任伟中，范建海，孔令伟，张世飚，徐建强

（1. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室，武汉 430071；2. 湖北省十漫高速公路建设指挥部，湖北 十堰 442011）

1 前 言

鄂西北山区属山岭重丘地形，山高坡陡，滑坡地质灾害非常发育，是我国滑坡地质灾害多发地区；且该地区的边（滑）坡体物质组成十分丰富，沉积岩、变质岩、岩浆岩等3大类岩都有较大面积出露；地质构造发育，坡体结构特征十分显著；同时，该地区处于亚热带气候区，雨量充沛，暴雨多，地表水系发育，水对边（滑）坡的稳定性影响十分显著；从而决定了该地区边（滑）坡类型繁多，变形破坏机制复杂。目前，在鄂西北山区的交通、水电、能源、资源等基础设施建设力度很大及多个大型水利枢纽的开发建设，将形成大量人工高切坡，并由此可能诱发大量的工程开挖型和水库蓄水型滑坡。边（滑）坡分类是认识和整治边滑坡的重要环节，边（滑）坡分类的目的就在于对边（滑）坡作用的各种表象特征以及促其产生的各种因素进行组合概括，以便扼要地反映边（滑）坡作用的内外在规律。科学的边（滑）坡分类不仅能深化对边（滑）坡的认识，而且能指导其勘察、评价、预测和防治工作。因此，作为进一步研究该地区边（滑）坡的发育规律、破坏模式、成灾机制、时空预测及相应防治对策等的基础性工作，尽快建立该地区边（滑）坡的综合分类体系是十分必要和紧迫的。

国内外从事边（滑）坡分类研究的学者很多，从不同角度，依据不同分类指标提出了多种多样的分类方案和意见。边（滑）坡类型繁多，国内外边（滑）坡学者为不同目的，从不同角度，对边（滑）坡进行过各种各样的分类[1－15]。本文从鄂西北山区实际情况出发，在对近千个现场实际边（滑）坡工程地质调查研究和参考前人研究成果基础上进行归纳总结，采用能反映该地区实际的分类方法，初步建立该地区的边（滑）坡综合分类体系，为今后深入研究该地区边（滑）坡问题提供基础性成果资料。

2 工程地质概况

该区域属亚热带大陆季风气候区，日照充足，降水丰富，四季分明，湿热凉寒，秋夏多雨，冬春多雾，年平均气温 11 ℃～17 ℃，年平均降雨量694.8～1 522.4 mm，雨季为4～9月，约占全年降雨量的50～75%，降雨具连续集中、强度大等特点。海拨高差悬殊，气候垂直差异明显。

区内河流沟渠密集，地表水系发育，山区河流多具季节性特征。裂隙发育地带地下水位相对较高，其水位变化主要受大气降水及地表河流水位影响控制。区域水质属重碳酸钙、镁型，低矿化度。

该区地貌单元属秦岭山脉南麓大巴山体系，地形起伏大、山高坡陡、沟谷纵横、沟深谷幽、森林茂盛。一般相对高差 40～1 500 m，海拔高度在140～2 500 m之间，属山岭重丘地形。局部受岩性、构造等因素影响，剥蚀速率差异导致切割强烈，地形陡峻，沟谷狭窄。地貌形态按其成因及地表形态可划分为构造剥蚀高中低山、构造剥蚀低山－丘陵、侵蚀堆积河谷等3种地貌单元。

出露地层主要有第四系残坡积物和冲洪积物，第三系泥灰岩、灰质泥岩及砂岩，白垩系紫红色砂砾岩，侏罗系的砂岩、页岩、泥岩，三叠系的粉砂岩、泥岩、页岩、灰岩，二叠系的灰岩、泥岩、页岩、粉砂岩及煤线，石炭系的灰岩、白云岩，泥盆系灰岩、页岩、粉砂岩、石英砂岩，志留系炭质千枚岩、粉砂岩、页岩、黏土岩，奥陶系灰岩、页岩、千枚岩，寒武系灰岩、千枚岩，上元古界变质砂岩、片岩、灰岩、板岩、千枚岩、白云岩，中元古界变粒岩、浅粒岩、片岩，以及燕山期的花岗岩，晋宁期的变质辉绿岩脉、变质流纹斑岩脉等。

该区位于南秦岭印支造山带南缘，处于杨子准地台上杨子台褶带，地质构造复杂。中三叠世以来，构造运动加剧，印支、燕山、喜马拉雅及新构造运动都强烈影响本区，形成不同方位、不同性质、不同时代和特征的构造形迹。早期的北西向基底构造对其后各个时期的构造都或强或弱地起着控制和牵制作用。区内发育多条区域性大断裂。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）工程区 50年超越概率 10%地震动峰值加速度为0.05 g，特征周期为0.35 s，相应的该区工程场区地震基本烈度为Ⅵ度。但三峡水库建成后，该区域属于主要潜在震源区和最可能诱发地震的部位，地震震级MS=5.5级。

本区在湖北省地质灾害分布图上属Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区[7]（鄂西北滑坡、崩塌极易发区），是地质灾害重点防治区。主要存在滑坡、坍塌、崩塌、岩溶、膨胀土、构造破碎带等多种地质灾害或不良地质问题。

3 建立边（滑）坡综合分类体系基本原则

任何表征边（滑）坡的完整概念都必须包括边（滑）坡体特征、变形动力成因及其变形活动情况等3方面的内容。①边（滑）坡体特征包括坡体物质组成特征（主要是地层岩性特征）、坡体结构特征（主要是结构面与坡面之间关系、岩体结构特征、岩层单层厚度）、形态特征（平面形态的几何形状，剖面形态的高、陡、曲、直状况）及坡体规模特征，这主要是反映坡体自身条件的内在要素；②坡体变形动力成因包括天然动力（地震型、降雨型、汇水型、冲蚀型、剥蚀型、崩坡积加载型等）和人为动力（爆破型、水库蓄水型、水工渗漏型、地面切挖型、地下洞掘型、堆土型等），这是破坏坡体稳定性、引起坡体变形破坏的外在环境条件；③变形活动特征包括坡体变形破坏与运动特征（破坏方式、运动形式、力学机制等）以及发育时程（滑坡发生的时代、活动历史及所处发育阶段），这是对坡体活动状态及演化进程的刻画反映。这3方面特征可全面反映边（滑）坡变形破坏的内、外在条件，活动状态及演化过程。对于鄂西北山区边（滑）坡，目前绝大部分是处于稳定状态、没有发生明显变形破坏、尚未形成滑动面的边坡，而那些具有明显变形破坏或对人类生活造成危害的滑坡，目前基本进行了必要的整治或监控，但考虑到目前鄂西北山区的交通、水电、能源、资源等基础设施建设工程很多及多个大型水利枢纽正在建设，今后很长一段时间该地区的工程活动仍很多，所以在建立鄂西北山区边（滑）坡综合分类体系的时候，主要考虑坡体物质组成、坡体结构等特征及坡体变形动力成因。根据上述 3个最主要特征来探讨构建鄂西北山区边（滑）坡多层次综合分类体系。

第1层次：按坡体物质组成，即坡体岩性来分类。该区域坡体物质组成主要有：片岩、千枚岩、变粒岩、板岩等变质岩；花岗岩、辉绿岩等岩浆岩；紫红色泥质粉砂岩、页岩、泥岩、砂砾岩、灰岩等沉积岩；Q4dl+el残坡积土、松散堆积层、Q4al冲洪积土、因风化程度不同而形成的中间硬、两侧软的岩土复合型人工开挖边坡，存在古老滑面的古老滑坡等。

第2层次：按坡体结构，主要是控制性软弱结构面（片理、层面、破劈理、大节理等）的倾角及其与坡面交切关系、岩层单层厚度来分类。主要分为：顺向平行坡（层面、片理面等控制性软弱结构面倾向与边坡临空面倾向相同，其走向与坡面走向小角度（小于20°）相交）；顺向斜交坡（层面、片理面等控制性软弱结构面倾向与边坡临空面倾向相同，其走向与坡面走向斜交（两者交角为 20°～70°））；正交坡（层面、片理面等控制性软弱结构面走向与坡面走向呈大角度相交（两者交角为 70°～90°））；反向平行坡（层面、片理面等控制性软弱结构面倾向与边坡临空面倾向相反，其走向与坡面走向小角度（小于20°）相交）；反向斜交坡（层面、片理面等控制性软弱结构面倾向与边坡临空面倾向相反，其走向与坡面走向斜交（两者交角为 20°～70°））等。

同时，还可根据岩层单层厚度大小，进一步细分出厚层（岩层单层厚度大于50 cm）、中层（岩层单层厚度为20～50 cm）、薄层（岩层单层厚度小于20 cm）等亚类；根据控制性软弱结构面倾角可分平缓（倾角小于 20°）、陡倾（倾角为 60°～80°）、直立（大于80°）等亚类。

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第3层次：按坡体变形动力成因来分类。这里主要考虑人为坡体变形动力成因，主要可分为：水库蓄水型、人工开挖型等。水库蓄水型滑（边）坡主要分布在长江三峡水库、清江隔河岩、水布垭、葛坝洲、姚家坪、宣恩忠建河洞坪、利川龙桥、建始小溪口、长阳许家坪、鹤峰桃花山、宜昌玄庙观、秭归观音堂、丹江口水库、房县三里坪、竹山潘口、竹溪鄂坪、谷城青山、保康寺坪、汉江崔家营、汉江兴隆、郧阳孤山等库岸，人工开挖型边（滑）坡主要分布在人类工程活动强烈的公路与铁路路堑、露采矿山边坡、电力设施边坡、水工开挖边坡、城镇建设开挖边坡等。

4 边（滑）坡综合分类探讨

根据前述3个层次，对建立鄂西、北山区边（滑）坡的多层次综合分类体系进行探讨，其综合分类体系框图如图1所示。

5 边（滑）坡主要典型类别划分

在对鄂西北山区边（滑）坡进行具体分类过程中，结合该区域边（滑）坡的实际情况，对于花岗岩类边（滑）坡，在该地区分布较广，当残坡积层较厚时，可基本按均质土质类边坡考虑，基本呈圆弧形滑动破坏；当坡体主要由强风化、弱风化花岗岩组成时，其稳定性主要由断层、节理等软弱结构面与坡面交切关系所控制[16]，将可能形成平面滑移型、楔形体滑移型、坠落式崩塌型、倾倒式崩塌型等边坡变形破坏模式。对于辉绿岩类边坡，主要是一些辉绿岩墙或岩脉，出露面积相对较小，当其强风化层较厚时，破劈理、节理中大部分充填黏土泥，大部分辉绿岩块被泥土包裹，形成泥包石的地层，此种辉绿岩类边坡的稳定性较差，此时主要是破劈理、节理间的泥土抗剪强度较低，控制着该类边坡的稳定性；当坡体主要由弱风化辉绿岩组成时，由于弱风化辉绿岩呈大块状，强度高，破劈理胶结良好，对该类边坡稳定性起控制作用的主要是其中的破劈理、节理、断层等软弱结构面，其变形破坏机制及模式类似花岗岩类边坡。在湖北十堰地区，许多较大的滑坡都发生在辉绿岩地层中。对于紫红色泥质粉砂岩、泥页岩、砂砾岩等软弱沉积岩类边坡，在该地区分布较广，该类地层在我国西南、中南、华南、东南、西北等地区也广泛发育，由于该类岩层抗风化能力很弱，遇水易软化，且具有弱膨胀和崩解特性，十堰地区的该地层还存在顺层软弱夹层，其工程特性很差，在该类地层中滑坡的频率和规模都比较大，属于易滑地层。对于灰岩类边坡，在鄂西北分布很广，尤其在宜昌、恩施地区。该地区的灰岩以中厚层居多，由于该地区山高坡陡，河谷深切，卸荷作用较强烈，卸荷带内灰岩层面胶结强度降低明显，所以顺层或以层面为主的楔形体滑动较为常见；反倾向边坡的稳定性良好，一般仅存在局部由结构面不利组合控制的危岩；十堰地区的灰岩以薄中层为主，灰岩层面胶结较好，受两陨断裂带等地质构造作用的不利影响，岩体十分破碎，但节理面紧密闭合，相互呈咬合状态，所以整体稳定性较好。对于片岩、变粒岩、千枚岩、板岩等变质岩类边坡，在湖北乃至全国分布较广，在湖北主要分布在十堰地区的南秦岭大巴山构造强变质岩地层中。该类边坡岩层强度低，片理发育，富含黑云母或白云母，抗风化能力很差，遇水易软化，片理面胶结较差，沿片理面的抗剪强度很低，对于顺向坡极易发生顺层滑动，对于薄层陡倾顺向坡极易发生反翘[17]或压屈溃决型[18]变形破坏，对于薄层陡倾反向坡极易发生倾倒型变形破坏，该类边坡变形破坏模式较多，需要根据前两个层次详细分类。对于松散堆积层类边坡，在鄂西北乃至全国分布较广，主要指一些第四系松散堆积体，其碎、砾石含量一般在30%～70%之间，主要包括残坡积物、崩坡积物和冲洪积物，物质成份以土夹碎石或碎块石、碎石或碎块石夹土等土石混合物为主，物质结构杂乱无章、分选性差、粒间结合力差、透水性强。它既不同于一般的岩体，又不同于一般的土体，而是介于土体与岩体之间的一种特殊的地质体，工程中一般称为碎石土，也有部分学者称其为“土石混合体”。该类边坡稳定性差，滑坡分布广泛、暴发频率高。滑面多为松散堆积体与下伏基岩接触面，当堆积层较厚时将沿堆积体内滑动。对于岩土复合型边坡，主要指开挖形成的人工边坡上部、两侧为软弱的残坡积土层，向下部和中间逐渐过渡到较硬的强风化、中风化岩层，形成典型的中间硬、两边软的坡体结构特征，该类坡体朝着侧向和开挖临空面叠加的方向滑动破坏。

图1 鄂西北山区边（滑）坡多层次综合分类体系框图Fig.1 Synthetical classification of landslide/slope in northwest mountain area of Hubei province

根据多层次综合分类体系，在分类定名时，以第1层次作为主体关键词，以第2、3层次作为修饰性定语，例如：人工开挖型薄层顺向平行片岩类边坡。除岩土复合型边坡外，第3层次在第1、2层次下每类都可能存在。

结合鄂西北山区边（滑）坡的实际现状，通过前述对各大类的分析，目前初步划分出下列19类典型边坡：（1）Q4土质类边坡；（2）存在古滑面的老、古滑坡；（3）辉绿岩类边坡；（4）花岗岩类边坡；（5）中间硬、两侧软的岩土复合型人工开挖边坡；（6）松散堆积层类边坡；（7）顺向平行灰岩类边坡；（8）顺向斜交灰岩类边坡；（9）反向灰岩类边坡；（10）顺向紫红色泥质粉砂岩类边坡；（11）反向紫红色泥质粉砂岩类边坡；（12）顺向泥页岩类边坡；（13）反向泥页岩类边坡；（14）顺向平行片岩类边坡；（15）顺向斜交片岩类边坡；（16）正交片岩类边坡；（17）反向平行片岩类边坡；（18）反向斜交片岩类边坡；（19）泥、砂岩互层或厚层砂岩夹泥岩等软硬互层水平层状结构类边坡。

如果需要，有些类型可以进一步划分出一些亚类，以便更好地用于各类坡体变形破坏机制、稳定性分析及分类防治。

6 典型类别边（滑）坡工程实例

鉴于鄂西北山区边（滑）坡类型较多，篇幅所限，本文仅列举以下4类的工程实例，简要分析了其变形破坏模式和机制，提出了相应的分析计算方法和处治对策建议。

（1）松散堆积层类边坡（见图2）：滑面多沿松散堆积体与下伏基岩接触面或堆积体内的滑动破坏。

处治对策建议：钢轨桩、抗滑挡土墙或桩间挂板抗滑桩等。

（2）顺向平行灰岩类边坡（见图3）：在风化、地下水、溶蚀、卸荷、人工开挖等综合作用下，导致卸荷带内灰岩层面胶结强度明显降低，发生沿灰岩层面的顺层滑动变形破坏。

建议分析计算方法：直线形滑动面的简化Bishop法。

处治对策建议：锚杆或锚索等。

图2 松散堆积层类边坡及某工程实例Fig.2 Accumulated layer landslide and a project example of a certain landslide

图3 顺向平行灰岩类及某滑坡工程实例Fig.3 Limestone slope of easy flow direction and a project example of a certain landslide

（3）红色泥质粉砂岩、泥岩类边坡（见图4）：该类岩层抗风化能力很弱，遇水易软化，且具有弱膨胀和崩解特性，甚至存在顺层软弱夹层，工程特性很差，滑坡的概率和规模都比较大，属于易滑地层。

建议分析计算方法：任意滑裂面或圆弧滑动面的Morgenstern-Price法或简化Bishop。

处治对策建议：框格锚杆或喷锚，但三叠系地层T2b紫红粉砂岩中不适宜采用抗滑桩。

图4 粉砂岩类边坡及某滑坡工程实例Fig.4 Argillaceous siltstone and argillite slope and a project example of a certain landslide

图5 软硬互层水平层状类及某边坡工程实例Fig.5 Interbedded soft and hard rock slope and a project example of a certain landslide

（4）泥、砂岩互层或厚层砂岩夹泥岩等软硬互层水平层状结构类边坡（见图5）：差异风化[19]导致易风化的下伏泥岩风化破碎，形成岩腔，致使上部坚硬的砂岩在节理裂隙、卸荷裂隙的作用下形成危岩体。

建议分析计算方法：各类危岩体计算分析、实体比例赤平投影分析。

处治对策建议：对软弱岩层进行坡面防护，减弱差异风化，对危岩体采用清除或锚杆加固等措施。

7 结 论

（1）鄂西北山区是我国滑坡地质灾害多发地区，目前存在大量工程开挖型和水库蓄水型滑坡。尽快建立该地区边（滑）坡综合分类体系十分必要和紧迫。

（2）在建立鄂西北山区边（滑）坡综合分类体系时，主要考虑坡体物质组成、坡体结构等特征及坡体变形动力成因。据上述3个最主要特征来探讨构建鄂西北山区边（滑）坡多层次综合分类体系。即：第1层次：按坡体物质组成，即坡体岩性来分类；第2层次：按坡体结构，主要是控制性软弱结构面的倾角及其与坡面交切关系、岩层单层厚度来分类；第3层次：主要考虑人为坡体变形动力成因，主要为：水库蓄水型、人工开挖型等。

（3）根据多层次综合分类体系，在分类定名时，以第1层次作为主体关键词，以第2、3层次作为修饰性定语。有些类型可进一步划分出一些亚类。

（4）结合鄂西北山区边（滑）坡的实际现状，目前初步划分出19类典型边坡。今后拟对每类的变形破坏模式和机制、分析计算方法和处治对策开展进一步研究，以指导该地区的边滑坡防治。

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