漢源新縣城肖家溝滑坡基本特征及形成演化機制分析

尚柟吉，周 勇，張元才，陳 浩，霍從順

(1.核工業西南勘察設計研究院有限公司，四川 成都 610061;2.成都理工大學地質災害防治與地質環境保護國家重點實驗室，四川 成都 610059;3.中兵勘察設計研究院，北京 100053)

隨著西部大開發的進行，我國西南地區掀起了大規模水電開發的熱潮，庫區縣城也開始了爆發式的遷建。新縣城的建設中大規模的“大挖大填”，嚴重的破壞了原有的地質環境，由此也誘發了大量的地質災害［1］，［2］。在前緣施工開挖、后緣堆載等誘發因素的影響下，2007年12月及2008年12月漢源新縣城肖家溝松散堆積物斜坡先后兩次產生蠕滑，掩埋前緣道路超過100m及箱涵72 m，造成直接經濟損失100余萬元，并直接影響到312戶1092人的搬遷安置工作［3］。本文從滑坡形成的地質環境條件入手，緊密結合斜坡變形破壞跡象，分析了滑坡的形成機制，研究結果對該地區城鎮建設的施工安全及斜坡變形破壞機制有一定的借鑒意義。

1 地質環境概述

1.1 地形地貌

滑坡區屬于構造剝蝕低山地貌。原始地勢較為平緩，坡度12°～20°，地形變化較大，總體南高北低，中間高，兩側低，西北角和東側地段地勢相對較陡，局部達30°。場地內受施工及滑坡影響，原始地形破壞嚴重。

1.2 地層巖性

研究區出露的地層有第四系全新統人工堆積層(Q4ml)、滑坡堆積層(Q4del)、第四系全新統崩坡堆積層(Q4col+dl)、三疊系白果灣組(T3b)的泥質砂巖、砂質泥巖及二疊系下統陽新組(P1y)灰巖地層。

1.3 地質構造及地震

滑坡區屬揚子準地臺(Ⅰ級)西緣上揚子臺坳(Ⅱ級)之峨眉山斷拱(Ⅲ級)的滎經斷凹(Ⅳ級)。區內斷裂褶皺較發育，基巖較為破碎。根據四川省地震局工程地震研究所對漢源縣城新址所作的場地地震安全性研究成果及《建筑抗震設計規范》(GB 50011－2001)(2008年版)，擬建場地抗震設防烈度為Ⅶ度，設計基本地震加速度值為0.15g。

1.4 水文地質條件

滑坡位于山脊部位，匯水面積小，地表水多以面流的形式匯入兩側沖溝內，滑坡后緣地勢低洼，為地表水的下滲創造了良好條件。探井開挖表明滑面(巖土界面)附近賦存有少量不連續分布的地下水滲出。地下水以基巖裂隙水為主，地表水由大氣降水補給，于地勢較低處排泄，地下水位埋深大。

2 滑坡基本特征

2.1 形態特征

肖家溝滑坡在平面上呈長舌形，剖面形態呈折線形(見圖1、圖2)。滑坡縱向長約200m，橫向寬約65～90m，面積約1.8×104m2，厚度5.0～13.4 m，滑坡體積約13.0×104m3。前緣高程約880m，后緣高程約930m，高差約50m，主滑方向32°。

圖1 肖家溝滑坡工程地質剖面

滑坡區位于斜坡中下部，地勢西南高而東北低，整體坡度約15°，局部坡度較大可達50°。滑坡南東側已建擋墻及西側出露的小山梁略向北側凸出，與滑坡組成一向內凹的負地形(圖3)。整個滑坡在縱向上略顯階狀，呈條帶狀小平臺與斜坡相間狀地形。滑坡后緣見明顯反傾臺坎，拉張裂縫呈楔形，向下逐漸尖滅，最大長度約50m，最大張開度約2m，可見最大延深約1.2 m(圖4)。滑坡兩側以沖溝為界，陡坎高約3～5 m，陡坎外未見明顯變形跡象。滑坡中后部見拉張裂縫帶，裂縫走向約114°，與滑動方向近垂直，可見最大長度約45 m，可見最大張開度約1.5 m，可見最大延深約0.8 m(圖5)。滑坡中前部見明顯鼓脹裂縫帶，裂縫走向約145°，最大長度約8 m，最大張開度約30cm，可見最大延深約0.4 m(圖6)。滑坡前緣受開挖影響，覆蓋層滑動后松散堆積于坡腳。

圖2 滑坡工程地質平面圖

2.2 物質組成及結構特征

圖3 肖家溝滑坡全貌

據勘探資料和工程地質測繪與調查，肖家溝滑坡為沿巖土界面滑動的土質滑坡。滑體物質主要為粉質黏土夾碎石，碎石含量分布不均:中上部碎石含量較低，并含有大量礫石;中下部碎石含量較高，含有大量塊石。粗顆粒物質均呈棱角狀，粒徑一般約2～7cm，可見塊石最大粒徑達1.5 m，母巖成分為強風化砂巖、中風化灰巖等，結構松散。充填物質多為粉質黏土，成硬塑～堅硬狀，切面稍具光澤，無搖震反應，韌性一般，干強度差。滑坡后緣及中部部分區域堆積有大量人工填土，主要為粉質黏土夾碎、塊石物質，結構松散。

圖4 滑坡后緣拉裂縫

滑帶土主要為黏性土，呈褐色，呈軟塑 ～可塑狀態，含水率較之上部土體有所增加，近飽和，探井開挖后有少量水滲出，滑膩感強，含有約5%的角礫，其粒徑約0.3～1cm。角礫成分為砂巖，伴有搓揉現象。通過TJ2探井揭露，在巖土界面附近見清晰的滑面，具有光澤，并伴有清晰走向一致的擦痕，滑面表層有極薄(約1～3mm)滑坡滑動搓揉而成的粘粒物質，滑膩感強，呈軟塑狀，取樣過程中上部土體極易沿該面與下層巖土體分離(圖7)。

圖5 滑坡東側邊界

滑床物質主要由三疊系上統白果灣組(T3b)的砂質泥巖及二疊系下統陽新組(P1y)灰巖地層組成，滑坡中前部滑床主要為陽新組灰巖地層，白果灣組強風化砂質泥巖地層僅在中后部出露。砂質泥巖呈強風化狀，黃褐色為主，粉細粒結構，層狀構造，主要礦物成分為:粘土礦物、長石、石英、巖屑等。該層在滑坡中前部尖滅。灰巖呈強風化狀，礦物成分以CaCO3為主，含生物碎屑，層理不明顯，巖石質硬，裂隙較發育，巖體較破碎，多夾有薄層狀的強風化砂質泥巖。基巖產狀約 44°∠18°。

圖6 滑坡前部鼓脹裂縫

圖7 TJ2探井揭露的滑帶土

3 滑坡的誘發因素及形成機制

3.1 滑坡的誘發因素

(1)地形地貌:滑坡處于斜坡相對低洼部位，兩側沖溝發育，后緣低洼的溝槽為地下水的入滲提供了有利的地形條件。

(2)地下水:斜坡覆蓋層為黏土夾碎石，自身工程性質較差，下伏砂質泥巖、灰巖，為相對隔水巖組，從而巖土界面處地下水易于富集，導致其覆面巖土體力學性質降低。

(3)人類工程活動:滑坡所在場地現為規建區，人類工程活動頻繁。后緣的大量堆載，前緣的大規模開挖，嚴重破壞了原有的地質環境。

綜上所述，在有利的地形條件、地下水及人類工程活動等因素的綜合作用下，最終導致了滑坡形成，其中人類工程活動是主要的誘發因素。

3.2 滑坡的形成演化機制

根據斜坡變形破壞的空間演化規律［4］，［5］及斜坡變形破壞特征，肖家溝滑坡為人類工程滑動誘發的推移式土質滑坡，其形成演化過程可以分為以下三個階段。

3.2.1 后緣拉裂縫形成階段

隨著前緣的持續的大規模開挖，后緣的不斷的堆載，斜坡中前段－抗滑段所能提供的抗滑力不斷減小，后緣所施加的下滑力不斷增加，斜坡的穩定性也逐漸降低。當穩定性降低到一定程度時，坡體后緣形成拉張應力區，變形由此開始。當變形達到一定程度后，在滑坡體后緣往往會形成多級弧形拉裂縫和下錯臺坎，在地貌上表現為多級斷壁。2007年12月，滑坡所產生的后緣拉裂帶L1和L2表明當時滑坡正處于第一個階段。

3.2.2 中段側翼剪張裂縫產生階段

隨著后緣拉裂下錯變形的加劇，后段的滑移變形及所產生的推力將逐漸向前段傳遞。前段滑體被動向前滑移時，在其兩側邊界將出現剪應力集中現象，并由此形成剪切錯動帶，產生側翼剪張裂縫。隨著中段滑體不斷向前滑移，側翼剪張裂縫呈雁行排列的方式不斷向前擴展、延伸，直至坡體前部。由于滑坡區工程擾動大，雁形剪裂縫不甚明顯，僅在滑坡左側發現兩處雁列式剪裂縫帶L3和L6。

3.2.3 前緣隆脹裂縫形成階段

滑體在由后向前滑移的過程中，將會受到前部抗滑段的阻擋，并在阻擋部位產生壓應力集中現象，從而在坡體前緣產生隆起帶。隆起的土體在受中后部縱向推擠力的作用產生放射狀的縱向隆脹裂縫，而在橫向上巖土體因彎曲變形而形成橫向隆脹裂縫。滑坡中下部的L4和L5放射狀張裂縫帶的出現表明滑動面完全貫通，斜坡已經處于臨界狀態。

現代非線性科學理論認為，當斜坡處于臨界狀態時，對外界擾動十分敏感，即呈現敏感性［6］。斜坡后緣的進一步堆載以及降水的入滲直接導致了滑坡的產生。

4 結論

(1)肖家溝滑坡處于斜坡相對低洼部位，兩側沖溝發育，后緣低洼的溝槽為地下水的入滲提供了有利的地形條件。斜坡覆蓋層下伏砂質泥巖、灰巖，為相對隔水巖組，因此基覆面附近地下水易于富集，導致基覆面巖土體物理力學性質的降低。

(2)斜坡前緣的大規模開挖以及后緣的大面積堆載嚴重破壞了原有的地質環境，人類工程活動是滑坡產生的主要誘發因素。

(3)肖家溝滑坡裂縫的形成具有推移式滑坡典型的裂縫體系分期配套特性，其形成演化過程可劃分為后緣拉裂縫形成、中段側翼剪張裂縫產生及前緣隆脹裂縫形成三個階段。

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