保扎滑坡三次擴張及其機制分析

秦華剛, 寧國民, 李智民

(湖北省地質局 水文地質工程地質大隊,湖北 荊州　434020)

0　引言

保扎滑坡位于恩施市龍鳳鎮龍馬村保扎,北距恩施市約20 km,滑坡北側的喻家河上游3 km為龍馬村。該滑坡為一特大型巖質古滑坡,體積約8 400×104m3。1960年6月23日復活,大規模滑動造成了大量房屋倒塌和農田損毀。2007年《湖北省特大型滑坡調查與風險評價》項目對該滑坡進行了調查,認為將來該滑坡仍可能多次復活,大規模滑移后,一方面,對滑體上200戶800人的生命財產安全將構成了嚴重威脅;另一方面,滑體物質堵塞喻家河形成堰塞湖將對上游龍馬村2 000余人的生命財產安全也構成威脅。因此對該滑坡成因機制進行分析研究,提出合理的防治措施,具有較重大的現實意義。

1　地質環境條件

1.1　地形地貌

保扎滑坡位于一坡向80°的寬緩斜坡上,該斜坡為緩傾順向坡,平面上呈三角形,前寬后窄,寬500～1 500 m,縱長2 050 m,表部坡度總體為20°,局部陡坡可達37°。斜坡前部多開墾為水田,后部為旱地。斜坡南東發育一溪溝—老溝河,構成了滑坡的右側緣和前緣。斜坡南側、南東側為陡崖、陡坡構成了滑坡的右側邊界(照片1)。斜坡北西側為傾向北西的陡坡,坡度30°～50°。北西斜坡與本斜坡相交的脊線總體走向45°,滑坡的左側邊界基本沿該脊線展布。斜坡表部發育4條溪溝,均向東匯入老溝河。

滑坡后部匯水面積大,有多個沖溝和洼地,其中高程950 m處一洼地,長約260 m,寬約125 m,強降雨后,積水深可達1 m,可見地形利于匯水。匯集了較豐富的地下水,是滑坡的影響因素之一。

1.2　地層巖性

照片1　滑坡右側陡崖Photo 1　Cliff of right side of landslide

1.3　地質構造

滑坡位于茶山—屯堡復背斜南東翼,背斜長25 km,軸部略有彎轉成弧形,總體走向40°,為一較完整對稱的褶皺。背斜核部為寒武系、奧陶系地層,背斜兩翼為志留系地層,巖層產狀115°～145°∠10～25°。滑坡處斜坡結構為順向坡,為形成順層滑坡提供了條件。

1.4　水文地質條件

滑坡區內最大溪溝為老溝河,溪溝由東轉向北東從滑坡右側緣、前緣逕流,溪溝寬1～3 m,流量5～50 L/s,溪溝由滑坡南東側二疊系地層中的巖溶水補給。由于滑坡后部有多個沖溝和洼地,匯水面積大,匯集了較豐富的地下水,至使滑坡中部有3個較大的泉點出露,分布寬度占滑坡寬度的一半,泉水總流量達5 L/s。可見,地下水長期入滲浸潤滑帶,是滑坡的形成條件之一。

照片2　保扎滑坡全貌Photo 2　Overall perspective of Baozha landslide

2　滑坡基本特征

2.1　滑坡空間形態

滑坡平面形態呈三角形,主滑方向80°,前緣高程為570 m,后緣高程為1 100 m,相對高差達530 m,縱向長度為2 050 m,前緣寬度1 500 m,厚度20～67 m,平均厚度約35 m,平面面積約240×104m2,體積約8 400×104m3。

由鉆孔揭露,滑體縱向上,前厚后薄。滑體橫向上,由北向南逐慚變厚(照片2)。

2.2　滑坡物質組成及結構特征

滑體表部物質為碎塊石土,厚2～8 m。其它滑體物質主要為源于志留系地層的塊裂巖、散裂巖。滑坡前部塊裂巖產狀略反翹(照片3),后部塊裂巖產狀混亂。

照片3　滑坡前部塊裂巖產狀略反翹Photo 3　Reverse bend occurrence of block crack rockmass of front lanslide

另外,滑坡右側邊界150 m范圍內可見陡坡上泥盆系石英砂巖大量崩塌,堆積于滑坡表部。由此可見,滑坡右側邊界因老溝河的侵蝕向南移動。

據鉆孔揭露,滑帶厚1～2 m,巖性為黃褐色、灰綠色碎石粘土,碎石含量65%,碎石為泥巖,粘土軟塑狀、滑膩。

滑床為志留系灰綠色中厚層砂巖,埋深一般38.5～70.5 m。

由滑帶滑床物質可知,滑坡是追蹤滑體內泥巖軟弱層形成的。

3　滑坡擴張過程及其機制分析

3.1　滑坡擴張過程

經訪問,滑坡于1960年發生了

大規模滑坡,滑動區域位于南側,但北側明顯可見也發生過滑坡。后經地面調查,滑坡左側邊界可見兩個滑坡后緣,邊界形成了兩個明顯的“拐”,并可見第一次滑坡后形成的緩坡平臺。由此分析,滑坡經歷了三次大規模滑坡(圖1)[1-2]。

第一次滑坡發生于1960年以前,時代不詳,位于滑坡左前緣,此處斜坡在重力作用下,巖體不斷發生蠕滑,其間裂隙也不斷增大,使地表水下滲至泥巖層面,在上部較厚重巖體不斷的蠕滑過程中,不斷碾壓泥巖,使其形成了濕潤滑膩的滑帶。在前緣老溝河流水常年沖刷下,前緣不斷遭受強烈侵蝕,形成了高陡臨空面,終于斜坡突破了極限平衡狀態,快速沿泥巖層面發生了滑坡。滑動體長約500 m,寬約600 m,厚40～50 m,形成了較寬的緩坡平臺,長約450 m,寬約145 m。滑坡體堵塞了老溝河,并沖到對岸(照片4)。

圖1　三次滑坡示意圖Fig.1　Schematic diagram of three times sliding1.第一次滑坡范圍;2.第二次滑坡范圍;3.第三次滑坡范圍;4.拉裂槽谷;5.泉點。

照片4　滑體物質沖抵對岸(箭頭指示)Photo 4　Sliding mass material at the opposite bank

第二次滑坡也發生于1960年以前,因老溝河不斷侵蝕南東側陡坡發生崩塌,使老溝河向南移動,也使滑坡堆積物向南擴張,并逐漸增厚,老溝河再次下切,形成高陡臨空面,重復第一次斜坡演變過程,再次發生了滑坡。滑動范圍長1 300 m,寬700 m,厚50～60 m,此次滑動規模比第一次大。因未見較長的緩坡平臺,僅在滑坡后緣發現了寬1～2 m、長100 m的拉裂縫,因此分析,此次滑坡距離與激烈程度應小于第一次滑坡。

第三次滑坡老溝河繼續侵蝕南東陡坡發生崩塌,使老溝河向南移動,使滑坡堆積物向南擴張,并逐漸增厚。老溝河下切形成第三次高陡臨空面,加之受高程830 m三處較大泉水的長期下滲浸潤泥巖滑帶,1960年6月23日前緣臨溝地段首先發生滑動(滑動體長800 m,寬300～390 m,厚約60 m)。接著牽引上部巖體滑動,這一過程中滑坡后部形成了三條大拉裂槽(長300～450 m,寬10～20 m,照片5),并伴有地聲、地光現象,至26日整個滑動過程才停止。此次滑動規模大于第二次,滑坡激烈程度大于前兩次。滑坡后,為消除老溝河的沖蝕影響,已對老溝進行了改道。

照片5　滑坡形成的后緣拉裂槽Photo 5　Trailing edge of tension crack slot

3.2　滑坡主要控制因素分析

滑坡擴張過程的主要有以下三個控制因素:

3.2.1豐富的地下水活動

滑坡后部有多個沖溝和洼地,匯水面積大,匯集了較豐富的地下水,致使滑坡中部有3個較大的泉點出露,分布寬度約占滑坡寬度的一半,泉水總流量達5 L/s。因地下水沿層面長期浸潤軟臥層,軟臥層在上部山體重力作用下緩慢向坡下蠕滑碾壓形成了滑帶,為滑坡滑動提供了一重要條件。

3.2.2軟硬相間的巖性

地處斜坡上的志留系砂頁巖、砂巖軟硬互層巖體,順層面入滲地下長期浸潤軟臥層,使得巖體內部孕育了多層優勢滑帶,為山體多期次多級滑動提供了必要的準備。

3.2.3前緣河流侵蝕下切反復形成高陡臨空面

由于滑坡前緣老溝河常年沖刷侵蝕,特別是洪水期間,水流流量大(可達50 m3/s),流速急,加之老溝河狹窄陡峻(溝底縱坡達25°),河底巖體為易沖刷崩解的志留系粉砂質頁巖,長期沖蝕后,易形成高陡臨空面(高度達15～20 m,坡度可達50°),為滑坡提供了理想的前緣臨空地形條件。第一次滑坡后,滑體物質堵塞了前緣老溝河,由于老溝河不斷侵蝕南東陡坡發生崩塌,使老溝河不斷向南移動,之后再次下切形成臨空面,循環往復共形成了三次臨空面,發生了三次滑坡。并且老溝河一次比一次切割深,滑坡規模也一次比一次大。

3.3　滑坡擴張機制分析

因此處斜坡后部地形利于匯水,匯水面積大,斜坡體內存在多層順坡向軟弱層,地下水沿層面長期浸潤軟臥層,加之前緣老溝河浸蝕下切形成臨空面,在強降雨下誘發了滑坡。之后,由于此處志留系巖性軟弱,老溝河下切作用強烈,使老溝河向南擴張,并進行了更深的下切,因而形成了向南擴張的規模逐漸增大的三次滑坡。

4　滑坡演變趨勢與防災措施

4.1　當今滑坡演變趨勢

近期滑坡變形活動主要表現為:1980年、1998年滑坡表部發生了蠕動變形和前緣于洪水期發生小規模塌滑(照片6),塌滑物質被老溝河水流攜帶至溝口形成了泥石流(照片7)。目前,由于受滑坡南側陡崖阻擋,老溝河已不能再向南移動,也表明滑坡不能再向南擴張。因此,今后滑坡活動僅限于現今滑坡范圍內。由于主要控制滑坡的三個因素(豐富的地下水活動、順層多級軟弱層和前緣臨空面)并未改變。因此,在強降雨誘發下,滑坡仍可能多次復活。

照片6　滑坡前緣發生規模塌滑Photo 6　Collapse and slide in front of landslide

4.2　滑坡治理措施

基于滑坡成因機制分析,在三個主控因素中,滑坡利于匯水和前緣老溝河下切這兩個因素是可以改變和控制的。因此,滑坡治理主要包括兩方面:排水和前緣治理。具體治理措施有:①修建截、排水溝,將強降雨和泉水排出滑坡體外,減少地下水活動對滑坡的影響;②對滑坡前緣進行回填和硬化,一方面對滑坡可起一定阻擋和支撐作用;另一方面,可以順利導流老溝河水流,防止水流下切形成臨空面。

照片7　老溝河溝口泥石流及喻家河Photo 7　Debris flow in Laogouhe and Yujiahe

參考文獻：

[1]寧國民,等.湖北省特大型滑坡調查與風險評價報告[R].武漢:湖北省地質環境總站,2010:225.

[2]胡新麗,等.基于參數反演的保扎滑坡變形破壞機理研究[J].工程地質學報,2011(6):795-801.