處治設(shè)計以削坡減載、抗滑樁支擋設(shè)置為主，并恢復(fù)排水系統(tǒng)，滑坡前緣設(shè)護(hù)岸擋墻，受巴河沖刷段邊坡坡表設(shè)鉛絲石籠護(hù)坡（見圖5）。具體治理措施如下。

（1）削坡減載：滑坡體后部清方減載，挖方到設(shè)計邊界后按1∶2坡率放坡，每級坡高8 m，中間設(shè)4 m寬平臺。

（2）抗滑樁支擋：根據(jù)典型剖面（見圖5）進(jìn)行滑坡推力計算，安全系數(shù)為1.10，計算得支擋位置剩余下滑力為924 kN/m，設(shè)直徑2.5 m圓樁進(jìn)行支擋，樁長20 m，樁心距5 m。

（3）排水系統(tǒng)：清方后在滑坡后緣設(shè)置截水溝。

（4）護(hù)岸擋墻：滑坡前緣剪出口位置設(shè)護(hù)岸擋墻，擋墻高6 m，順河向布置，受沖刷坡體上設(shè)鉛絲石籠護(hù)坡。

5 結(jié)論與分析

1. 白衣滑坡中前部和中后部滑動方向和形成機(jī)制有所差異，為中前部土體牽引式和中后部基巖順層推移式深層巨型復(fù)合型滑坡。白衣滑坡中前部土體受巴河水位頻繁升降影響，滑坡體結(jié)構(gòu)遭到破壞，在暴雨誘發(fā)下形成牽引式滑動；中后部在暴雨誘發(fā)下，由于后緣張裂隙產(chǎn)生的靜水壓力和沿滑移面分布的揚壓力作用下，形成基巖順層推移式滑動。
2. 極端降雨是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主控因素，巴河河水水位頻繁變動及順層結(jié)構(gòu)的砂泥巖不利組合也是觸發(fā)白衣滑坡滑動的主要因素。

（3）滑坡處治設(shè)計以削坡減載、抗滑樁支擋設(shè)置為主，并恢復(fù)排水系統(tǒng)，滑坡前緣設(shè)護(hù)岸擋墻，受巴河沖刷段邊坡坡表設(shè)鉛絲石籠護(hù)坡。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉偉. 我國地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查統(tǒng)計與分析[J]. 采礦技術(shù)，2021，21（5）：100-103.

[2] 李俊生. 滑坡災(zāi)害風(fēng)險分析及其防治策略探討[J].西部資源，2021（6）：46-48.

[3] 李臣正. 中國地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布規(guī)律研究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計，2019（24）：30-31.

[4] 樊榮，程強(qiáng)，趙海松. 隧道洞口段開挖誘發(fā)順層滑坡特征及機(jī)理分析[J]. 交通科技，2022（6）：96-99，105.

[5] 朱冬. 四川廣巴高速公路臨水寺大橋堆積體滑坡穩(wěn)定性分析及防治措施研究[D]. 成都：西南交通大學(xué)，2021.

[6] 陶盛宇. 四川宣漢縣大園包滑坡復(fù)活機(jī)理及穩(wěn)定性評價[D]. 成都：成都理工大學(xué)，2020.