舟曲縣東山鎮牙豁口滑坡特征及形成機制研究

王 蒙

（甘肅省地質礦產勘查開發局第三地質礦產勘查院，甘肅 蘭州 730000）

牙豁口滑坡體發育于坪定—化馬斷裂帶上，其主滑方向與斷裂帶走向接近似平行，屬坪定—化馬斷裂帶控制的斷裂帶滑坡。自有史記載以來，牙豁口滑坡就發生多次滑坡災害，具多級多次滑動的特征，最近一次較大規模的滑動發生于1989年8月，滑坡體自啟動至停歇耗時近一個半月，呈流塑狀沿斷裂帶地表“凹槽”內自上而下緩慢滑動，最終沖入岷江形成堰塞湖，造成了嚴重的危害。為了減少滑坡等地質災害對人民群眾生命財產的破壞，作者針對滑坡易發地段開展地質災害調查及形成機制分析，為后期地質災害治理提供可靠的依據［1］。

1 地質環境概況

1.1 地形地貌特征

勘查區位于舟曲縣東北部，岷江右側山體頂部，地勢總體西高東低，山頂海拔2 053 m，滑坡前緣海拔1 640 m，相對高差達400 m，地形起伏大，為強烈上升的侵蝕構造地形，屬滑坡易發區。

1.2 區域地質特征

勘查區出露地層主要為泥盆系、石炭系和第四系地層，巖性組合主要為灰巖、千枚巖、板巖等。巖體風化強烈、裂隙發育、崩塌發育。勘查區主要受坪定—化馬斷裂的控制，該斷裂西起九原，經坪定南靖邊、舟曲縣城西向東至中牌、化馬一帶，東延至勵志壩，全長約55 km，裂破碎帶寬約500～1 500 m，由2條次級分支斷層組成，帶內斷層泥、斷層構造發育，局部可見泉水出露，屬典型的構造破壞帶（圖1）。勘查區新構造運動十分活躍，區域上處于西秦嶺構造體系斷塊強烈隆起區，上升速度1～4 mm／a，坪定—化馬斷層走滑速度為2～5 mm／a。

圖1 坪定—化馬斷裂控制的滑坡分布

2 滑坡基本特征及形成條件

2.1 滑體形態特征

牙豁口滑坡堆積體平面形態呈“長舌形”。滑體主要在兩側山梁之間的洼地內滑動，受地形控制，滑體在平面上呈上窄下寬的態勢，平均寬度84 m，面積5.6×104m2；依據調查結論，在滑坡堆積體后緣發現局部裸露的滑床，滑床可見明顯黑色擦痕，成分為灰黑色炭質板巖碎屑，經測量，與水平夾角為18°，說明該區段滑動面角度約為18°，滑坡體后部最薄，前緣次之，中部最厚的特征，平均厚度14.6 m，總體積81.76×104m3。滑坡體前緣海拔為1 643 m，后緣海拔為1 863 m，相對高差203 m；滑坡體整體上后部較為陡峭，約27°，中下部坡度較為平緩，約14°，平均坡度約17°；滑體主滑方向受地形控制呈不規則“S”形，由后部至前部主滑方向分別為45°、60°和80°。

滑坡體成分較為松散，表層多為碎石土和灰黑色炭質板巖混雜堆積體，土體呈黑黃色，其下部滑體披覆大量塊石，塊石平均粒徑約1.2 m，最大粒徑約3.3 m，母巖巖性為灰巖。究其原因，主要是左側側壁的崩塌體堆積至滑坡體上部，受滑坡的滑動的影響，被搬運至滑坡體下部所致，據現場調查部分滑坡堆積體受推力和重力的作用呈“土石流”狀態沿陡壁向下塑性流動，致使前緣拉裂形成多條拉張裂縫。

2.2 滑坡形成機制分析

滑坡形成原因復雜［2］，根據本次勘查分析認為，牙豁口陡峭的地形條件、軟弱的巖土體組合、強烈的構造運動、降水的入滲是滑坡災害發生的主要原因。（1）地形條件。地形條件是影響滑坡發育的決定因素之一。牙豁口滑坡所處的斜坡陡峻，屬高山峽谷地貌，相對高差203 m，其表面坡度自上而下依次為19°、17°、15°，這種后緣高陡，前緣開闊的地形為滑坡的形成提供了良好的臨空條件，位于斜坡高處的巖土體由于勢能大，在重力作用下，就產生了向坡底移動的趨勢，在這個趨勢力的作用下，斜坡上部的巖土體具備有一定的下滑動力條件。

（2）巖土體特性。巖（土）體是滑坡發育的物質基礎，牙豁口滑坡發育于坪定—化馬斷裂帶上部，滑向與坪定—化馬斷層走向平行。勘查區內滑體由次生黃土、風化破碎帶巖體及二者混雜組成，滑體在剖面上具雙層結構，其中，碎石土由粉質黏土混雜搓碎的灰巖、炭質板巖、千枚巖角礫等組成，屬次生黃土與風化破碎帶巖體混雜堆積體，其裂隙發育，結構松散，極易風化，且具架空結構，利于地表水的滲入和流通；下層為炭質板巖碎屑，屬風化破碎帶巖體，工程性質極差，屬于易滑地層。加之受斷裂影響，地層整體較為破碎，決定了滑坡的發生和發展。

（3）地質構造與地震。勘查區內新構造運動強烈，山勢陡峻巍峨，河谷階地發育，溝谷狹陡，顯示出地殼處于長期的上升過程中，經歷了多期構造運動，山高谷深，河流發育。區域上主要受坪定—化馬斷裂控制，該斷裂為一走滑逆沖斷裂，兼有擠壓性的特征，規模大，延伸長，破碎帶寬度約1～1.5 km，牙豁口滑坡即發育斷裂帶上部，滑向與斷裂帶走向近于平行，受斷裂活動的影響，斜坡體巖土體結構破碎，小型褶皺、次級斷裂發育，使區內巖體嚴重破碎，為地質災害發育提供了良好條件。

同時勘查區處于舟曲—武都地震亞帶為地質多發帶，近年來，頻繁的地震作用是誘發和加劇滑坡的因素之一。

（4）水文地質特征。勘查區夏季降雨較多，由于牙豁口滑體位于洼地內，地形上極具匯水條件，且滑坡體結構松散，巖土體破碎，坡面裂縫較多，為降水入滲提供了輸送通道。在強降雨影響下，雨水迅速滲透進入坡體的孔隙、裂隙中，使滑坡巖土體含水量增加。當地表水入滲至滑體下伏不透水層時，滑動帶飽和，滑體和滑動帶抗剪強度降低，使滑體失穩下滑。

3 滑體穩定性定量評價

根據土體莫爾強度理論及滑坡動力學平衡原理計算，判斷滑坡體的穩定性，計算公式如下：

式中：K為穩定系數；Wi為第i條塊的重量，kN／m；Ci為第i條塊內聚力，kPa；φi為第i條塊內摩擦角，（°）；Li為第i條塊滑面長度，m；A為地震加速度；rv為孔隙水壓力比；

式中：ψi為第i塊段的剩余下滑力傳遞至第i＋1段時的傳遞系數（j＝1），即：

根據上述公式對滑坡體前緣的松散堆積體在天然、飽和和地震工況下的穩定性進行驗算，鑒于該松散堆積體現階段并未發生滑動。計算參數如下：天然工況下，土體重度取20 kN／m3，內聚力C取10 kPa，內摩擦角φ取16°；暴雨工況下，土體重度取22 kN／m3，內聚力C取9 kPa，內摩擦角φ取15°；地震動峰值加速度取0.2 g。依據計算得出，K值為1.137，坡體為基本穩定狀態；當坡體水飽和，且無地質作用的條件下，K值為1.018，坡體為欠穩定狀態；當坡體在干燥狀態下，地震力為0.2 g時，K值為0.097，坡體為不穩定狀態。

4 結論

（1）勘查區地貌類型為侵蝕構造中高山地貌，區內山坡陡峻，溝谷發育。出露地層主要為石炭系中厚層灰巖、泥盆系水群古道嶺組灰巖、千枚巖、板巖和第四系全新統滑坡堆積物等，巖土體工程地質性質差，新構造運動強烈，人類工程活動較為強烈。

（2）勘查區位于侵蝕構造中高山區，為滑坡形成提供了良好的臨空條件，加之滑坡體位于斷裂帶形成的構造凹地內，地形上極具匯水條件，利于地表水入滲，致使滑體內部地下水賦存，最終在汛期連續強降水的誘發下，導致滑坡災害發生。

（3）通過對牙豁口滑坡體穩定性定量評價，可判斷滑坡體的穩定狀態，對預防滑坡地質災害做出準確判斷，提高地質災害發生的預判能力，減少地質災害造成的損失。