忻阜高速忻州——長城嶺段滑坡地質災害發育特征及形成機制分析
2011-12-31 00:00:00劉旭軍
中華建設科技 2011年12期
【摘要】滑坡是斜坡上部分巖土體由于自然及人為因素的影響，在重力作用下，沿其內部某一或多個破裂軟弱面(或帶)向下做整體滑動的過程與現象，是山區建設中常見的地質災害之一，對人類的生產、生活和發展空間產生嚴重危害。本文在分析滑坡發生的自然背景的基礎上，論述了滑坡的發育特征和形成機制，表明研究區內既存在有利于滑坡形成的地質地貌條件，又有不合理的人為活動的因素。深入研究滑坡的形成條件和成災機理的，對該區地質災害的預防與治理提供必要的技術支持，對區內進行工程建設活動具有積極的指導意義。
【關鍵詞】滑坡；發育特征；形成機制
Xin Fu speed Xinzhou ——Great Heights
Landslide characteristics and formation mechanism of growth analysis
Liu Xu-jun
(Fourth Geological Engineering Investigation Institute of Shanxi ProvinceChangzhiShanxi046000)
【Abstract】Landslide is part of rock and soil on the slope due to natural and man-made factors， the gravity， along the internal surface of a weak or broken (or with) the process of sliding down and do the whole phenomenon， is a mountain building one of the common geological disasters， for the production of human life and serious harm development. This paper analyzes the landslide occurred on the basis of the natural background， discusses the development of the landslide characteristics and formation mechanism， indicating that the study area there was not only conducive to the formation of geological features landslide conditions， there are irrational elements of human activity. In-depth study of the formation conditions and landslide disaster mechanism， the geological disaster prevention and management to provide the necessary technical support for construction activities for the region has a positive significance.
【Key words】Landslide;Development characteristics;Formation mechanism
1. 前言
忻州～阜平高速公路［1］是山西省規劃的“三縱八橫”主骨架第三橫的重要組成部分，擬建公路位于山西省北中部的忻州市東部，路線全長131.985Km，起自忻州市忻府區秦城，終至河北省阜平縣黑崖溝村，穿過山西省忻州市、五臺縣、定襄縣以及河北省阜平縣，是連接山西省中東部與河北省的的重要交通樞紐之一。沿線發育9處滑坡，對公路建設及正常運行造成嚴重影響。
2. 自然地理概況
研究區屬溫帶半干旱大陸季風氣候；主要河流為滹沱河及其支流；地形起伏較大，最大相對高差1150m，屬低中山、中山、高中山及山間河谷等地貌單元，地形地貌復雜；跨越滹沱河新裂陷與五臺山塊隆兩個構造單元，經歷多期構造運動，斷裂與褶曲構造發育；地層巖性變化大，出露地層有太古界變質巖，古生界和新生界沉積巖。地表主要出露有變質巖及第四系松散堆積物，工程地質條件較差。沿線人類工程活動主要為采煤、采鋁、采石等，受煤礦采空的影響，線路附近可見地面塌陷、地裂縫等地質災害，受礦山規模進一步擴大，地質環境將遭到更嚴重破壞。
3. 滑坡發育特征
3.1總體特征。
研究區共發育滑坡9處，主要分布在挖方工程量較大的陡坡地帶，規模上看：2個中型，7個小型；從巖性及結構面特征看：土巖接觸型滑坡3個、土質順層滑坡3個，基巖同層滑坡3個；從滑床埋深看：全屬淺層滑坡，其中滑床埋深≤5m的8個，埋深10m的1個。
滑體斷面多為斜坡狀，少數為平臺狀，前緣較陡，滑坡后壁發育，可見到高3～6m圈椅狀構造，且往往雙溝同源。其中有3處滑體上可見到馬刀樹、醉漢林，滑坡特征明顯，滑動方式兼具滑移與崩塌性質。
3.2個體特征。
（1）望景崗滑坡（H1、H2)。
位于五臺縣望景崗村北臺忻線75Km處，屬侵蝕低中山區，溝谷深切，呈“V”型，切割深度120～200m。原始地形呈緩坡，坡度8～20°，坡向170°，前緣較陡(50～60°)，巖性為下元古界滹沱超群郭家寨群西河里組(Pt13x)紫紅色板巖、砂質板巖及長石砂巖，產狀140∠45°，與坡向一致，節理發育，風化破碎。坡面緩傾地段堆積有第四系上更新統(Q3dl-pl)坡洪積礫石土，巖性疏松，厚度3～6m。堆積層局部沿基巖風化殼向溝谷滑動，滑方170°，使坡面下降1～1.5m，后緣成弧形(圖1)。H1滑體寬150m，長約50m，厚約4.5m，體積3.375×104m3；H2滑坡寬40m，長40m，厚約2～5m，體積0.36×104m3，均屬小型。系由前緣切坡形成臨空面，長期風化、重力、降水等作用下發生，極不穩定。
（2）望景崗滑坡(H3)。
位于五臺縣望景崗村北；屬侵蝕低中山區，溝谷深切，呈“V”型，最大切割深度60m。原始地形較陡，坡度10～30°，坡向155°，前緣臨空高度8m。巖性為下元古界滹沱超群郭家寨群西河里組(Pt13x)紫紅色板巖及長石砂巖，巖層產狀142°∠43°，為順向坡，風化強烈。由于筑路切坡開挖擾動，坡體失穩，在降雨作用下沿基巖風化殼向溝谷滑移，滑向155° (圖2，圖3)。滑體寬100m，長50m，厚約5m，體積2.5×104m3，屬小型，穩定性差。
（3）茹家垴滑坡(H4)。
該滑坡位于五臺縣茹家垴村西、臺忻公路東(AK57+700～AK7+900右100m)，處于侵蝕低中山區，原始地形較陡，坡度約50°，坡高75m，斜坡后部為林地，人工開挖使前緣形成高50mr 臨空面，上部為厚約20m的馬蘭黃土，柱狀節理發育；下部為厚約55m的淺紅色粉質粘土夾鈣質結核層。地下水較豐富，使含水層（砂礫石）底部粘土軟化，其巖土體在自重作用下順軟化層面滑移，而且為多次滑動，新老滑體疊置。該滑坡后壁直立，高度15～20m，可見長3～7m，寬1～3cm的裂縫，遇持續強降水仍有繼發小規模滑坡。
圖1五臺縣望景崗滑坡(H2)
圖2望景崗滑坡H3
圖3H3滑坡剖面示意圖
（4）滑石片滑坡(H5、H6)。
位于五臺縣滑石片村，坡體巖性為第四系上更新統粉土(馬蘭黃土)及中更新統粘土，厚5～20m，柱狀節理發育。切坡形成高15m直立邊坡，在強降水及自重力的作用下沿黃土與淺紅色粉質粘土接觸面產生滑動。H5寬25m，長18m，厚3m，體積0.135×104m3；H6寬120m，長16m，厚5m，體積0.96×104m3，后緣分布有裂縫，長3～5m，寬5～100m，遇持續降水有可能繼續滑移，不穩定。
（5）旺勝莊滑坡(H7)。
該滑坡位于五臺縣旺勝莊村南，屬溶蝕侵蝕高中山區，相對高差250～300m，大面積出露寒武系中統(∈2)灰巖及泥灰巖，坡腳殘留清水河Ⅲ級階地，巖性為第四系上更新統沖積(Q3al)粉土及礫石層，厚度3～20m。前緣受清水河側向沖蝕，岸坡土體失穩，沿土巖接觸面發生滑坡(圖4)。滑體寬30m，長15m，厚4m，體積0.18萬m3，屬小型。滑坡后壁直立，高度3～8m，目前基本穩定。
圖4H3五臺縣旺勝莊滑坡(H7)
（6）石咀滑坡（H8、H9）。
位于石咀村東長原線北側，屬剝蝕高中山，相對高差80～200m，山坡較為陡峭，坡度30～45°，地表出露上太古界五臺超群石咀群板峪口組(Ar31b)長石石英巖及變粒巖，巖層產狀280∠8°，與坡向320°同向，巖體風化強烈，風化殼厚度3～5m。筑路切坡使坡腳臨空，高度3～5m，在降水作用下，風化巖體發生蠕滑變形，滑體寬300m，長120m，厚3～5m，體積1.54～1.92萬m3，屬小型。其上樹木多為醉漢林及馬刀樹，基本穩定狀態。
4. 滑坡形成機制分析
4.1水的作用是主要誘因之一。
水的作用是誘發滑坡的最主要因素。水的作用包括降水滲入、地表水(特別是洪水沖蝕)、地下水的作用等。降水尤其是豐水年雨季連續降水、暴雨時段是滑坡的高發期。降水入滲既能增大松散巖土體容重，又能浸潤接觸面(滑面)，減小抗剪阻力，導致滑坡形成。地表水在河流凹岸的侵蝕沖刷，造成坡體前緣臨空，坡體易失穩發生滑動；地下水特別是山坡堆積層與基巖接觸面及粘土層面在多雨季節形成上層滯水，軟化接觸面及層面，對滑坡的形成起重要作用。
4.2軟弱巖層、特殊的地形地貌提供有利條件。
研究區內軟弱巖層是形成滑坡的不利內在條件，巖性疏松、斜坡坡度較陡是本區滑坡形成的重要條件，不利于松散堆積體的穩定，所有滑坡地段斜坡前緣坡陡臨空面大，臨空高度5～8m；中部及上部斜坡較緩，坡度多在8～20°之間，少數坡度大于30°，有利于松散巖土體堆積和雨水匯聚下滲。這種上緩下陡的松散斜坡堆積體易于滑動，加之坡面兩側有沖溝發育使坡體突出，能增大臨空面，減小抗剪阻力，有利于助滑。
4.3軟弱結構面是主要控制性滑移面。
滑坡體內存在的軟弱結構面尤其是順坡結構面對滑坡的形成十分有利，區內滑坡上部的松散覆蓋層并不厚，其下與基巖的接觸面傾向順坡且傾斜角度大，多大于30°，基巖風化面即有可能成為滑面或滑帶造成滑動。其次第四系松散巖類的軟弱面——粘土層面，粘土層面傾向與山坡一致，且傾角小于斜坡傾角，易形成滑坡的控制性滑移面。
4.4特殊的地層巖性極有利于滑坡的形成。
研究區內多為變質巖，特殊的地質構造條件，導致區域內黃土節理裂隙發育、變質巖易風化破碎，為大氣降水的入滲提供了有利條件，并且加速黃土節理裂隙的擴展及變質巖的風化破碎程度，有利于滑坡的形成。
4.5人類工程活動是不可忽視的原因。
隨著社會經濟的發展，村民蓋房、城鎮擴建、公路修建等人類工程活動隨之加強，不可避免要切坡、開挖、平整場地，破壞了山體原來的穩定性，使山坡斜坡變陡、堆積層與基巖接觸面裸露，前緣臨空，在降水作用下，容易誘發滑坡或導致已有滑坡復活，帶來方便的同時也帶來了一系列負面影響。
上述有關滑坡形成條件與影響因素，隨時空變化有主導與從屬之分，也有各自作用與相互綜合作用之特點，既不等量，也不可能共有，從而體現了滑坡的個體特征。
5. 結語
分析研究表明，區內滑坡是各種地質環境因素(地形地貌、地質構造及新構造運動、大氣降水等)綜合作用的結果，其中大氣降水起主控作用，而人類工程活動也是造成滑坡產生的主要原因，表明研究區內滑坡等地質災害的發展趨勢受當地自然環境變化、人類工程活動等因素控制，應加強對當地生態環境的保護工作，進行工程活動時應盡量避免造成自然環境的進一步惡化而帶來新的地質災害。
參考文獻
［1］李保清，陳菊紅等，忻州～阜平高速公路忻州——長城嶺段地質災害危險性評估報告［R］，山西省第三地質工程勘察院，2005.5.
［文章編號］1619-2737（2011）12-14-353
［作者簡介］ 劉旭軍（1969-），籍貫：山西省長治市人，學歷：本科，工程師，在山西省第四地質工程勘察院從事水工環地質工作。
