斷裂構造對大型堆積層滑坡的約束控制作用研究

趙 甫

(中煤科工集團西安研究院有限公司，陜西 西安 710077)

0 引言

滑坡問題是山區工程建設中的一個重大工程地質問題，在各類滑坡中又以堆積層滑坡最為發育，其往往具有如下明顯地貌特征，即后緣常為基巖陡壁，陡壁下方為一緩坡，兩側邊界為基巖陡壁或沖溝，前緣坡腳多遭受河流或溝谷水流沖刷[1，2]。

在滑坡防治工作中，因對滑坡邊界條件及水文地質條件的認識不足或錯誤，而導致治理工程失敗的案例，多有發生[3]；斷裂構造使巖體破碎，崩坡積作用強烈，產生大量的崩坡積物質，沿斷裂帶易發育大量的堆積層滑坡，部分大型堆積層滑坡分級處對應的滑床陡坎，也有明顯受斷裂構造控制的特點。因此，確定大型堆積層滑坡的邊界條件及水文地質條件，不僅是滑坡穩定性評價的基礎，對滑坡防治工程設計亦具有重要實際意義。

人們以往多側重于研究斷裂構造對巖質滑坡分布、邊界條件及水文地質條件的約束控制作用[4-9]，斷裂構造對大型堆積層滑坡的影響甚至是控制性作用則極少考慮。但大量工程實例表明：以第四系堆積物為主的大型堆積層滑坡，坡體物質、性質復雜、規模巨大，其空間分布、形態及水文地質條件有明顯受斷裂構造控制的特點。因此，極有必要從斷裂構造角度研究該類滑坡。

作者針對山區工程建設中遇到的多處大型堆積層滑坡典型案例，首先分析了斷裂構造與大型堆積層滑坡分布之間的關系，而后運用地質力學調查分析方法研究了滑坡區斷裂構造的特征及空間組合關系，揭示了其對大型堆積層滑坡邊界條件的控制作用，最后研究了斷裂構造對大型堆積層滑坡的供水作用。研究所得出的斷裂構造對大型堆積層滑坡的分布規律、邊界條件及水文地質條件具有控制約束作用的結論，有利于加深對于該類滑坡的整體認識，提升對該類滑坡的防治水平。

1 斷裂構造與滑坡空間分布的關系

斷裂構造不僅能造成巖體破碎，且其兩側地形地貌差異往往較大，使得崩坡積作用強烈，大量的崩坡積物質堆積于陡壁下方的緩坡地帶，在一定的誘發因素作用下形成堆積層滑坡(見表1)。

表1 斷裂帶控制堆積層滑坡分布的工程實例

大型堆積層滑坡在空間上的分布是不均勻的，有的地帶成群、成片、成帶密集發育，有的地帶零星分布，主要是受斷裂性質及不同的斷裂交匯型式所控制。

斷裂性質對堆積層滑坡分布的控制。

斷裂構造對大型堆積層滑坡的空間展布具有直接控制作用。其中，又以壓(扭)性斷裂對沿線山體影響最大，沿線滑坡發育強度最高，其次為張(扭)性斷裂及扭(壓)性斷裂。在壓(扭)性斷裂的兩側影響帶內，尤其是上盤影響帶，由于該部位低序次斷裂發育，巖體破碎，易形成風化堆積物，加之含水豐富，堆積層滑坡往往成群、成片密集分布，且斷裂規模愈大，發育規模愈大。

該類現象在我國南北斷裂構造發育的橫斷山區最為典型，如成昆線爾賽河至紅峰段沿越西河擠壓斷裂帶展布，沿斷裂巖體破碎，崩坡積作用強烈，在斷裂上盤和轉折部位發育爾賽河、紅峰大型堆積層滑坡群(見圖1)。

2 斷裂構造對滑坡邊界條件的控制

大量工程實例表明，斷裂構造不僅控制巖質坡體的基本構造格局，且對大型堆積層滑坡的邊界條件亦有明顯的控制作用，具體表現為對大型堆積層滑坡平面邊界條件和底界的控制(見表2)。

2.1 斷裂構造對滑坡平面邊界條件的控制

斷裂構造對大型堆積層滑坡平面邊界條件的控制，主要表現為不同期次、不同規模及不同力學性質的斷裂構造在平面上組合控制滑坡邊界。現通過典型案例進行說明。

大竹園礦進場道路滑坡，該滑坡為一崩坡積層沿下伏頁巖層頂面滑動的大型堆積層滑坡，坡體縱向長約450 m、橫向寬約230 m，主滑方向120°，最大厚度38 m，滑坡總體積約175×104m3，滑體物質主要為灰巖、頁巖風化之塊碎石，局部分布透鏡狀粉質粘土。

滑坡后緣為一高約80 m、走向25°的陡崖，陡崖呈“上陡下緩”的折線形，陡崖中上部近于直立，組成巖性為奧陶系中統寶塔組(O2b)厚層灰巖；陡崖下部坡角為45°～60°，組成巖性為奧陶系下統湄潭組(O1m)頁巖，風化強烈，呈碎屑狀風化、剝落，巖層產狀為308°∠12°，為反向坡。巖體內主要發育兩組剪切節理，J1：110°∠70°及J2：180°∠75°，陡崖基本沿J1走向延伸(見圖2)。

滑坡左側邊界為一殘存的斷續展布的寬緩沖溝，沖溝內可見J2節理呈走向110°的斜列式順溝發育；右側邊界為一沿走向約120°、傾向北東向的張扭行正斷層F1發育的寬緩沖溝；前緣呈“舌”狀突出于邊坡坡腳外。

為了恢復坡體經受過的地質構造運動的力學性質及順序，分析斷裂構造與該堆積層滑坡邊界條件的關系，筆者對滑坡周邊斷裂構造調查結果(如表3所示)及所在區域地質構造特征進行了斷裂構造力學性質配套分析(見圖3)。

表3 大竹園礦進場道路滑坡斷裂構造調查表

根據上述構造形跡及切割關系，基本可以確定對本區有明顯影響的構造運動主要有兩期：

一期構造運動為N7°W方向呈逆時針轉動的力偶，本期構造運動形成了貫穿本區的北東向壓扭性構造——褶皺，褶皺兩端呈現出逆時針轉折的反“S”型特征，與壓扭性構造形跡配套的是與褶皺軸線大角度相交方向發育一系列平行分布的北西向張扭性斷層。

二期構造運動為單向擠壓構造應力，方向為N55°E(S55°W)，在其作用下形成了滑坡區普遍發育的一對共軛剪切節理J1：110°∠70°及J2：180°∠75°。

綜上分析，該堆積層滑坡邊界及分級呈現出受斷層、節理等斷裂構造控制的特點，且該堆積層滑坡周邊斷裂構造格局的形成，主要受逆時針轉動的力偶作用迭加后期單向構造擠壓應力作用的綜合結果。

2.2 斷裂構造對滑坡底界的控制

上述大型堆積層滑坡主剖面結構特征清晰表明，斷裂構造對大型堆積層滑坡底界，亦有明顯的控制作用。

如陜南略陽縣杜家山滑坡，為一沿狀元碑—觀音寺斷裂帶發育的大型堆積層滑坡。該斷裂為秦嶺西側南緣略勉構造帶內部的一條斷裂。滑坡體主要由塊、碎石構成，滑坡長900 m，寬約200 m，平均厚度25 m，總體積約480×104m3。該堆積層滑坡的滑帶發育在基巖頂面，地質調查及鉆孔揭露成果顯示，滑帶系由沿斷裂帶內順坡發育的次級張扭性斷層面發育而來，鉆孔揭露該部位發育高溫結晶巖塊，表明該堆積層滑坡滑帶受斷裂構造控制(見圖4)。

綜上所述，大型堆積層滑坡所在山體在歷次地質構造運動作用下產生的不同期次、不同規模及不同力學性質的斷裂構造及其組合，控制著大型堆積層滑坡的邊界條件，部分大型堆積層滑坡的縱向分級，亦受斷裂構造控制。

大型堆積層滑坡的上述特征表明，其邊界條件繼承了所在斜坡的構造格局，其形成過程為：斜坡巖體遭受構造切割→巖體破碎→地形地貌差異→陡壁下方的緩坡地帶接收崩坡堆積物→誘發因素作用下發生滑動。

3 斷裂構造對滑坡的供水作用

大型堆積層滑坡的現場水文試驗發現，斷裂構造對坡體具有不同程度的供水作用，導致該類滑坡常賦存較豐富的地下水，對該類滑坡的發生起著促進作用。有鑒于此，治理該類滑坡往往需要布置一定數量的地下排水工程，甚至有時成為首要考慮的治理工程措施。

大型堆積層滑坡除了構造形成明顯的邊界外，還受構造的供水控制。如寶成鐵路西坡Ⅳ號堆積層滑坡，經現場抽水試驗表明，滑坡中部3號斷層帶內承壓水補給坡體地下水(見圖5)。

由于受基巖頂部滑帶隔水作用的影響，該類斷裂構造水多具有承壓性質，其對滑帶的持續軟化作用及對坡體的浮托作用，對于滑坡的穩定極為不利，且斷層帶水常是坡體地下水持續穩定的補給源，其對滑坡的作用是長期的，因此為消除或減小其對滑坡的影響，常需采取地下深層截排水工程根治該類滑坡。

4 結論

本文針對多個大型堆積層滑坡典型案例進行總結發現，該類滑坡與內動力地質作用存在密切聯系，其空間分布、邊界條件及水文地質條件等往往受斷裂構造控制約束，大型堆積層滑坡勘察和防治要有構造意識。

1)斷裂構造會使巖體破碎，加之其兩側地形地貌差異往往較大，使得崩坡積作用強烈，易導致沿斷裂帶發育大量的堆積層滑坡。

2)大型堆積層滑坡邊界及其坡體內部分級界線，往往受不同期次、不同力學性質的斷裂構造及其組合控制。

3)滑床部位發育的斷裂構適對滑體具有不同程度的供水作用，對大型堆積層滑坡的發生往往起到促進作用。

上述認識對于今后大型堆積層滑坡空間分布調查、形成機理研究、防治措施建議等具有指導借鑒意義。