某道路碎石土滑坡群形成機理及防治措施建議

趙 磊，馬玉歡

（山西省地質勘查局二一二地質隊，山西 長治 046000）

碎石土滑坡是一種結構較為松散的堆積體滑坡，滑坡體物質包括填土、殘積、崩塌體、堅硬巖石風化物等。該類滑坡坡度較大，由于坡體物質松散，在降雨的誘發(fā)下，坡體物質容易沿坡面滑動、下滑，從而對坡前的建筑設施造成威脅[3]。碎石土滑坡的誘發(fā)因素眾多，主要包括內在因素（如地形地貌、地質構造、地層巖性和水文地質條件等）和外在因素（降雨、人類工程活動、地震等）兩大類，研究表明，降雨和人類工程活動是最主要誘因[6]。

隨著基礎建設等人類工程活動的增強，碎石土滑坡變形破壞造成的災害問題愈發(fā)凸顯。本文選取某道路旁分布的碎石土滑坡群，結合該滑坡群的地質環(huán)境條件、滑坡的特征及形成演化過程，對防治措施進行研究，為該類滑坡的防治工作提供科學依據(jù)。

1 工程概況

某道路位于山西省某工業(yè)園區(qū)內，建設道路長度約8.857km。該工程為對現(xiàn)有道路的拓寬改造工程，拓寬后路面寬度為15m，為雙向兩車道，路面結構類型擬用瀝青混凝土路面。對該道路的勘察調查中，發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)道路兩側存在不同大小的碎石土滑坡，滑坡分布范圍大，且較為分散。這些滑坡存在不同程度的變形跡象，威脅著道路的安全。

2 地質環(huán)境條件概況

2.1 地形地貌

滑坡群位于山間溝谷內，總體地貌類型為構造剝蝕地貌，滑坡位于擬建道路兩側，道路沿溝的走向延伸，總體北部高、南部低。溝谷呈“U”型，兩岸谷坡較為陡立，坡度約為60°～80°，坡型多為直線型，谷坡高度約為20～50m。谷坡坡面多裸露，坡體上植被稀疏。滑坡群沿溝谷分散分布在溝谷兩側的斜坡處。

2.2 地質構造

滑坡群區(qū)域上位于呂梁山塊隆與晉中新裂陷的接觸部位，構造形態(tài)為呂梁山背斜的左翼，霍西向斜的東部，次級構造單元為靈石富家灘復背斜的北東翼與晉中新裂陷的接觸部位，該區(qū)地層總體走向北西向南東傾伏，地層傾角7°～21°，區(qū)內未發(fā)現(xiàn)斷層。滑坡群地區(qū)受構造影響，坡體巖石較為破碎，多裂隙發(fā)育，坡體碎石松動。

2.3 地層巖性

由于滑坡群所處位于山間河谷內，河谷底部出露地層主要為第四系沖洪積地層，兩側山坡處出露地層為二疊系中統(tǒng)上石盒子組地層，在山間之間的寬緩平臺、山凹處堆積有第四系坡積黃土。將地層巖性自老而新分述如下：

（1）二疊系中統(tǒng)上石盒子組（P2s）。該地層主要分布在溝谷兩側的山體處，巖性以灰黃色、黃綠色砂巖夾雜灰紫色、灰綠色泥巖為主。該組地層砂泥巖交錯，形成互層，其中砂巖受風化形成多處裂隙，砂巖風化形成破碎的碎石，泥巖表面風化形成碎塊。該地層厚度較大，受構造影響，巖層與兩側坡體斜交。

（2）第四系全新統(tǒng)（Q4）。該組地層從成因劃分主要分為兩類，一為位于山坡處的坡積碎石土；一為位于山間溝谷內的沖洪積卵石、碎石土。坡積碎石土主要以黃褐色、灰黃色粒徑不一的碎石為主，以黃褐色粉土充填，該地層為滑坡坡體的主要構成物質；沖洪積卵石、碎石土主要以大塊的灰褐色、黃褐色卵石，以黃褐色、黃紅色的粉質粘土充填。

2.4 水文地質條件

按照滑坡所屬地區(qū)含水層的賦存條件，將地下水可劃分為兩類，即碎屑巖基巖裂隙水和松散巖類孔隙水。碎屑巖基巖裂隙水富水性較差，單位涌水量一般為0.02～0.027L/s，該類型地下水補給來源為大氣降水，由高處向低處運動，徑流途徑較短，水質類型一般為HCO3-Ca·Mg 型。松散巖類孔隙水存在于道路所處的河谷及兩側山前的沖洪積堆積區(qū)，該地下水補給條件好，水位淺，含水量大，富水性好。滑坡所處區(qū)域該類含水層厚15～20m，單位涌水量達480～3760t/d。該類型地下水補給來源主要為大氣降水，其次為河流入滲，徑流方向為由西向東，向河谷地區(qū)徑流。

滑坡所處地區(qū)河谷內河流為季節(jié)性河流，該河平時無水，僅在降雨時有少量的水流，水深較小約0.3～0.5m。

2.5 工程地質條件

滑坡所處地區(qū)根據(jù)巖性組合、結構及工程地質特征對巖土體進行劃分。巖體為薄—中厚層狀堅硬與軟弱互為夾層的碎屑巖；土體為粉土、碎石雙層土體。

巖體主要為二疊系上石盒子組的砂巖、泥巖，砂巖為堅硬巖，受構造影響，多裂隙發(fā)育，其風化較嚴重，呈碎塊狀、塊狀；泥巖為軟質巖，其抗風化能力差，泥巖風化呈強風化，靠近坡面裸露的泥巖風化呈碎屑、碎渣，位于砂巖之間的泥巖由于風化破碎嚴重，多發(fā)育裂隙。

2.6 人類工程活動

滑坡現(xiàn)今位于山間溝谷內，滑坡坡前為工業(yè)園區(qū)道路，該地區(qū)位于工業(yè)園區(qū)，周邊人類工程活動主要為道路的修筑以及廠房的建設。廠房位于道路兩側的河谷平坦地區(qū)。滑坡群位于道路兩側，道路建設對滑坡前緣進行了開挖，造成了坡前的臨空，同時對坡體進行了開挖，造成了滑坡坡高大，坡度大，坡體巖性受開挖擾動影響破碎嚴重。因此人類工程活動是造成滑坡形成的主要因素。

3 滑坡群特征

現(xiàn)滑坡群滑坡均為碎石土滑坡。現(xiàn)將滑坡的特征分述如下。

3.1 滑坡邊界、規(guī)模、形態(tài)特征

根據(jù)現(xiàn)場地質測繪及勘查，各個滑坡位于山間的凹地或道路兩側坡體高度較大的部位，其中大部分坡體平面形態(tài)呈直線型，少數(shù)呈凸型。坡體前緣均為現(xiàn)園區(qū)道路，坡體高度約為10～35m，局部地區(qū)高度較大，約為45m。坡體前緣由于道路建設對其進行了開挖，造成了前緣的臨空，同時導致坡體坡度增大。滑坡群各個坡體邊界較為明顯，坡體后緣多為高陡的山體，坡體后緣以與山體相接處為界，前緣位于坡前道路，滑動方向朝向坡前道路。滑坡群主滑方向上長度為25～45m，寬度為80～130m，長度小，寬度大。滑坡坡體厚度為5～18m，滑坡體積約為（0.8～5.6）×105m3。根據(jù)滑坡體積劃分，滑坡中小型滑坡居多，僅有2處為中型滑坡。

3.2 滑坡體

經過現(xiàn)場調查以及對滑坡群采取的勘察可知，滑坡坡體為含破碎砂巖塊、泥巖塊混雜粉土的碎石層。成因類型為殘坡積，滑坡體結構呈松散—稍密狀，碎石土中夾雜的碎石為黃褐色、灰黃色的粗砂巖，碎石平均直徑為3～15cm，最大粒徑約為25cm，碎石呈棱角狀，多為碎塊，未有被磨圓，碎石之間以黃褐色、黃紅色粉土充填，其間夾雜黃褐色砂礫、角礫。碎石土不均勻系數(shù)為5.6～10.8。滑坡坡體厚度為5～18m，按照《滑坡防治工程勘查規(guī)范》（GB/T 32864-2016）[1]劃分，該滑坡群中的滑坡多為淺層滑坡，僅有2處為中層滑坡。

3.3 滑帶

經現(xiàn)場調查及勘探結果，坡體下伏地層為較為完整的泥巖層，坡體為碎石土體，碎石土與泥巖接觸的部位為破碎帶，該處物質較為破碎，直徑為2～3cm 的碎石較多，破碎帶碎石混雜大量的粉土，坡體滑坡將粉土擠壓，粉土將碎石膠結。該破碎帶下部泥巖受上部碎石土滑動的影響，表層泥巖破碎嚴重，出現(xiàn)泥化現(xiàn)象。同時破碎帶內土體含水量較上部坡體有所增大，多濕潤。局部地區(qū)泥巖上部坡體中含包氣帶水，在該破碎帶處有水滲出。

因此該滑坡群滑面為坡體碎石土與下部較完整的泥巖接觸面，滑帶土為滑面上下受滑動影響產生的破碎、含泥碎石帶，根據(jù)勘探可知，滑帶厚度為1.0～1.5m。破碎帶碎石土物理力學性質較坡體低。

3.4 滑床

滑坡坡體為碎石土，下伏地層為較完整的泥巖。泥巖除發(fā)育裂隙外，整體較為完整，巖體呈塊狀、中厚層狀，上部坡體滑動僅對泥巖表層厚度約為0.5～0.7m的巖層造成了擾動，對其造成了破壞，使表層泥巖泥化并破碎成碎塊狀，下部泥巖未造成影響。下部泥巖結構致密，為不透水層。同時泥巖厚度較大，且?guī)r層穩(wěn)定。因此滑坡群中滑坡滑床為泥巖層。

3.5 滑坡變形特征

現(xiàn)今滑坡均存在不同程度的變形跡象，在滑坡的不同部位存在不同程度的變形，現(xiàn)將變形特征分述如下：

（1）滑坡后緣：滑坡前緣臨空，坡體向前緣滑動，造成了后緣坡體的拉裂，在后緣出現(xiàn)平行于坡體寬度方向的裂縫，裂縫延伸長度為15～25m，寬度為0.1～0.3m，裂縫深度為0.8～1.4m，坡體后緣主要以拉裂變形為主。

（2）坡體中部：坡體中部變形主要表現(xiàn)在中部坡體頂部碎石的滾動，同時伴隨坡體兩側出現(xiàn)輕微的羽狀裂縫，后緣變形對坡體中部進行了擠壓，導致坡體向前滑動。

（3）坡體前緣：坡體前緣由于道路建設導致其臨空，同時坡體高度較大，坡體前緣變形主要表現(xiàn)為坡體上部碎石向前滾落、坡體向前滑動，導致在坡前道路處出現(xiàn)了滑動墜落的碎石堆。

由坡體變形可知，滑坡目前均處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，處于蠕滑變形階段。

4 滑坡形成機理及影響因素

4.1 形成機理

根據(jù)對各個滑坡的坡體特征及變形特征進行的分析，從而推測滑坡的形成機理。

該滑坡群均為碎石土滑坡，滑坡坡體呈松散—稍密狀，為孔隙較大的碎石土；滑帶為滑動影響產生的泥化破碎帶；滑床為致密較為完整的泥巖。在調查中發(fā)現(xiàn)坡體局部地區(qū)存在包氣帶水，同時在滑帶處土體濕潤，含水量有所增大，有水滲出。

在降雨的影響下，雨水沿坡體碎石土之間的孔隙下滲，進入到碎石滑帶處，由于滑床為致密的泥巖，泥巖為不透水層，雨水無法繼續(xù)下滲，從而在碎石帶內聚集，雨水的聚集導致泥巖表面軟化嚴重，碎石帶充水滑潤，強度降低。在雨水的浸潤下坡體吸水自重增加，導致坡體向前滑動，從而導致失穩(wěn)。坡前道路的建設使坡前臨空、坡體高度增大，從而為坡體的滑動產生有利的條件。坡體前緣滑動牽引后緣產生拉裂，導致后緣出現(xiàn)拉張錯落裂縫。

4.2 影響因素

滑坡的形成主要的影響因素主要分為以下幾種[4]：

（1）地形地貌：滑坡所處地區(qū)地貌類型為構造剝蝕地貌，構造剝蝕造成滑坡所處的原始坡體高度大，坡度陡，為滑坡的形成創(chuàng)造了有利的地形條件。

（2）地層巖性：滑坡坡體為松散—稍密的碎石土，碎石土密實度低且孔隙大，碎石土之間以粉土充填，結合較差，在外力的影響下坡體極易發(fā)生滑動，同時碎石土易透水為強透水層，降雨及水體沿坡體下滲，在坡體內聚集從而使坡體加重。滑坡滑床為泥巖，泥巖為不透水層，上部水體由坡體碎石土下滲至泥巖頂面處無法下滲，從而在該處進行匯集，同時泥巖頂面遇水軟化，形成軟弱滑動面。滑坡地層巖性為易滑的巖土體，為滑坡的形成提供了有利的巖土體。

圖3（a）為實驗室中使用固定設備固定手機對兩個動態(tài)物體進行拍攝，模擬固定式相機在多動態(tài)目標下的情形。而兩個動態(tài)物體的運動軌跡是不同的，因此兩個運動物體所對應的虛擬相機運動軌跡也是不一樣的，所以采用目標跟蹤技術跟蹤我們想要得到的單個運動目標。在跟蹤的同時，消除背景對重構的影響，對于靜止的背景而言，相機的姿態(tài)是不變的，如果想要從序列圖像中重構動態(tài)物體，就需要消除背景對計算虛擬相機軌跡的影響。

（3）降雨：滑坡所處地區(qū)大氣降水是坡體水體的主要來源，大量降雨時，由于坡體為易滲透的碎石土，雨水沿坡體下滲進入到坡體下部，降雨使坡體飽和，增加了滑坡體的自重，同時雨水在泥巖頂部聚集，降低了接觸帶的抗滑能力，從而使滑坡失穩(wěn)。降雨是誘發(fā)滑坡形成的主要因素。

（4）人類工程活動：滑坡所處地區(qū)人類工程活動為坡前道路的建設，道路建設對坡體前緣坡腳進行了開挖，使坡前產生臨空面，同時坡體前緣高度大，為滑坡的滑動形成了有利的地形條件。周邊工程建設將開挖的碎石土丟棄至滑坡體處，加重了坡體自重。

5 滑坡群的防治措施

根據(jù)滑坡的形成機理及影響因素，對滑坡群采取以下幾種防治措施：

（1）排水措施[3]：水是誘發(fā)滑坡形成的主要因素，因此排水工程是滑坡防治的主要工程。可在坡體后緣外設置截水渠，在坡體上設置橫向、豎向排水溝，此外將坡體上的裂縫采用粘土分層夯實充填。

（2）挖方卸載工程：對坡體較小、滑動不強烈的滑坡可采用對坡體進行人工配合機械挖方的型式對坡體進行卸載，消除坡體自重。

（4）監(jiān)測工程：為有效地對滑坡進行防護，在布置工程措施的同時需布置一定的監(jiān)測工程。可在坡體上設置監(jiān)測儀器定期監(jiān)測坡體變形，發(fā)現(xiàn)變形過大時及時預警。同時在道路處設置警示牌。

6 結論

本文對某工業(yè)園區(qū)兩側碎石土滑坡群的地質環(huán)境條件、滑坡特征、形成機理及影響因素進行了分析，從而提出適宜的防治措施。碎石土坡體由于坡體物質松散—稍密，壓實度低，坡體物質極易滑動，加之坡體高度大，前緣臨空，在降雨的誘發(fā)下極易發(fā)生滑坡。針對此采用排水、挖方卸載、支擋等工程措施對其進行防護治理，此外對滑坡需采用一定的監(jiān)測工程。通過上述工程措施的實施，可有效地對滑坡進行防治，從而減小滑坡對道路的危害。