舟曲縣瓜咱壩1號滑坡的變形特征與機理分析

杜升濤，李菊芳，吳冠仲

(1.中國鐵道科學研究院，北京 100081;2.蘭州交通大學土木工程學院，甘肅蘭州 730070;3.中鐵西北科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

我國是一個多山國家，滑坡地質災害頻繁發生，給人民生命財產帶來極大的損失，因此查清滑坡的成因和發生機理很有必要。滑坡是一個復雜的地質體，影響滑坡穩定性的因素很多，各因素對滑坡的影響程度各異［1］。在滑坡變形演化過程中，這些因素又是動態變化的，這些都決定了滑坡的變形特征與變形機理十分復雜［2］。因此，國內學者對滑坡的變形失穩過程與機理進行了大量的研究［3-8］，力圖通過研究、分析，闡明滑坡的變形機理，提高人們對滑坡變形機理的認識。以舟曲縣瓜咱壩一典型滑坡為例，分析滑坡的變形特征，研究其變形失穩機理及影響因素，從而為制定出合理的防治措施提供理論依據。

1 滑坡概貌

滑坡位于自然斜坡(45°～60°)的坡頂，南北兩側為自然溝槽，中部為山脊，山脊整體走向近EW。滑坡西南高，東北低，后緣較寬緩，前緣尖細，高程在1 625～1 890 m，相對高差265 m。滑坡分為前后兩級，后級具一層滑帶，前級為不連續崩塌面，暫無貫通滑帶。潛在滑帶平均埋深約18.0 m，滑坡沿南北坡面寬約210 m，垂直坡面東西長315 m，滑坡體積約為85萬m3，屬于中型中層滑坡。滑坡前緣沖溝下切劇烈，深達10～15 m，主滑方向SE75°。前后兩級后緣陡坎下錯8～15 m，后緣有相對平緩的斜坡(30°～35°)，長50 m，寬80 m。滑坡體內坡體陡峻，坡面破碎，表層有不太厚的堆積層，巖石產狀凌亂。后緣拉張裂縫、側界羽狀裂縫發育，中前部崩塌變形明顯，坡體內小沖溝發育。滑坡平面示意如圖1。

圖1 滑坡破壞平面示意

2 滑坡的區域地質條件

2.1 地形地貌

舟曲縣位于甘肅南部，地處南秦嶺山區。岷山山系呈東南—西北走向貫穿全境，海拔在1 173～4 504 m。地勢西北高，東南低，地形復雜，溝壑縱橫，高差懸殊，氣候垂直變化明顯，是典型的高山峽谷區。滑坡位于瓜咱壩新區，舟曲縣西北約8 km處，地處白龍江南岸的峰迭鄉境內。

2.2 地層巖性

滑坡所在的坡體為反傾層狀坡體結構，滑體主要由破碎片巖、板巖及上覆堆積層組成。滑坡出露的片巖、板巖產狀為 NW65°～80°/SW∠45°～75°。滑坡區地層從上到下為第四系風積黃土()，厚約0.5～12 m;第四系殘破積()碎石土、塊石土，主要為強～中風化板巖。志留系中上統白龍江群(S2+3bl)片巖，片理極發育，中～強風化，最大厚度為25 m，為滑體的組成物質及滑床下伏地層。

2.3 地質構造

舟曲地處秦嶺東西向構造帶的西延部分，構造活動十分強烈。沿白龍江南北兩側形成了沿北西向展布且大致平行的斷裂帶，對本區地層分割控制明顯，并影響著山體的總體走向。舟曲地質歷經燕山運動和喜馬拉雅山造山運動，呈東南—西北隆起延伸，在長期擠壓、擴張、褶皺和不斷復合過程中，形成的地質體不連續、不完整、不穩定，造成多期性斷裂構造。

2.4 水文地質

滑坡區屬北亞熱帶向北溫帶的過渡地帶，受大氣環流和地形影響，具有垂直氣候分帶明顯和干濕季分明兩大特點。降雨常以連陰雨和暴雨形式出現，大都集中在夏季，該區突發降雨量較大(99.7 mm/d)。滑坡體無泉水及濕地出露，滑坡區主要地下水有松散堆積層上層滯水、基巖裂隙水和松散巖類孔隙水三大類型。堆積層上層滯水賦存于黃土質黏土底部、砂礫石層及崩殘坡積土體中。基巖裂隙水主要分布于滑坡區內基巖山地，基巖風化裂隙內，主要儲存形式為潛水，接受大氣降水補給，沿裂隙網絡運移。松散巖類孔隙水主要賦存于各大支溝溝谷，呈帶狀分布，多為潛水。

3 滑坡的變形特征與機理分析

3.1 滑坡變形特征

滑坡前級、后級滑坡后緣和側界裂縫已經基本貫通，滑坡體上裂縫遍布，錯動陡坎明顯。滑坡在歷史上先發生了錯落、崩塌，后緣有較為平直貫通的高陡錯落壁，而后錯落體逐步轉化為破碎巖石滑坡，形成兩級滑坡。前級不連續崩塌剪出口明顯(圖2(a))，后緣裂縫基本貫通(圖2(b));老錯落壁高陡，高約20～25 m，傾角70°～80°。后緣拉張裂縫及左右側界剪切裂縫已基本貫通(圖2(c))。后緣形成長130 m的拉張裂縫，裂縫總體走向為NE20°～50°，裂縫寬為5～30 cm，最寬達100 cm，最大下錯為0.5 m，可見滑動擦痕，擦痕指向SE75°，傾角為75°。北側剪切裂縫走向近SWW，裂縫寬2～5 cm，最大深度60 cm，有錯壁。南側剪切裂縫走向EW，沿著自然溝下切發育。目前滑坡處于擠壓～滑動階段，穩定性極差。

圖2 滑坡的變形特征

3.2 滑坡變形機理分析

滑坡區有NW向斷層通過，褶皺發育，地層破碎，地表裂縫為降雨入滲提供了條件，加上凍融循環作用及人類破壞植被，使得滑坡前級沿溝心產生了不連續滑移式崩塌變形，牽引滑坡后級滑動，參見圖1。

1)地質構造是滑坡的內在控制因素

在滑坡區的陰山溝、瓜咱壩溝走向北西的小斷層發育，坡體上小錯斷、小褶皺發育，山高溝深，地形起伏強烈。白龍江復式背斜核部褶皺斷裂發育，軟巖分布廣，巖體破碎，風化程度深，這是孕育滑坡等地質災害的溫床。

2)不良的地層是滑坡發育的基礎

滑坡區及其周圍出露志留系中上統白龍江群(S2+3bl)片巖、板巖和第四系堆積層，板巖和片巖破碎，結構面發育，風化嚴重。在地下水作用下，易于沿風化破碎帶、層間錯動帶形成貫通結構面，從而為滑坡提供了貫通的滑動面。堆積層相對較松散，在臨空面易于沿著基巖頂面產生崩塌、滑坡，致使前級滑坡牽引后級滑坡產生滑動，如圖3所示。

圖3 滑坡的變形破壞模式

3)降雨及凍融循環作用是滑坡復活的直接原因

該區突發降雨量較大(99.7 mm/d)。在暴雨期，降雨從地表裂縫滲入滑體，滑體含水量在短時間內迅速提高，使滑坡體中接近飽和狀態，增大了滑體重力，產生的靜水壓力和滲流力也增大了滑體下滑力。滑體內的水軟化了滑帶土，使滑帶土強度指標急劇降低，最后導致了滑坡的滑動變形。

凍融作用加速了巖體的破壞。冬季，基巖裂隙水結冰，體積膨脹，促使巖石的裂隙擴大;夏季裂隙冰消融，周而復始的凍融循環作用使得巖石的裂隙逐步增多、擴大，巖土體進一步破碎而泥化，物理力學指標的降低促使坡體表層不斷蠕動下滑。

4)不當的人類活動

人類過度砍伐，開墾坡地，破壞地質環境，滑坡區樹木已經被砍伐一空，使生態環境遭到超限破壞。滑坡區內植被稀疏，有極少量灌木，使得降雨極易滲入地表裂縫。而且坡體前級在常年累月的沖蝕下切作用下臨空面越發容易引起坡體前部崩塌，從而誘發滑坡失穩變形。

4 結論

1)滑坡分為前后兩級，前級以不連續崩塌變形為主，后級為錯落轉化型破碎巖石滑坡。

2)特殊的地質構造、地層條件造成的巖體破碎和松弛，降雨下滲和地下水活動引起的滑帶土強度指標降低，季節性凍融等均為該滑坡發育的主要因素。

3)該滑坡的變形破壞機制可歸結為:老滑坡—前級不連續崩塌—坡體卸荷、松弛變形—牽引后級滑坡滑動—后級拉裂、滑移—推動擠壓前級滑坡—整個滑坡的復活。

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