豐都縣順向斜坡分布規律及成災機制

唐俊剛，馮 馳

（重慶市地質礦產勘查開發局107 地質隊，重慶 400000）

0 引言

豐都縣境內均為沉積巖建造，為層狀巖石，其巖層產出特征為控制斜坡變形的主要因素。斜坡結構類型是斜坡層面上的產出狀況的綜合體現，斜坡結構類型以及臨空條件，在很大程度上決定斜坡的成災機制，一般情況下，順向結構斜坡穩定性較差，斜順向坡結構次之，橫向坡及逆向坡穩定程度較好。根據統計區內順向結構是區內最為易發的結構類型，發育在順向結構斜坡上的滑坡占統計滑坡數量的35.18%。且順向坡區域形成滑坡一般規模較大，危害性較大，易造成人員傷亡和重大財產損失。因此依托“豐都縣1:50000 地質災害詳細調查和區域地質災害精細化調查”項目，對順向坡區域滑坡的分布規律、變形破壞模式、演化過程及穩定性分析等進行分析研究。對區內滑坡的成因、早期識別、穩定性分析、風險管控方式的選擇等具有重要的意義。

1 順向結構斜坡分布規律及特征

豐都縣大部分區域位于川東平行嶺谷區，與美洲的阿巴拉契亞山、安第斯——落基山并稱世界3 大褶皺山系。區內受地殼的水平擠壓作用形成了近于平行的多條山脈，山嶺兩側的硬砂巖常形成單面山，向斜谷地寬而緩，為砂泥巖所組成。區內的順向結構斜坡的分布位置及特征受區內構造控制，其中以忠縣背斜北西翼、方斗山沖斷背斜北西翼以及石柱向斜南東翼分布的最為廣泛[1]。

1.1 忠縣背斜北西翼

主要為巖土質混合斜坡，斜坡多呈緩傾狀，向南東巖層傾角及地形坡角漸陡，出露為侏羅系中上統新田溝組、自流井及珍珠沖組地層，泥巖、粉砂巖、砂巖及頁巖，巖層傾角一般為15°～25°，部分段大于30°，巖層傾角多大于坡角，斜坡多為伏傾坡和層面坡，不具備臨空條件，區內以層面坡為主，部分為飄傾坡，具有臨空條件。

1.2 方斗山沖段背斜北西翼

巖土質混合斜坡為主、巖質斜坡次之，在長江沿岸有土質斜坡分布。二疊系上統至侏羅系上統的地層均有分布。其中長江沿岸為侏羅系中上統泥巖及砂巖，主要為緩傾層理，巖層傾角一般為10°～25°，由長江向南東漸陡。區內以層面坡為主，而在長江沿岸則多有飄傾坡分布，飄傾坡傾角多為9°～12°，一般不超過15°。靠近背斜核部巖層傾角漸陡，斜坡以巖質為主，為伏傾坡。

1.3 石柱向斜兩翼

以緩傾巖土質斜坡為主，在近石柱向斜核部區域，主要出露侏羅系中上統砂泥巖層，巖層多為緩傾～平緩層理狀，傾角一般5°～15°，多見飄傾坡及層面坡發育。

2 順向結構斜坡滑坡影響因素

2.1 地形地貌

區內順向坡區域地貌類型以侵蝕剝蝕低山地貌為主，分布高程多在450m 以下，滑坡坡角集中在10°～25°之間，坡型以直線型坡為主。

2.2 地層巖性

區內滑坡在堅硬～半堅硬的層塊狀砂巖與泥巖相間巖組及軟硬相間的層狀泥巖與砂巖工程地質巖組最為發育，其次為軟～軟硬相間的薄層狀頁巖、泥巖夾粉砂巖巖組，在其余巖組分布均較少。巖性則以碎屑巖類，砂泥巖為主。

2.3 巖層傾角

通過統計滑坡發育區巖層傾角，可知巖層傾角以10°～20°最為廣泛，其次為20°～30°，再次為小于10°。巖層傾角在30°以上的區域僅少量分布。

2.4 河谷下切

區內滑坡中有近三成位于長江沿岸，其絕大部分為老滑坡或老滑坡局部復活，其形成與長江河谷下切有較大聯系。區內順向結構軟硬互層斜坡在河谷下切的過程中，在斜坡陡緩變化處容易發生較強的變形破壞，且軟硬巖不同的卸荷回彈特性和變形參數指標的差異，促使軟硬巖界面形成潛在滑面。

2.5 降雨

降雨的影響主要表現在3 個方面：①入滲的降雨增加地下水位面以上土的重量，對滑坡形成了加載。②雨水往往沿著巖體內部縱向結構面向深部入滲，由于軟巖透水性差為隔水層，使徑流方向發生改變，順上部巖體與軟弱巖體結合帶徑流，在水的作用下，軟弱夾層強度逐漸降低，從而形成滑帶。③降雨導致地裂縫水頭迅速抬升，產生裂隙水壓力；隨著降雨的持續入滲，地下水位持續上升，在地下水的作用下形成了垂直于滑面的滑面水壓力，順向斜坡在作用于后緣的裂隙水壓力和作用于滑面的滑面水壓力共同作用下形成滑坡。

2.6 庫水位

在水庫水位上升過程中，地表水體順著巖體裂隙進入滑體內部，滑體強度會有所降低。特別是巖體內的軟弱層多含親水物質，在水體浸泡、沖刷下軟弱層抗剪強度持續降低。在傾角上陡下緩的變傾角順向坡在水庫蓄水后，斜坡前緣首先被淹沒，產生浮托力作用，使得前緣滑體重力降低導致抗滑力降低，從而整個斜坡的平衡被打破，穩定性降低。庫水位下降時，由于滑體內地下水位下降速度緩于庫水位的下降速度，形成水力坡度，產生了動水壓力，從而加大順層斜坡的下滑力，加快順向坡變形破壞。

2.7 人類工程

人類工程活動主要體現在兩個方面：一方面，不合理的開挖形成非常好的臨空面，改變了坡體內部的應力狀態，容易導致斜坡巖體受軟弱夾層控制發生順層滑坡。另一方面，不合理的堆載對順向斜坡潛在滑體形成了加載作用，增加下滑力，不利于順向斜坡的穩定[2]。

3 順向結構斜坡區域滑坡成因機制分析

區內滑坡多發生在砂泥巖發育區的緩傾角飄傾順向斜坡區域，其次為層面坡，在伏傾坡較少發育。飄傾坡原始斜坡具備臨空條件，破壞模式主要是滑移—拉裂式，為區內順向斜坡的主要變形模式。

3.1 滑移—拉裂式

滑移—拉裂式破壞形成演化過程可分劃分為4 個階段（圖1）。

圖1 飄傾順向坡滑坡形成四個階段

3.1.1 結構面形成階段

控滑結構面最初多形成于早起沉積時期及淺表改造作用時期，沉積時期受沉積環境變化的影響形成了強度有差異的巖層，各巖層間形成原生結構面。在坡表后生改造作用下，巖體內形成風化裂隙和卸荷裂隙。

3.1.2 結構面貫通階段

大氣降雨沿著淺表風化、卸荷裂隙進入巖體，到達軟弱層，軟弱層中的親水物質被軟化、泥化從而強度降低。并在卸荷作用、上覆巖體重力以及地下水的長期作用下，產生向臨空方向的塑性擠壓變形。在時間效應影響下，滑移面貫通。臨江順向斜坡在河谷演化過程中，巖體在卸荷回彈、蠕變等作用下加劇了這一過程[3]。

3.1.3 滑面形成階段

降雨過程中，貫通的裂隙面形成降雨入滲的通道，大氣降雨通過裂隙輕易下滲至下覆軟弱層表面，并沿軟弱層層面發生徑流，持續軟化，降低其物理力學參數，最終形成滑面。

3.1.4 破壞階段

在強降雨條件下，滑帶處于完全飽水狀態，滑帶和滑體接觸面摩擦力急劇降低。斜坡后緣裂縫處形成裂縫水壓力，滑面處形成滑面水壓力。在其共同作用下，下滑力增加，當斜坡抗滑力小于下滑力時，滑坡啟動。

很多滑坡破壞階段也并非一次性形成，尤其是牽引式滑坡，巖體沿軟弱的構造裂隙產生拉裂變形并首先在前緣開始破壞。隨著時間的推移，斜坡在地下水及降雨作用下，在層間逐步形成貫通的軟弱滑坡面，進而形成整體滑移，完成了滑坡的變形過程。

3.2 滑移—彎曲型

滑移—彎曲型主要發生在區內的層面坡上，原始斜坡不具備臨空條件，巖性主要為砂泥巖互層、砂巖夾泥巖、砂巖夾頁巖等。滑移—彎曲型的破壞是長期蠕變的結果。由于巖層傾角大于或等同于坡角，斜坡潛在滑面不具備臨空剪出條件，下滑受阻，在斜坡近坡角附近的巖體逐層發生彎曲，進而彎曲部位的巖層脫空、彎折、破壞，彎曲部位以上的巖體沿著破壞面滑動，形成滑坡。其變形破壞過程可分為：①輕微彎曲；②強烈彎曲、隆起；③切出面貫通[4]。

4 結語

區內滑坡在順向斜坡區域最為易發，通過此次研究分析，得出以下結論，對豐都縣地質災害風險評價及地質災害風險管控提供了一定思考。

（1）順向斜坡區域易滑因素主要為地形地貌、地層巖性、巖層傾角，誘發因素主要為降雨、庫水位變化及人類工程擾動。在高程450m 以下，坡角10°～25°，坡型為直線型坡，巖層傾角10°～20°的軟硬巖互層的碎屑巖類順向斜坡滑坡最為易發。

（2）順向臨空斜坡不管是否存在臨空條件，其穩定性狀態與其是否存在軟弱夾層，以及該軟弱夾層的力學性質存在較大的關系，對斜坡軟弱夾層性質的研究及防控是順向滑坡防治的關鍵。