延安市不穩定斜坡的變形破壞模式分析

楊艷 李付嬌

摘要：斜坡變形破壞在地質工程設計、地質災害防治工程設計以及環境地質效應評價中是最普遍存在的一種破壞性地質作用。延安地區獨特的地質歷史過程和現狀控制影響因素，使得不穩定斜坡變形體具有非常獨特的特點，研究之變形趨勢、預測之最終結果、防治之不利過程和災難，是人類生存環境的發展過程研究和工程建設場地趨利避害的首要前提，也是必要的。本文在對延安地區不穩定斜坡進行調查統計后，總結歸納了不穩定斜坡的三種變形破壞模式。

關鍵字：延安市；不穩定斜坡；變形破壞模式；機理分析

延安地處黃土丘陵溝壑，延河、洛河及其各級支流縱橫交錯，支毛溝密布，宏觀地形極為破碎。每一條溝谷的形成和存在，都必然伴隨著斜坡的出現，由此決定了斜坡在區內廣泛分布的特點。區內斜坡多為黃土斜坡，其余為基巖斜坡。黃土質地疏松，工程地質性質軟弱，垂直節理發育；基巖中垂直或近于垂直的節理裂隙十分發育，并與層面相交，從而導致基巖整體性很差。在這樣的巖性構成條件下，不穩定斜坡大量存在，特別是在黃土溝谷源頭、溝谷上游、基巖高陡斜坡、滑坡后緣滑壁、溝谷侵蝕岸等地帶廣泛分布，對人類的生命和財產安全造成威脅。因此，研究不穩定斜坡的變形破壞模式，有效的對其進行防治很有必要。

影響斜坡穩定性的因素十分復雜，其中最主要的有斜坡巖土類型及性質、地質結構、水文地質條件等。除此以外，還有巖石風化，地表水和大氣水的作用、地震及人類工程活動等。這些因素綜合起來可分為兩大方面，即內在因素和外在因素。內在因素包括：斜坡巖土的類型和性質，巖土體結構等；外在因素包括：水文地質條件及地表水和大氣的作用，巖石風化，地震以及人為因素等。對斜坡穩定性有影響的最根本因素為內在因素，它們決定斜坡變形破壞的形式和規模，對斜坡的穩定性起著控制作用。外在因素則只有通過內在因素才能對斜坡穩定性的變化起到促進作用，促使斜坡變形破壞的發生和發展。但是外在因素變化頻繁，其作用有時很強烈，會成為斜坡破壞的直接原因。斜坡變形破壞實質就是斜坡內應力狀態發生變化。

斜坡應力狀態的變化，使原有的平衡被打破，局部應力集中超過了該部位巖體的容許強度，引起局部剪切錯動，拉裂并出現小位移，但還沒有造成整體性的破壞，這就是斜坡的變形。當斜坡變形進一步發展，破裂面不斷擴大并互相貫通，使斜坡巖土體的一部分分離開來，發生較大位移，這就是斜坡的破壞。斜坡變形和破壞是斜坡失穩的兩個階段，它們是互相聯系又是有區別的。前者以坡體中未出現貫通性的破裂斷面為特點；而后者在坡體中已出現貫通性的破裂面，且使斜坡的一部分巖土體以一定的加速度發生位移。

斜坡的變形破壞模式有三種：滑移（蠕滑）-拉裂模式、滑移-壓致拉裂模式、彎曲-拉裂模式。

1.滑移（蠕滑）-拉裂模式

滑移-拉裂模式是區內斜坡變形破壞最普遍的模式。天然狀態下斜坡的內部應力已達基本平衡狀態，坡腳是多種應力集中和整個斜坡最為敏感的部位，坡腳受到破壞，對整個斜坡的穩定性影響最大。在坡腳遭受破壞時，坡體在自重作用下向臨空方向蠕動，隨著斜坡土體強度的降低，最終因抗壓強度小于剪切應力而發生變形，其后緣處于拉應力狀態。當拉應力超過后緣坡體的抗拉強度時，便產生拉裂，坡面表現為拉張裂縫，為地表水的進一步滲入提供了條件，導致蠕動變形加劇，拉裂向下逐漸加深，一旦遇到強有力的誘發因素，則可能破壞成災。溝谷內流水沖刷側蝕、人類斬坡、筑窯等工程經濟活動都會對坡腳產生破壞，引起斜坡產生滑移-拉裂變形，輕則引起崩塌，重則產生滑坡

2.滑移-壓致拉裂模式

滑移-壓致拉裂模式也是區內斜坡變形破壞較為普遍的模式之一，這種變形模式不同于滑移-拉裂模式的自上而下，它是由斜坡內部軟弱結構面處自下而上發展的。可大致劃分為以下三個階段：（1）卸荷回彈階段；（2）壓致拉裂面自下而上擴展階段；（3）滑移面貫通階段：變形進入累進性破壞階段。變形體開始明顯轉動，陡傾的階狀裂面成為剪應力集中帶，陡緩轉角處的嵌合體逐個被剪斷、壓碎，并伴有擴容，使坡面微微隆起。待陡傾裂面與平緩滑移面構成一貫通性滑移面.則將導致破壞。出現的情形主要有以下幾個方面：一是降雨在地表匯集，沿落水洞、寬大節理裂隙貫入，在基巖或古土壤層上形成局部地下水，降低了弱透水層之上黃土的強度，在重力作用下，坡體沿下部層面向坡前臨空方向產生緩慢的蠕變形滑移，沿平緩層面形成滑移面，沿上部黃土垂直裂隙形成拉裂面，形成黃土滑坡或崩塌；二是水庫附近的黃土斜坡，水庫長期滲漏，導致基巖面之上黃土含水量增高甚至飽和，形成滑移-壓致拉裂變形破壞模式，一般形成黃土滑坡；三是砂、泥巖斜坡，尤其是砂、泥巖邊坡，人工開挖后，首先表現為差異性卸荷回彈，沿砂、泥巖層面形成滑移面，隨著變形的發展，壓致拉裂面自下而上不斷擴展，滑移面貫通，一般形成基巖崩塌。

3.彎曲-拉裂模式

黃土特性之一就是垂直節理發育，特別是在高陡斜坡的邊緣，臨空面大，局部土體極易沿垂直節理呈柱狀或墻狀與斜坡分離，在風化作用下，發生彎曲-拉裂變形，節理面日益加深擴大，分離的土體與斜坡的聯系越來越弱，當重心偏離到一定程度時，最終導致斜坡破壞，形成傾倒式崩塌。當分離土體與斜坡的聯結不足以支撐其重量時，沿垂向錯斷崩落就形成錯斷式崩塌；沿斜面滑下就形成滑移式崩塌，當然，其變形破壞模式也發生了轉化或復合。

對基巖不穩定斜坡來講，調查區基巖主要為砂巖及砂泥巖互層，砂巖與泥巖在強度上有較大差異，砂巖抗風化能力強，泥巖抗風化能力弱，由于差異性風化作用，砂巖之下的泥巖常常被先行侵蝕剝落，致使砂巖懸空，懸空后的砂巖在重力作用下多產生彎曲-拉裂變形，從而形成崩塌。

綜上所述，斜坡不但具有不同的變形形式，而且具有不同的變形性質。從變形的連續性來看，滑移-拉裂和彎曲-拉裂變形屬于不連續變形，而滑移-壓致拉裂通常屬于連續變形。由于斜坡是由具有特定結構形式的不連續介質組成的，所以坡體的變形總是不均勻的，總體上表現為連續變形，實際上也包含不連續變形因素；因此在斜坡變形研究中，應綜合各種不同的變形形式來分析，而不應孤立地將其割裂開來。

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5. 雷祥義等.黃土高原地質災害與人類活動.北京：地質出版社，2001

作者簡介：

1、楊艷（1987-），女，漢族，陜西韓城人，碩士，信息產業部電子綜合勘察研究院，助理工程師

2、李付嬌（1989-），女，漢族，重慶市渝北區人，本科，信息產業部電子綜合勘察研究院，助理工程師