紅層地區邊坡潛在滑動帶成因分析及蓄水影響

楊 鵬

（四川蜀禹水利水電工程設計有限公司，成都610097）

紅層地區邊坡潛在滑動帶成因分析及蓄水影響

楊 鵬

（四川蜀禹水利水電工程設計有限公司，成都610097）

紅層地區位于四川省南江縣規劃的某水庫庫區內，該邊坡發育臨空向的軟弱夾層形成潛在滑動帶，水庫建成蓄水后，對該邊坡穩定造成重大影響。通過對該潛在滑坡地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件分析，確定了該邊坡潛在滑動帶的成因，探討了水庫蓄水后對該邊坡的影響。

紅層；軟弱夾層；潛在滑動帶；成因分析；蓄水影響

研究邊坡位于四川省南江縣規劃的某水庫庫區內，邊坡發育一條傾向臨空面的軟弱夾層。該軟弱夾層控制邊坡的穩定性，是典型的紅層地區邊坡潛在滑動帶。坡腳為庫區支庫河床，基巖裸露。其上有居民聚集點。在水庫蓄水后，河床水位抬升，對該邊坡軟弱夾層性狀產生較大影響，進而使該邊坡穩定性下降，威脅其上居民的人身和財產安全。本文在野外地質調查、地質勘探基礎上，通過對地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質條件等進行分析，探討該邊坡潛在滑動帶的地質特征、成因及水庫蓄水后的影響。

1 邊坡概況

1.1 地形地貌

研究區地處四川盆地紅層地區，屬川北中山～低山丘陵區，地勢北高南低。受南陽背斜影響，該地區發育以單面山為主的中山地形。邊坡長150m，寬50m，潛在滑動邊坡體積3.0萬m3，邊坡坡向230°～235°，坡度15°～25°。邊坡為順向坡。西側及南側受河床切割，形成臨空。北側為邊坡后緣，有砂巖60°～70°砂巖陡坎；東側為平緩斜坡。邊坡中部較為平緩，為居民聚集點及公路；下部伸入河床，受河水侵蝕，形成陡坡，坡度30°～35°，基巖裸露。

1.2 地層巖性

1.3 地質構造

研究區位于南陽背斜東翼，軸線距邊坡2km。邊坡巖層產狀單一，為N88°W/SW，∠9°～11°。巖層中主要有發育兩組節理裂隙：

（1）L1產狀N77°～85°E/SE，∠80°～85°，節理面光滑平直微張，裂面平直光滑，微張～張開，張開寬度0.5～8mm，間距1.2～5.0m，延伸長10～15m，不同部位間距和延伸長度差異較大，在河床邊灘張開5～10cm；該節理對邊坡后緣造成切割，在雨季為地表運移排泄通道。

（2）L2產狀N15°～20°W/NE，∠75°～80°，裂面平直光滑，微張，間距1.8～5.0m，延伸長8～15m，裂面有彎曲現象；該節理為邊坡側緣控制切割裂隙。

1.4 水文地質

研究區內水文地質條件較為簡單，按照地下水儲藏條件及地下水動力特征可分為基巖裂隙水和第四系孔隙水。基巖裂隙水主要分布于構造較為發育的砂巖中，張開的節理裂隙為地下水的運移提供了良好的通道，砂巖透水性較好，為地下水的儲運介質。邊坡后緣及表面局部砂巖裸露，裂隙較發育，可以接受大氣地表降水補給和地表居民聚集區生活污水補給，并排泄于坡腳河流內。第四系孔隙水主要賦存在第四系坡積堆積層中，接受大氣降水和地表水補給，補給其下砂巖地下水或排泄于河流，水量較小，地下水位受季節影響較大。

2 潛在滑帶成因分析

通過地質鉆探揭示，該邊坡厚層砂巖與其下泥巖接觸部位存在軟弱夾層，厚1～3cm，以巖塊巖屑為主，屬巖塊巖屑型軟弱夾層。巖塊巖屑表面多見擦痕，在下伏粉砂質泥巖頂面與砂巖接觸部位存在1～2mm厚的泥漠，連通性較好，是控制該邊坡穩定性的結構面，為潛在滑動帶。

該邊坡在多種因素綜合作用長期影響下，主要受地層巖性、地質構造、水文地質條件等綜合作用而形成了潛在滑動帶。典型地質剖面如圖1。

圖1 潛在滑坡典型剖面

2.1 地層巖性影響

邊坡上部為4～5m厚度的砂巖，下伏粉砂質泥巖。受河水侵蝕，出露于河床的砂巖在漫長的地質時期內被沖刷侵蝕殆盡，形成“切腳”效應。一方面，使邊坡形成朝向河床的臨空面，為滑坡的發展提供了空間條件；另一方面由于砂巖的強度較高，坡腳深入河床的砂巖在邊坡變形過程中起主要抗滑作用，“切腳”效應使得邊坡的抗滑力減小，導致砂巖與粉砂質泥巖接觸面薄弱部位剪切應力增大。

邊坡下部水云母鱗片狀泥質物含量80%～85%、石英粉砂4%～8%、微粒方解石2%～5%，微粒白云石5%～7%。巖體強度較低，為較軟巖。粉砂質泥巖失水易開裂崩解，遇水有微弱膨脹性。粉砂質泥巖在地下水位變動過程中，形成干濕交替循環，加之裂隙與地表聯通，使得粉砂質泥巖頂面接觸空氣，更容易崩解風化，為軟弱夾層的形成提供了物性可能。

2.2 地質構造影響

工程區內發育的L1和L2節理延伸長度均大于砂巖厚度，將砂巖沿走向切割，節理將砂巖切穿，并深入到下伏粉砂質泥巖頂部。同時節理對砂巖的切割使得邊坡上部砂巖巖體與后緣陡坎和側翼巖體分開，降低了后緣及側翼對邊坡范圍內砂巖的摩擦強度，減小了邊坡后緣和側翼対邊坡的抗滑力。同時微張～張開的節理面為地下水的賦存及運移提供了空間。

2.3 水文地質條件影響

汛期，邊坡地下水位較高，邊坡地下水補給河水。大氣降水沿L1和L2節理面，可入滲至砂巖與下伏粉砂質泥巖接觸部位，使得下部粉砂質泥巖體積產生微弱膨脹。粉砂質泥巖體積的膨脹對上部砂巖產生膨脹力，由于砂巖與粉砂質泥巖的巖性差異及膨脹系數的差異，使砂巖相對于粉砂質泥巖產生極為微小的向上的位移。枯期邊坡地下水位較低，地下水位線位于粉砂質泥巖以內，上部粉砂質泥巖與砂巖接觸部位失去水分，受砂巖自重應力影響，粉砂質泥巖體積微小收縮，砂巖產生向下的微小位移。

在下伏粉砂質泥巖的頂部，砂巖的微小位移對下伏粉砂質泥巖產生輕微擠壓和錯動，長期作用過程中使得下伏粉砂質泥巖頂面軟化。同時砂巖與粉砂質泥巖接觸部位由于地下水位的變動引起干濕循環，不斷加劇接觸部位的粉砂質泥巖風化，因此在砂巖與粉砂質泥巖接觸部位的粉砂質泥巖中形成了軟弱夾層。

由于砂巖與粉砂質泥巖透水性不同，使地下水在砂巖與粉砂質泥巖接觸部位流向發生改變。在流動過程中，地表水帶動黏粒成分更易聚集填充于該部位，加快軟弱夾層的形成。

3 水庫蓄水后對邊坡的影響

天然狀態下，邊坡處于穩定狀態，但水庫蓄水后，邊坡前緣及中部將浸沒于水中。邊坡水文地質條件發生較大變化。庫水位變化周期較天然地下水位升降周期加快，軟弱夾層的“干濕交替”周期將加快，使軟弱夾層由巖塊巖屑型向巖屑夾泥型甚至泥夾巖屑型轉化，軟弱夾層的力學指標進一步降低，抗滑力進一步減小。

在庫水位驟降的情況下，邊坡由天然重度變為飽和重度，增大了下滑力。邊坡后緣裂隙內地下水向河床排泄，水體匯入裂隙內，產生靜水壓力，進一步增大了下滑力。在該情況下邊坡穩定性低于天然狀態，易沿軟弱夾層產生滑動。

4 結語

（1）邊坡受地層巖性、地質構造、水文地質條件等綜合作用影響，在砂巖與下伏粉砂質泥巖接觸部位的粉砂質泥巖頂部產生了軟弱夾層。裂隙切割使得邊坡與后緣、邊坡與側翼的摩擦強度降低。

（2）邊坡穩定性受軟弱夾層控制，為邊坡滑動提供了潛在滑動帶，不利于邊坡穩定。蓄水后，軟弱夾層進一步發育，力學指標較蓄水前降低，邊坡穩定性進一步降低。

［1］張倬元，王士天，王蘭生，等.工程地質分析原理（第三版）［M］.北京：地質出版社，2008.

［2］唐輝明.工程地質學基礎［M］.北京：化學工業出版社，2007.

［3］曾鋒，彭靜.紅層地區軟弱夾層地質問題研究［J］.人民長江，2015（20）.

［4］鄭密.含軟弱夾層某巖質滑坡形成機制分析［J］.資源與環境，2011（42）.

Genetic analysis and impoundment effect for the potential sliding belt of a slope in red beds area

YANG Peng
（Sichuan ShuYu Water Conservancy and Hydropower Design Co.，Ltd.，Chengdu 610097，China）

A slope in the red beds area is located in the planning reservoir area in Nanjiang county Sichuan Province，the slope have a weak interlayer which will become a potential sliding belt.After the impoundment of the reservoir，it has a significant impact on the slope stability.This paper analyzed of the slope’s landslip topography，stratigraphic lithology，geological structure and hydro-geological conditions，the cause of the potential sliding slope belt is determined and the effect of reservoir after impoundment to slope is discussed.

red beds area；weak interlayer；potential sliding belt；genetic analysis；water storage effect

TD824.7

B

1672-9900（2017）05-0092-03

2017-07-07

楊 鵬（1988-），男（漢族），河南洛陽人，助理工程師，主要從事水利水電工程地質勘察工作，（Tel）15982118075。

（責任編輯：王艷肖）