蓋石特大型巖質滑坡的成因機制與塌岸分析

張復金 李 偉

(重慶市地勘局208水文地質工程地質隊,重慶 400700)

1 概述

1.1 滑坡概況

本滑坡位于綦江區篆塘鎮蓋石場鎮,滑坡治理面積約0.4 km2。該滑坡為巖質老滑坡。蓋石滑坡為巖質順向滑坡,縱長約550 m,平均橫寬約115 m～771 m,平均厚度2.8 m,平面面積約25.95×104m2,體積約442×104m3,主滑方向分別為75°,滑體厚度最大達44.60 m,屬大型深層老滑坡(見圖1)。

1.2 滑坡基本特征

滑坡平面形態呈簸箕形,后緣平臺地形較緩,呈圈椅狀,坎上部位見紫灰色(砂質)泥巖出露,位于后緣高程380 m以上,位于斜坡中上部地形平緩變陡的交接部位。整體地形呈緩～稍陡～緩,臨綦江河邊因滑坡強烈變形壅高形成,高度在5 m～12 m,多處臨空或坡角達75°～80°,這種地形也為岸坡崩滑或再次變形滑塌形成提供了空間條件。

滑坡體由砂巖塊石、漂石組成,或以漂石間填充少量粉質黏土的形式出現,可見最大漂石塊徑約為8 m×11 m×15 m,塊石含量大于90%;而滑坡兩側由砂巖碎塊石夾粉質黏土組成,塊石含量60%～80%,粒(塊)徑約0.2 m～5.20 m不等,砂巖呈次棱角狀,中風化;干;土體結構稍密～密實,為老滑坡崩塌堆積而成?；矠橘_系中統沙溪廟組(J2s)砂質泥巖和砂巖。

滑面位于底部砂、泥交界處,坡度16°～20°,滑帶土為強風化狀紫紅色泥巖夾粉質黏土組成,下部較上部粉質黏土含量高,呈可塑狀,見擠壓揉搓痕跡,有清晰的光滑鏡面,并有集密細小擦痕;泥巖呈次棱角狀,厚度0.10 m～0.25 m,為滑帶的主要物質組成。

滑坡體中地下水中后緣以上層滯水形式存在,接受大氣降水補給,多沿地表排泄,少量下滲后沿破碎的裂隙面向地形低洼處排泄,土體中空隙較大,排泄條件好,且土層厚度分布不均,地下水貧乏。而前緣土體以崩坡積塊石夾碎石為主,底部多為砂或卵石為主,土體之間空隙大,與綦江河水互為補給關系,前緣地下水豐富?；鶐r裂隙水受滑體中粉質黏土和底部泥巖隔水層的影響,致使基巖富水性弱。

1.3 滑坡變形特征

蓋石順層巖質滑坡的變形破壞以滑移—拉裂為主,巖性上多發育在軟硬相間、力學性質相差較大的互層狀巖體中。該滑坡為老滑坡,滑坡舌已完全形成,伸出至綦江河中,舌寬約260 m,長約198 m,面積約3.2×104m2,厚度最大達44.60 m,滑面以上的砂巖層經滑動已全部覆蓋原地表(原地形為河床),砂巖底部多見砂、卵石層土。

滑坡前緣因主滑坡體推力和前方阻擋體共同作用壅高形成陡崖,結構較松散且陡,坡體上部漂石與粉質黏土接觸處常形成裂縫,相鄰漂石間距因洪水變化而形成無規律變化;而個別場鎮街道地面及房屋基礎位于陡崖漂石上,基礎有變形裂縫出現,特別下雨后變形明顯,已形成危房。

2 滑坡成因分析

2.1 滑坡影響因素分析

該滑坡位于兩個構造單元交界處,新構造運動造成區域內地形大面積不均一上升或下降,使用區的巖體構造裂隙極其發育,滑坡所在地質環境條件非常利于地質災害的產生,其他因素還包括:地層巖性、地形地貌、坡體結構及氣象水文條件和人類工程活動,主要有以下幾點分析:

1)該滑坡為一順層巖質滑坡,巖層產狀75°∠16°,滑坡整體坡向78°,地形坡角12°～18°,坡向、坡角與巖層傾角基本一致,是滑坡產生滑動的有利條件。

2)滑面(帶)位于巖體中砂、泥巖界面處,為一外傾臨空軟弱結構面,滑面較陡,坡度16°?；?帶)土結構面物質為強風化狀紫紅色泥巖夾粉質黏土組成,滑面下部較上部粉質黏土含量高,呈可塑狀,塑性高,粘手,見擠壓揉搓痕跡,滑面中強風化泥巖和粉質黏土遇水后,抗剪強度較低,易于形成滑面(帶)。

3)勘查區地形總體較陡,地形坡角16°～20°,未滑動前蓋石滑坡處于一巖質斜坡上,滑坡前緣位于綦江河處,岸坡較陡,為臨空狀態,這種外傾臨空的斜坡地貌形態為滑坡的形成創造了有利的空間條件。

4)勘查區降水量充沛,且多暴雨、連續降雨,下伏基巖多為泥巖,為相對隔水層,地表水入滲到泥巖巖層頂面時受阻,順沿巖層頂面運移,滑帶土親水礦物產生崩解、軟化,強度降低,促使坡體變形。

5)區內建筑密集和綦江河下游約800 m處的蓋石電站正在進行持改,到庫水位升降對滑坡穩定性有影響,綜上破壞地質環境的人類工程活動強烈,也是誘發滑坡的一個原因。

2.2 滑坡成因機制分析

1)蓋石滑坡主要成因按變形時間段可分為以下三段:臨界穩定期,滑坡蠕變為主,特征先滑移后拉裂,但此時還在巖體的塑變階段,整體包括后緣均未出現貫通性的拉張裂隙或閉合狀,滑坡處于一個相對穩定狀態;變形破壞期,此時滑體受下滑作用力不斷累計作用,已超出巖體本身極限抗拉強度值,巖體出現平行于后緣的拉張裂隙,隨著拉張裂隙加長,加寬,加密后,巖體完整性下降,降雨后,大量地表水滲入滑帶中,進一步降低了結構面的c,φ,此過程是反復進行,拉張變形—結構面強度降低—重復拉張變形—結構面強度進一步降低,但滑坡此時還沒有滑移,還處于一個下滑力不斷累積階段;最后就是滑移破壞期,滑坡體的下滑力與抗滑力已失去平衡,發生沿軟弱外傾泥化結構面滑移破壞。滑坡滑移破壞后殘留巖體整體較完整,局部有滾落和堆積塊石,說明了滑坡滑動時移動速度緩慢,最終形成此時的地形地貌。

2)另外一個成因是受降雨影響。通過調查滑坡體中后部砂巖塊石間存在多條拉張裂隙,寬0.5 m～1.2 m,長11.5 m～30 m,大氣降雨通過巖體的大量拉張裂隙入滲滑坡外傾結構面處,入滲至泥巖頂面時受阻,順砂巖/泥巖分界線運移,此時分界線的滑帶土中親水礦物吸水后軟化,強度降低,破壞滑體的已有整體平衡力,應力進一步集中至中前部或前緣,在長期的變形積累下最終產生滑動。

3 計算分析

1)蓋石滑坡為一巖質順向老滑坡,該滑坡已經經歷了變形階段、滑動階段、?；€定階段的過程。目前巖質老滑坡體上未表現出明顯復活的變形特征,判斷該滑坡目前處于穩定階段。但隨著綦江河下游,距蓋石滑坡約300 m處的蓋石電站攔壩正常蓄水至269.00 m的影響,為綦江河淘蝕岸坡,形成良好的臨空條件,在降雨形成動水壓力、軟化滑帶,綦江水位變動,浮托、擾動坡腳等因素影響下,可能誘發蓋石巖質老滑坡復活;另外,由于巖質老滑坡存在一個相對較弱帶,隨著時間的推移在地下水侵蝕、巖石風化等作用下,巖質老滑坡滑動帶抗剪強度降低,滑坡可能局部復活。

2)本滑坡的滑面形態呈折線型(見圖2),因此分析穩定性采用極限平衡理論的傳遞系數法來計算滑坡下滑力和抗滑力。

滑帶土(如圖3所示)強度因滑動面為砂巖和泥巖接觸面,埋深大,且結構面厚度小于10 cm,不連續,成分多為結構面或充填少量粉質黏土,無法取樣進行試驗進行數理統計,結合宏觀地質判斷、反算c，φ值并結合經驗值綜合確定本次計算用值(見表1)。

表1 反算滑面取值表

經分析滑坡的巖、土狀態,本次選定如下的五種工況進行滑坡穩定性計算。

通過對滑坡整體穩定性計算(見表2),滑坡現處于穩定狀態;通過穩定性公式驗算結果說明,滑坡穩定性計算評價與滑坡實際的穩定情況是一致的。

表2 滑坡穩定性計算成果表

另外結合古滑坡前緣庫岸穩定性分析及工程類比,在庫水位滲流作用下,產生的滲流形成動水壓力,使充填于塊石、漂石之間的小顆粒(砂、粉質黏土),隨滲透水流運動向下游流動,滑坡體侵蝕成孔洞,孔洞不斷溯源發展,引起地面不均勻沉降和局部塌岸(見圖4),使局部穩定較差。

4 結語

目前古滑坡處于穩定狀態,建議滑坡僅作監測。同時受庫岸地下水潛蝕作用影響,滑坡前緣塊石土層內可能產生局部沉降,引起地基周圍土體之間握裹力的降低從而降低抗拔力,引起基礎沉降破壞,進一步使上部建筑物變形破壞,因此,建議淺基礎采用固結灌漿加固處理。本次成因機制分析及穩定性結論可以作為下一步監測或治理工程的重要參考依據。