遂川縣高坪鎮卷旋村滑坡發育特征與變形預測

曾茂宗，劉 念，劉 杰，甘建軍

(1.江西省交通設計研究院有限責任公司，江西 南昌 330052； 2.南昌工程學院，江西 南昌 330099)

降雨誘發的花崗巖殘積土滑坡在南方多雨山區廣泛分布。遂川縣位于羅宵山脈南段，屬于江西省與湖南省交界的山地地貌，境內山系有萬洋山主脈、諸廣山主脈、笠麻頂支脈三大主要山脈。地質條件復雜，經常發生滑坡、崩塌等地質災害，其中臺風雨、夏秋之交旋雨以及雷暴雨引地質災害破壞最大。近年由于切坡建房、交通建設工程活動加劇，區內花崗巖殘積土滑坡時有發生。卷旋村滑坡是遂川縣影響較大花崗巖殘積土滑坡。2021年4月，該滑坡點出現公路和山體大面積松散、沉降，威脅范圍包括卷旋村委會至路丘路口、下卷臺區供電變壓器路口道路。且該滑坡近十年處于變形中，坡體后緣公路下錯嚴重，前緣房屋開裂，具有蠕變型滑坡典型特征，直接威脅坡腳卷旋村308戶1 324名人民群眾安全。自2020年5月份以來，遂川縣人民政府組織區村民撤離危險區域，并開展了對該滑坡的監測預警，對地表位移、含水率、滑體傾斜角進行了全方位的監測，目前所構建的監測系統已經能夠較完整地提供預警預報所需要的監測數據。結合監測數據分析該滑坡發育特征及成因機制，對滑坡勘察治理及監測預警提供科學依據[1]。

1 滑坡地質背景

遂川縣卷旋村滑坡地處于丘陵地帶，中低山與其毗鄰的丘陵地形條件復雜、溝谷深切、高差大、臨空面發育，溝谷侵蝕和巖體重力卸荷作用強度大，深切的溝谷和陡峻的山坡為滑坡提供了有利的地形條件，是滑坡的多發區。

該滑坡點位于羅宵山脈南段東麓，斜坡中下部，前緣與基巖接觸面為軟弱接觸帶。滑坡區海拔960 m～1 037 m，地形上陡下緩，坡頂為梯田，坡度5°～10°；后緣坡度30°～50°，中部為殘坡積堆積體，坡度20°～28°；前緣為村民建筑和道路，坡度2°～5°；坡前陡降之后為溝谷水田。

高坪鎮卷旋村滑坡主要的地下水類型為孔隙和裂隙水，孔隙水主要分布在表層的殘坡積層，裂隙水主要分布在下部花崗巖基巖的裂隙中。該滑坡滑動面位于表層殘積土，因此裂隙水對滑坡的影響較小。斜坡坡頂處有大量梯田分布，可見該滑坡有很強的水動力條件。坡頂梯田成為很好的降雨儲水地形，地表水長期向地下入滲軟化巖土，土體有效應力減小，強度降低，易誘發滑坡(見圖1)。

2 滑坡發育特征

滑坡平面呈“圈椅狀”，滑體坡度30°主滑方向50°，滑動體積5.2萬m3，為推移式滑坡?；磪^范圍位于高程1 005 m～1 025 m之間，長80 m，寬50 m～120 m；堆積區位于高程985 m～1 005 m之間，長120 m，平均寬度250 m；損毀區位于高程965 m～985 m之間，長65 m，均寬約275 m。

滑源區后側為山頂梯田式平臺，半山腰有一條環山公路穿越因滑坡錯開，坡寬45 m，滑源區主斷壁高程為1 024 m，滑坡后壁近乎直立，壁高2.0 m～4.5 m，壁面陡直發育有沖溝(見圖2(a))。坡體發育多條橫向裂縫，裂縫長35 m～65 m，裂縫深度0.8 m～2.5 m，寬0.5 m～2.0 m，有花崗巖碎塊和全風化花崗巖土碎屑堆積體充填；坡面呈微突起形態?；聜缺诟卟?.0 m～2.0 m，(見圖2(b))；滑體前緣發育大量縱向裂隙，長1.0 m～10 m；坡腳處為人工切坡，接近直立，出露全風化花崗巖風化形成的砂質黏土(見圖2(c))；坡前建筑物和公路出現鼓脹裂縫，滑動面貫通，在坡腳住房及公路一側形成了剪出口(見圖2(d))。

根據勘探資料，滑面為第四系殘坡積土與全風化砂巖接觸面，鉆進時易塌孔；滑帶有砂質黏土夾碎石，碎石平均粒徑20 cm～50 cm(見圖2(b))；滑體為殘坡積砂質黏土，局部夾有少量碎塊石；滑體坡面表面植被發育，為殘坡積覆蓋層，厚度2 m～20 m。

坡頂常年性引水沿著滑源區裂縫下滲，坡腳村民住房后緣切坡坡腳有多處泉水滲出，流量總和與坡頂滲水接近，滑帶形成穩定滲流通道。

3 降雨型花崗巖殘積土滑坡成因機制分析

3.1 有利滑坡形成的地貌條件

地貌類型對地質災害的發育和空間分布位置起明顯的控制作用。遂川縣卷旋村滑坡地處于江西南部的丘陵地帶，中低山與其毗鄰的丘陵地形條件復雜、溝谷深切、高差大、臨空面發育，溝谷侵蝕和巖體重力卸荷作用強度大，是滑坡的多發區[4]。遂川縣高坪鎮卷旋村滑坡位于江西與湖南交界的羅霄山脈東側，滑坡山脈主體山坡最高高程約為1 050 m，溝谷谷底高程約為940 m，其高差達到110 m。山坡坡度約30°～40°，其深切的溝谷和陡峻的山坡為滑坡提供了有利的地形條件[5]。

3.2 結構松散和力學強度低的花崗巖殘積土

巖土體的類型與其強度特性通常是發生滑坡的重要前提條件。遂川縣卷旋村滑坡主要的物質成分組成為全風化花崗巖殘坡積層。此類風化料多為砂性土，土黃色，巖石劇烈風化成砂質黏土狀，局部夾花崗巖風化硬核，多呈中密狀，主要礦物成分為石英、長石，粒徑160.05 mm～2 mm，含量(質量分數)約75%，該砂土遇水軟化而成松散狀，節理裂隙較發育，具有較強的透水性，原巖結構基本破壞，有殘余結構強度，全風化層厚度為5 m～30 m。在天然狀態下，滑體土重度為18.24 kN/m3，黏聚力為19.19 kPa，內摩擦角為18.25°；滑帶土重度為18.13 kN/m3，黏聚力為17.65 kPa，內摩擦角為17.37°。飽和狀態下，滑體土重度為19.63 kN/m3，黏聚力為15.93 kPa，內摩擦角為17.21°；滑帶土重度為19.54 kN/m3，黏聚力16.20 kPa，內摩擦角為15.07°。從該滑坡的巖土特征和參數來看，土體強度較小是形成該滑坡的內在因素[6-8]。

3.3 構造活動及降雨入滲的綜合作用

遂川縣卷旋村滑坡地處遂川—臨川深斷裂帶的伴生斷裂上，該斷裂全長200余千米。走向NE左右；傾向為NW，為中新生代以來活動斷層?；聟^花崗巖基巖構造節理裂隙十分發育，通過地下水和地表水的不斷作用，加速了花崗巖的風化速度。卷旋村滑坡坡頂梯田常年有水，水量0.05 L/s～0.1 L/s，完全下滲到坡體中，在該斜坡淺表殘坡積土中與強風化花崗巖接觸帶成滲流通道，形成巖土體含水率高，抗剪強度低軟弱帶[9-11]。

2020年5月開始，由于持續降雨，斜坡開始加速蠕動，根據監測滑坡發生前，24 h降雨量120 mm。滑坡發生時，卷旋村滑坡有多處泉水，以夾砂濁水流出(見圖3)。

3.4 人類工程活動的影響

人類工程活動對該滑坡的影響主要是在兩個方面:一是開挖坡腳和建設房屋和道路，改變了斜坡原有相對穩定的力學平衡條件。斜坡在形成初期不斷接受地表水的沖刷，坡腳處卸荷形成剪應力集中帶，開挖坡腳使得坡腳剪應力集中帶發生破壞，減小了滑坡抗滑力，降低了滑坡的穩定性。二是斜坡坡頂的梯田改造，加強了滑坡的水動力條件。典型降雨型滑坡的特征主要集中在隨著降雨的持續，滑坡體土體容重增大而抗剪強度大大減小引發滑坡。短期的強降雨雨水會因為滲流通道達到飽和而以地表水的形式流向溝谷，坡頂梯田為地表水持續性補給地下水提供了有利條件，加快了滑坡的演化。

4 卷旋村滑坡的發展趨勢及監測分析

自2020年5月份以來第一次變形后，目前該滑坡正處于緩慢蠕滑的階段。遂川縣人民政府開展了對該滑坡的監測預警，其監測技術手段集成度大，自動化程度高。對地表位移、含水率、滑體傾斜角進行了全方位的監測，目前所構建的監測系統已經能夠較完整地提供預警預報所需要的監測數據。監測設備數量及監測指標如表1所示，具體的布設點分布圖如圖4所示。

表1 監測系統構成

高坪鎮卷旋村滑坡后緣含水率監測數據見圖5，含水率經歷7次較大上升波動。2020年6月27日，后緣含水率(質量分數,下同)上升2%；2020年8月19日，含水率上升4.3%；2020年8月26日，含水率上升13.4%；2020年10月4日～10月23日，含水率上升5.4%；2021年2月10日，含水率上升3.5%；2021年4月15日，含水率上升2.5%；2021年5月31日，含水率上升3.1%?；虑熬壓蕯抵挡▌虞^后緣相對較小，監測階段整體無較大變化，但在9月17日至9月21日期間出現了較大波動，整體含水率在30%上下波動，略高于滑坡后緣。

滑坡后緣垂直方向位移分兩個階段，前期位移速率明顯大于后期位移速率。2020年6月11日～8月22日平均速率0.15 mm/d，23日和24日兩天位移突然增大，累計79.4 mm，后又處于緩慢動態平衡狀態，在隨后的幾個月里趨于穩定。水平方向位移基本處于穩定狀態(見圖6)。

結合監測數據來看，滑坡后緣正發生緩慢的垂直位移和水平位移，滑坡前緣受到后部滑體巨大的推力同樣在發生緩慢的蠕動，總體來看，滑坡的變形速率上部要比下部更大，中間要比兩側更大。并且，由于滑體和滑動面的地下水滲流不斷侵蝕滑帶土，因暴雨地下水位上升時，其坡體的變形速率增大。

滑坡后緣的豎直傾斜角度在整個監測階段有小幅度波動，整體上增加。其水平方向角度為先增大后減小，可見滑體在整個滑動過程中主軸面兩側的滑體滑動速率不一致[12-13](見圖7)。

分析滑坡位移，傾斜角、含水率監測數據結果，滑坡后緣變形量要顯著大于前緣變形量，后緣平面位移速率越來越小逐漸趨于穩定[14]。根據滑坡含水率和前緣監測數據結果，含水率與后緣豎直方向傾角具有明顯的相關性，其相關性系數達到0.964，如表2所示。從監測數據圖中看出，一般含水率出現變化時，位移也會出現相應的變化，因此該滑坡穩定性受到土壤含水率變化而產生的影響較為明顯。

表2 后緣監測數據相關性表

為了簡化直接地預測滑坡的變形，綜合累計豎直位移、累計平面位移、水平傾角、垂直傾角及土壤含水率數據相關性，參考滑坡現場調查數據，可以將累計豎直位移作為主參數，把滑坡發展分為藍色、黃色、橙色和紅色四個階段，對應黃、橙、紅的三級預警閾值為70 mm,115 mm,150 mm。

5 結論

通過野外調查和監測數據分析，可以對卷旋村滑坡得出如下結論：1)該滑坡屬于降雨型花崗巖殘積土小型滑坡，滑坡的體積僅有5.2萬m3，但威脅人員超過1 000人，需要引起高度重視。2)滑坡的形成機制較為復雜，其中坡頂的常年流水的流水量超過0.05 L/s，地表水滲入到松散的花崗巖殘積土滑坡當中，使淺層坡體軟化，加之陡峻的地表，后緣主斷壁高達4.2 m，前緣有剪出口和涌泉，表明該滑坡是后緣推移+前緣牽引的復合型土質滑坡。3)滑坡的監測數據表明，累計垂直位移的時間位移曲線分形特征明顯，可以作為監測預警的閾值設置依據，其中黃色預警、橙色預警、紅色預警的閾值可以分別設置為70 mm，115 mm，150 mm。4)利用變形曲線的某個單參數進行滑坡監測預警，數據獲取簡單，但仍然存在爭議，可以采用多參數或變化速率參數進行比較，進一步優化監測預警方法。