陳家灣滑坡成因機理分析

崔周通

摘要：文章詳細闡述了湖北省宜昌市夷陵區分鄉鎮陳家灣滑坡的地質與變形特征，結合滑坡區地質資料和實地調查訪問，對滑坡的成因機理進行了分析。結果表明，影響滑坡穩定的內在因素是有利的地形地貌條件和松散堆積層構成的滑坡體，誘發滑坡的主要因素是大氣降雨，并判定該滑坡為典型的慢速推移式滑坡。

Abstract： This paper expounds in detail the geological and deformation characteristics of Chen Jiawan landslide in Yiling district of Yichang city， Hubei province. Based on the geological data of landslide area and field investigation， the paper analyzes the cause mechanism of landslide. The results show that the internal factors affecting the stability of the landslide are favorable topographic and geomorphic conditions and landslide body composed of loose accumulation layers. The main factor inducing the landslide is atmospheric rainfall， and the landslide is determined to be a typical slow-moving landslide.

關鍵詞：陳家灣滑坡;成因機理;變形特征;降雨

Key words： Chenjiawan landslide;formation mechanism;deformation features;rainfall

中圖分類號：P642.22 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）27-0246-04

0 ?引言

2016年4月27日至28日，受持續降雨影響，宜昌市夷陵區分鄉鎮陳家灣滑坡發生整體滑動，致使普百公路（周邊村交通通行要道）損毀，將500米公路推至坡下，滑坡區房屋全部損毀，前緣養豬場部分損毀，直接經濟損失達1530.78萬元。本文通過收集到的勘查資料和野外調查訪問，研究了滑坡的地質特征和變形特征，在此基礎上，對滑坡的成因機理與影響因素進行了探討。

1 ?滑坡區地質環境條件

1.1 地形地貌

陳家灣滑坡在地貌單元上屬構造侵蝕剝蝕中低山區，由一系列次級山脊和溝谷相間組成。滑坡區內山勢高陡，溝谷切割較深，地勢總體呈東高西低，山體走向大致呈南北向，滑坡體所在斜坡山頂高程為650m，坡腳普溪河河谷高程約375m，相對高差達275m，坡角一般25-45°，局部呈陡坎狀地形，坡度70°左右。區內溝谷發育，河谷多成寬緩“U”字形，寬20-50m（圖1）。

1.2 地層巖性

滑坡區出露地層主要為第四系滑坡堆積碎塊石土（Qdel）、第四系崩坡積碎塊石土（Qcol+dl）、第四系沖洪積卵礫石土（Qal+pl）和二疊系下統棲霞組（P1q）中厚層含碎石結核灰巖及炭質瘤狀灰巖和志留系中統紗帽組（S2s）中厚層頁巖夾砂巖（圖2），其巖性特征分述如下：

第四系滑坡堆積碎塊石土：碎塊石巖性主要為砂巖、灰巖，塊徑一般5-50cm，地表零星可見直徑約2m以上崩落塊石，棱角狀，大小混雜堆積。表層碎塊石土結構松散-稍密，土為粉質粘土，可塑，土石比5：5-3：7，密實度不均勻。主要分布于滑坡及牽引區范圍。

第四系崩坡積碎塊石土：塊石巖性主要為砂巖、灰巖，塊徑小者10-80cm，大者2-5m，棱角狀，大小混雜堆積。表層土結構松散-稍密，土石比5：5-3：7。主要分布于滑坡周邊斜坡部位。

第四系沖洪積卵礫石土：灰白色、灰黃色卵礫石土，濕，可塑，卵礫石成分主要為石英砂巖、頁巖、灰巖等，粒徑一般1-20cm，部分直徑大于1m，呈圓-次圓狀，具一定的分選性。主要分布于斜坡坡腳的普溪河一帶。

志留系中統紗帽組中厚層砂巖夾頁巖：灰綠色頁巖，片狀結構，中厚層狀構造，巖體較硬脆，抗風化能力差，風化后易松弛解體呈片狀剝落，含水透水性差，力學強度低;砂巖巖體力學強度相對較高，巖體裂隙較發育，含水透水性較差。區內地層產狀總體為110°∠15°。主要出露于坡腳部位普溪河一帶。

二疊系下統棲霞組含碎石結核灰巖及炭質瘤狀灰巖：灰白色碎石結核灰巖及炭質瘤狀灰巖，隱晶質結構，中厚層狀構造，巖體較硬脆，抗風化能力強，力學強度相對較高，巖溶發育。主要分布于斜坡山脊部位，零星出露。

1.3 地質構造

滑坡區所處斜坡位于揚子準地臺上揚子臺坪鄂中褶斷區黃陵背斜核部南側，黃陵背斜構造線軸向N15-20°E，長約95km，寬約45km，核部地層為前震旦系變質雜巖、結晶巖。其西側約17km處的仙女山斷裂，走向為SSE-NNW向，長數百公里，斷面傾向南西，斷裂性質復雜，具張扭性和壓扭性，垂直斷距最大達數百米。其南側約15km處的天陽坪斷裂，走向為NWW-SEE向，長數百公里，斷面傾向南西，具壓性（圖3）。

2 ?滑坡變形發展過程

2007年6月連日暴雨后，斜坡局部產生輕微變形，表層出現多條拉張裂縫，延伸長度一般數米。斜坡中部的普百公路路面多處出現沉陷和拉張變形，普百公路下方農戶房屋地坪也出現不同程度的拉裂和沉降變形。2008年8月底，斜坡變形進一步發展，后緣出現拉張裂縫，而且裂縫寬度有變寬趨勢。2008年以來斜坡一直處于緩慢變形階段，至2016年4月26日，連續降雨后（分鄉4月23日-4月26日累計降雨量約80mm），滑坡整體失穩破壞，滑坡后緣下座，并牽引上部坡體出現滑移變形，中前部受后部土體擠壓變形破壞，從前緣剪出堆積。

3 ?滑坡基本特征

3.1 滑坡邊界、規模、形態特征

陳家灣滑坡位于普溪河左岸一相對內凹的斜坡地帶，滑坡所處斜坡坡向近西，斜坡坡度上陡下緩，坡角20-45°，滑坡中部高程450-465m分布有普百公路。

滑坡整體變形明顯，邊界條件較清晰，后緣邊界位于斜坡高程595m處，坡度30-40°，陡坡上部約30m處為一緩坡平臺;滑坡前緣為斜坡坡腳的普溪河部位;滑坡南側邊界為滑動后形成的側壁為界，北側邊界為斜坡的一條小山脊。滑坡主滑方向為270°，平面形態呈不規則長舌狀，縱長約550m，橫寬約200m，面積約11×104m2，滑坡體厚度較大約30-40m，均厚35m，滑坡體體積約385×104m3，屬于大型滑坡（圖4）。

滑坡體的物質成分主要為崩坡積層的碎塊石土，其中斜坡中上部陡坡地帶坡表主要為碎塊石，散布的塊石之間多具架空現象;中下部相對內凹的緩坡地帶崩坡積物土質含量增多，現多經人工改造成旱地，旱地內、外側干砌石堡坎高度1-3m不等，形成階梯狀地形。

滑坡前緣處于普溪河洪水位以上地帶，滑坡不涉水。滑坡中前部分布有居民房屋及公路，人類工程活動較強烈。

3.2 滑坡變形特征

滑坡最早出現變形是在2007年，變形后主要以緩慢的蠕動變形為主，如地面沉降、拉張裂縫等，2016年4月底連續4天降雨后，滑坡整體發生變形破壞，且變形速度加快，整體變形明顯，變形特征如下：

3.2.1 滑坡后部

陳家灣滑坡整體變形下滑后，形成高約4-8m陡坎，南側陡坎較高，北側相對較低，臨空面后部山體出現向后擴展變形，隨著裂縫變形逐步加劇，張開下座，形成縱長約100m的擴展變形區，且區內發育多條拉張裂縫，裂縫寬0.1-0.5m不等，延伸長5-30m，下座1-7m，變形區產生擴展變形時間為滑坡產生后加劇變形階段，即2016年4月28日-5月3日，5月3日以后變形逐步趨緩，之后主要以小范圍坍滑、拉張下座變形為主（圖5）。

3.2.2 滑坡兩側邊界

滑坡整體變形后兩側邊界清晰，南側邊界從后緣至公路上方，發育多處拉張裂縫及剪切裂縫，裂縫寬度為0.05-0.5m，局部可達1m，裂縫可見深度0.5-1.5m，裂縫延伸長度約1-3m。

滑坡北側邊界緊靠公路上側，出現局部坍滑，拉裂斜坡表層，造成下部農戶房屋變形，滑坡北側滑移后形成側壁陡坎，坎高約1m，局部高約5m（圖6）。

3.2.3 滑坡中部

滑坡中部變形主要表現為公路路基的下座變形及外擠變形（圖7）。公路路基下座約1-2m，堡坎呈現波浪起伏狀。且由于下座及外擠，公路下方漿砌石擋墻已經坍垮，外推約4-5m。截止5月3日該處變形累計位移達19m，致使交通出行和通電中斷。

3.2.4 滑坡前緣

滑坡體前緣臨空面為普溪河河谷，臨空面高約10-15m，滑坡體前緣南側出現局部坍滑和樹木歪斜（醉漢林）以及巖石崩落（圖8），坍滑方量約200m3。隨著滑坡持續變形，5月3日前緣出現一定規模的剪出變形，造成位于滑坡前緣的養殖場部分房屋、圍墻損毀。

4 ?滑坡形成機理

4.1 滑坡成因機理分析

通過對陳家灣滑坡的工程地質特征與變形特征分析，確定影響滑坡穩定性的因素主要為地質因素和自然因素。地質因素與滑坡區地質環境條件及自身特點有關，主要包括滑坡區地形地貌條件與滑坡物質結構條件等;自然因素主要有水的作用及人類工程活動等[1-6]。

4.1.1 地質因素

地形地貌：滑坡區前部及后部地形較陡，坡度30-35°，局部發育陡坎;中部分布有居民房屋、公路及改造后的梯形地貌，地形相對平緩，坡度15-25°。滑坡前、后部有利的臨空面是滑坡形成的基礎條件;同時，陳家灣滑坡后部為中間低三面高的圈椅狀地形，且滑坡區后部具有較大的承雨面積，易于地表水匯聚下滲。

地層巖性：滑坡體所含碎塊石土厚度較大，結構松散，利于雨水入滲，且碎塊石土中局部粘粒含量較高，具備一定的隔水能力，大氣降雨易在粘粒含量較高帶富集，一方面飽和軟化該層土體，降低土的抗剪強度，另一方面使上部碎塊石土飽和，增加土體容重。

4.1.2 自然因素

重力卸荷：陳家灣滑坡所處斜坡第四系覆蓋層較厚，且滑坡體積較大，從而使滑坡體在空間上具有較大的重力勢能。

大氣降雨：滑坡區降雨具連續集中、強度大和夏日暴雨頻繁的特點，雨水下滲，一是對碎塊石土中的粘粒相對集中的隔水粉質粘土層進行潤滑和飽和，使土體的抗剪強度降低;二是增加了土體容重和動、靜水壓力，使滑坡體巖土體穩定性降低。且滑坡變形主要發生在強降雨期間，判定大氣降水是誘發滑坡的主要因素。

4.2 滑坡變形破壞機制分析

陳家灣滑坡最早出現變形在滑坡中前部，普百公路以下，斜坡坡度15-35°，前緣坡腳普溪河河谷臨空條件較好，存在一坡度約35°，高約15m的陡坡段，2007-2008年雨后，普百公路出現下座變形，公路下部居民房屋地坪出現變形，該變形持續蠕動變形至2016年4月。據勘查資料顯示斜坡碎塊石土層厚度較大（達60m），且碎塊石土中存在軟弱層（粉質粘土密集分布帶，埋深約30-40m），該層相對隔水，在強降雨或持續降雨入滲飽和后，在土體間順粉質粘土含量較高層滑動變形，后緣出現拉張裂縫，當后緣拉張裂縫基本貫通后，出現整體下座，下座后形成新的臨空面，進而牽引后部山體沿臨空面方向出現擴展變形，由于南側下座高度較大，北側后緣下座高度較小，故牽引區滑動方向與滑坡方向存在一定夾角，由于中后部滑動深度較大，坡度相對較陡，形成的滑動深度及推力較大，滑坡中后部滑動變形推動下部坡體滑動，滑坡向下部延伸滑體厚度逐步減小，致使滑動在滑坡下部南側緩坡平臺（基巖埋深約5m）的穩定土體處受阻，滑坡滑動方向及范圍發生略微扭轉，形成目前的滑坡及牽引區形態。

5 ?結語

根據滑坡地表裂縫的發展過程，確定滑坡屬于慢速滑坡，從2007年6月連日暴雨后，滑坡首次出現變形，并且蠕動變形持續發展，2008年8月底，滑坡變形進一步發展，直至2016年4月底，連續降雨導致了滑坡的整體失穩破壞。表明該滑坡經歷了蠕動變形與加速變形階段。

通過對陳家灣滑坡的地質與變形特征分析，認為有利的地形地貌條件與松散的堆積層構成的滑坡體是滑坡形成的內在因素，而大氣降雨是誘發滑坡的主要因素。

從滑坡后緣的變形特征中可以看出，滑坡后部的牽引區與滑坡主體的滑移方向存在一定的角度，造成這種現象的原因是滑坡南側下座高度較大，北側后緣下座高度較小。

在分析了滑坡的變形機制的基礎上，可以判定該滑坡為一典型的推移式滑坡。

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