山西渾源縣落子洼村滑坡形成機理初步分析

楊 柳

（山西省地質勘查局217地質隊，山西大同037008）

1 概述

渾源縣東(坊城)-大(磁窯)公路于2008年修建，從東坊城鄉落子洼村南側通過。K5+490～K5+700為挖方路段，挖深3～5m，挖方底寬10m，頂寬25m。2009年春季路基南側山坡出現與挖方路段平行的裂縫，裂縫寬0.05～0.1m，南側排水溝、護坡及路面發生多次開裂、鼓包，修整后仍時有排水溝護坡和路面被擠壓損壞的現象發生。至2013年春季，南側山坡裂縫條數增加、寬度加大，路面鼓包高出路面0.5～1.0m。

東大公路北側山包于2012年發生滑動變形，滑坡中前部東大公路與村委會連接道路水泥路面出現下沉裂縫，后緣及中部產生張裂縫。前緣黃土溝壁出現擠壓裂縫。至2013年春季，后緣及中部張裂縫寬度增加、修補后水泥路面裂縫重新開裂。落子洼村滑坡分為2個緊鄰的滑坡體HP1和HP2。2個滑坡目前仍處于不穩定狀態，嚴重威脅落子洼村和東—大公路過往車輛和人員的安全。

2 環境地質條件

2.1 地形地貌

滑坡區地處大同盆地東南部邊山區，地貌類型屬低中山區與山前丘陵區的過渡帶。地形切割強烈，滑坡區東側為小沖溝，深度3～5m，西側溝谷切割深度10～20m，呈“V”字形，大部為黃土覆蓋，溝谷底部有基巖零星出露?；聟^地面海拔標高1245～1310m，相對高差65m?？傮w地勢為南高北低，地面坡度12°～15°。

2.2 巖土體結構

滑坡體表面大部為第四系上更新統（Q3）黃土覆蓋，只在公路切坡處坡腳、HP1滑坡后緣東南角有小面積白堊系羊投崖組（Ky）礫巖、泥巖出露。兩滑坡巖土體結構分述如下。

2.2.1 HP1滑坡

（1）上部黃土層：依坡披掛式堆積。一般厚度3～8m，出露長度約110～150m。非自重濕陷性黃土場地，濕陷等級Ⅰ-Ⅱ級。垂直節理和大孔隙發育，溝壁陡立，在滑坡體東邊界沖溝中見有2處落水洞，洞口直徑1～2m，深度3～5m。

（2）中部粉質粘土及砂礫石透鏡體：粉質粘土厚度2.5～6.5m，稍密—中密，含少量中粗砂粒，可見鈣質結核及鐵錳質浸染，非自重濕陷性黃土場地，濕陷等級Ⅰ級。

（3）下伏白堊系羊投崖組：由礫巖、砂巖及砂質泥巖、泥巖組成，呈互層狀。巖層傾向為NW310°～320°、傾角15°～20°。最大揭露深度55.20m、揭露厚度50.70m。

①礫巖為厚層狀，單層厚度1.30～16.10m。基座式接觸，泥質膠結，為較硬—較軟巖，易風化，風化后呈松散狀。

②砂巖及砂質泥巖為中厚層狀，單層厚度1.10～6.50m，為較軟巖。

③泥巖呈薄層狀，單層厚度0.4～3.5m，為軟巖。

2.2.2 HP2滑坡

（1）上部黃土層：一般厚度8～10m，垂直節理和大孔隙發育，滑坡體西邊界黃土沖溝溝壁陡立。

（2）下伏白堊系羊投崖組：由砂質泥巖及礫巖組成，揭露深度22.0m。

3 變形特征

3.1 HP1滑坡變形特征

HP1滑坡體主滑方向為NW305°～310°，與地形坡向及白堊系地層傾向基本一致。滑坡體變形特征總體表現為后緣錯臺裂縫，中部有滑坡臺階，橫向裂縫密集、垂直落距大，前緣剪出帶鼓起明顯。前緣為擠壓變形，后緣為張拉變形，滑坡運動形式為牽引式。

3.2 HP2滑坡變形特征

HP2滑坡體主滑方向為W270°～NW280°，與地形坡向基本一致?；麦w變形特征總體表現為后緣張拉裂縫，中部橫向張裂縫，前緣剪出?；逻\動形式為推移式。

據勘查，2個滑坡區共發育裂縫39條，裂縫寬度一般為0.1～0.5m，最大為2.5m，垂直落距0.1～0.3m，最大為2.0m，傾角85°～90°，平面呈鋸齒狀。

3.3 變形監測情況

勘查期間在HP1、HP2滑坡區布設了12個地面變形監測點，監測周期為40d（2013年6月23日至7月30日），監測期內最大水平位移101mm，位移方向為NW向，最大垂直落差30mm。

4 滑坡體和滑帶（面）特征

HP1滑坡屬中層牽引式土質滑坡，體積約49.42×104m3，規模等級為中型；HP2滑坡屬淺層推移式黃土滑坡，體積約3.51×104m3，規模等級為小型。

4.1 滑坡體特征

（1）東—大公路南滑坡體（HP1）：平面呈近“倒梯形”，南北長約220m，北部寬約140m，南部寬約80m，面積約為25300m2。后緣標高1295～1300m，前緣標高1248～1253m，高差47～52m。地面總體坡度為12°～15°，滑坡中部15°～20°。中部及中上部有2個滑坡臺階，高差3～5m，東西兩側為沖溝。

（2）村委會南側滑坡體（HP2）：南以東—大公路北側路基為界，平面形態近圓形，南北長約70m，東西寬約60m，面積約3900m2。后緣標高1250～1257m，前緣標高1240～1245m，高差約10～15m，后緣及頂面平緩，前緣為將軍墓溝底。地形特征為東南高西北低的斜坡，西側為沖溝。

4.2 滑帶（面）特征

根據滑坡區地質災害調查、防治工程勘查結果，HP1滑坡主要是沿泥巖與礫巖及砂巖、泥巖與砂質泥巖、黃土與砂巖接觸帶（面）及表層風化礫巖層滑動。HP2滑坡滑帶（面）是沿黃土與礫巖接觸帶（面）滑動。

據勘查鉆孔資料，HP1滑坡滑帶（面）深度6.80～22.90m，一般深度為13～16m。其總體特征為后緣淺→中部深→前緣淺，滑坡主滑線深→兩側邊部淺。HP2滑坡滑帶（面）深度為6.0～12.0m，一般深度為8～10m。其特征為后緣淺→中部深→前緣淺，滑坡主滑線深→兩側邊部淺。

據鉆孔巖芯觀測，HP1滑坡黃土覆蓋層下滑動帶中泥巖為中等—強風化，巖石強度低，泥巖中多處可見滑動擦痕及鏡面，在滑坡中后部（后緣）礫巖出露地表，強風化，巖石呈松散狀，在巖層中形成滑面。

5 滑坡成因初步分析

（1）HP1滑坡區地處地形東南高、西北低，地面標高1250～1307m，相對高差 57m，平均坡度 12°～15°。南部后緣至烽火臺前高度3～5m陡坡，地面坡度30°～40°。滑坡區呈南、東、西三面高、北邊低的圈椅狀地形。

（2）HP1滑坡體表層為黃土及粉質粘土覆蓋，垂直節理和大孔隙發育，溝壁陡立；其下為白堊系羊投崖組礫巖夾灰黑色泥巖及砂質泥巖。礫巖單層厚度1.30～16.10m，基座式接觸，泥質膠結，為較硬—較軟巖，巖石強度低，內聚力及摩擦系數較小，易風化。0～15m深度內均為強風化，地表出露及鉆孔巖芯為松散狀。

黃土及粉質粘土層與下伏巖層接觸面及風化軟弱礫巖層為軟弱結構面，為滑坡提供了滑動面，屬不利的巖土體組合。

（3）HP2滑坡體地形為一東南高、西北低的斜坡，地面標高1227～1260m，相對高差33m。地面坡度25°～27°?；麦w西北邊界為一切割深度5～13m的黃土沖溝，東南邊界為東大公路北側，北部剪出帶為沖溝溝壁（臨空），南部后緣為路基坡頂。中前部為人工切坡修筑的通往村委會院道路，邊坡高度為5～9m，道路寬3～5m，滑坡區呈東南高、西北低的臺階地形。

（4）HP2滑坡體表層為黃土覆蓋，其下為白堊系羊投崖組砂巖及礫巖，0～15m深度內為強風化，地表出露及鉆孔巖芯為松散狀，巖石強度低，內聚力及摩擦系數較小。黃土與下伏巖層接觸面為軟弱結構面，為滑坡提供了滑動面，屬不利的巖土體組合。

（5）地下水：滑坡區地下水主要為白堊系羊投崖組礫巖裂隙水，泥巖為相對隔水層，主要接受大氣降水入滲補給。在落子洼村東溝谷底的擴泉井，水位標高1214.55m。ZK4、ZK5鉆孔終孔穩定水位埋深分別為37.6m、42.3m，水位標高1220.05～1221.28m。HP1滑動面標高1244.72～1296.99m，高于地下水位20m以上，勘查中未發生滑坡前緣及兩側溝谷有泉水滲出。HP2滑動面亦高于地下水位，對滑坡影響較小。

（6）大氣降水：2個滑坡體周邊無地表水體。地表為黃土覆蓋層，地面降水沿黃土層垂直下滲或沿后緣巖石裂縫滲入滑坡體中，既增加了滑坡體的重度，同時又對黃土與下部巖層接觸面（軟弱結構面）及礫巖膠結物起到軟化作用，降低了巖土體強度。

（7）人類工程活動：HP1滑坡體前緣東—大公路建設前地面標高1256～1261m，建設后路面標高1249～1256m，挖方高度3～5m，挖方路基底寬13m，頂寬25m，造成滑坡體前緣出現臨空面，為滑坡下滑提供了空間。

HP2滑坡體前緣為一切割深度5～13m的黃土沖溝，溝壁坡度40°～45°，中前部位人工道路切坡，切坡高度5～9m。后緣為東—大公路挖方路段，挖方高度3～5m，挖方路基底寬13m，頂寬25m。造成滑坡體前緣及中前部出現臨空面，為滑坡下滑提供了空間。

綜合以上條件，特定的地形、巖土體結構、大氣降水等自然因素為滑坡形成提供了先決條件，修路切坡挖方是滑坡發生的主要誘發因素。

6 結論

綜上所述，落子洼滑坡的形成既有偶然性，又有必然性?？此婆既话l生的地質災害，實際上有著內在的必然性。在特定的地形、地貌、地質條件下，因為公路施工削坡形成高陡臨空面，人為破壞了巖土內部的應力條件，為達到再平衡，從而導致軟弱結構面上覆的巖土體沿滑床向下滑動。