山西呂梁孫家溝大型基巖滑坡勘察成果分析

楊茂杰

1 概況

孫家溝滑坡位于呂梁市臨縣三交鎮武家溝村,滑坡體位于武家溝西北山體的斜坡上。本測區為黃土梁峁區,是呂梁山地向黃河峽谷的延伸部分。山體上部覆蓋的厚層黃土,受長期水流侵蝕和切割作用,形成以黃土梁、峁和深切沖溝為主的典型黃土丘陵地貌,地形起伏較大且凌亂破碎。滑坡區位于丘陵前緣,山體基巖于溝谷處均有出露,地表大部辟為耕地,溝谷切割強烈,呈V字形。經調繪及勘探揭示滑坡體后緣發育一條陡坎,環繞孫家溝滑坡,形成明顯的后緣馬蹄形圈谷地貌,在后緣圈谷與孫家溝滑坡體之間為一規模較大的封閉凹槽,為典型的滑坡后緣封閉槽谷地貌。滑坡體總體上呈兩級平臺、凹槽地貌。

2 地質構造

勘察區位于華北地臺山西臺背斜西部呂梁山斷裂隆起區內,西部與鄂爾多斯臺向斜的陜北坳陷接壤。構造以褶皺為主,伴隨斷裂。褶皺:背斜東翼陡峻,西翼平緩;向斜是西翼陡峻,東翼平緩。斷裂主要是高角度的逆沖斷層,延伸距離遠,斷距大。基底或老地層向新地層逆沖,多為逆斷層和沖斷層,正斷層較少,且多為隱伏類型,還有極少數的旋轉斷層和平推斷層。該區燕山運動期隆起及沉降,形成構造皺型;喜馬拉雅運動山區及盆地繼續隆起和沉降,構成現今構造輪廓。其中陜北坳陷大區包括柳林單斜區。呂梁斷裂隆起大區包括中陽—離石向斜區、王家會背斜區。

3 變形破壞特征

1)滑坡體平面形態及規模。滑坡縱長約89 m,平均寬度約323 m,滑體面積約28 747 m2,滑體平均厚度15.0 m,體積約431 205 m3,主滑方向2°,依據滑坡體積屬大型滑坡,依據滑動面埋藏深度屬中深層滑坡,因巖層傾向與坡向一致且順層面滑動的順層滑坡,滑動面形態上部陡,中下部趨緩,總體呈圓弧狀。

2)滑坡周界。滑坡周界以巖土體是否產生變形破壞界定,其沿滑坡體周邊分布。滑坡后緣在山坡上砂巖陡壁前緣,高程882 m～887 m。滑坡前緣剪出口位于孫家溝南側,兩側基本以變形土體為界。

3)滑坡壁。滑坡壁呈“圈椅”狀,壁面傾向46°左右,傾角70°～80°,坎高10 m～12 m,頂部為裸露基巖,下部為第四系殘坡積碎石土局部夾滾石。

4)滑床。滑床后地層主要為全風化的泥巖。滑床后緣產狀較陡,傾角 40°～ 50°,中部和前緣部位產狀趨緩,傾角 9°～ 11°。

5)滑帶。滑床與滑體接觸關系:主要以下部風化基巖面為標志面。在滑體下部主要與全風化泥巖直接接觸,巖體破碎,透水性較強,易形成富水層,其巖性有強的吸水性且遇水易軟化。而下部風化基巖工程性質較好,透水性差。若地表水沿孔隙、基巖裂隙下滲至滑動帶富積,在地下水作用下,滑動帶軟化,易沿風化基巖層面下滑。

6)滑坡臺地。滑坡壁以下,地形線發生突然轉折,地形變得相對平緩,滑坡臺地呈斜緩臺階狀,臺階長約 97 m～100 m,寬約45 m～51 m,臺階與溝底高差約28 m～30 m,走向基本垂直主滑方向,并見有圈椅狀微地貌,展布方向與主滑方向基本一致。

7)滑坡裂縫。經現場調查,在滑坡壁后側裸露砂巖有縱張裂縫一條,上寬下窄,上部寬5 cm～10 cm不等,深度0.5 m 以上,長度延伸約30 m,走向基本平行于主滑方向呈 NE72°;在滑坡前緣改MDK40+511處發育一條剪裂縫,寬10 cm,長度延伸約40 m,走向與主滑方大角度相交走向呈NE49°;隨時間推移,拉張裂縫呈不斷擴大的趨勢。孫家溝滑坡軸向工程地質剖面見圖1。

4 滑坡變形破壞模式

按照滑坡受力分牽引式和推移式滑坡。牽引式滑坡其變形特征一般表現為土體向臨空方向的剪切蠕動,坡體上產生自地表向深部的拉裂,進一步明顯變形產生貫通良好的拉裂縫,然后剪切進一步貫通,地表裂縫增多,伴有局部崩滑、掉塊產生,最終滑動面產生坍塌。重力推移式滑坡,其變形特征一般表現為土體向臨空方向迅速剪切滑動,剪切滑移面為已有軟弱結構面,其變形是由深部潛在剪切面逐步向地表發展,滑坡體后緣與剪出口位于地形變化轉折部位。

綜合上述變形特征,結合滑坡發展過程和現場調查資料,主要原因是由于前部原河道侵蝕形成臨空面。因此,按照滑坡受力狀態,從滑坡后緣巖性分析,不利于地表水、地下水的下滲,地下水的補給范圍廣,推測為P2地層受臨空面的影響而產生的牽引式臺級狀滑坡。

5 滑坡體形成機制

滑坡體形成機制包括滑坡的內因和外因兩個方面,它們是相互聯系,相互補充的。斜坡的破壞機理是由各種因素綜合確定的,其中內因方面的地質因素包括:地形地貌因素、巖性因素、構造因素、水文地質因素等;外因方面包括持續強降雨及水流作用和人類活動(包括農業及工程活動)。

1)地形地貌因素。滑坡區的地貌單元屬侵蝕、剝蝕中低山,從微地貌單元看測區處于陡坡地帶,坡角約30°～40°。2)巖層因素。測區山體斜坡下覆基巖為巨厚層泥巖,存在差異分化,全風化帶巖體破碎,力學性能差,抗剪強度低,遇水易軟化。而下部基巖性質好,透水性差,形成一個相對阻水面。3)水文地質因素。水對斜坡土石的作用,是形成滑坡的重要條件。當測區遇到連續降水時地表水沿孔隙、基巖裂隙下滲,導致地下水位上升,不但可以增大整個巖體的下滑力,而且可以迅速改變全風化泥巖的性質,降低其抗剪強度,從而起到“潤滑劑”的作用。

6 結語

根據上述地質調繪及勘察結果分析,孫家溝滑坡為古滑坡,暫時處于穩定狀態。

連續降雨將是滑坡體形成的主要誘發條件。過量的地表水下滲使土體飽和,沿剪切面孔隙水壓力減小了滑動帶的剪應力,形成滑動破壞的條件。

工程振動或開挖破壞原有巖體的應力平衡。

滑坡需有以上各種因素的綜合作用,先在一個點或一個局部范圍發生剪斷破壞,然后逐漸發展形成貫通的剪切破壞面、滑動面,最后在滑動力大于抗滑力時產生下滑。

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