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贵州某厚层堆积体滑坡成因机理分析
——以赤水市红星村滑坡为例

2019-10-22何旭东贺太红

有色冶金设计与研究 2019年4期
关键词:陡崖后缘基岩

何旭东 ,阮 凡 ,李 军 ,贺太红

(1.贵州省地质矿产勘查开发局114地质大队,贵州遵义 563000;2.贵州省山地地质灾害防治工程技术研究中心,贵州贵阳 550001)

2017年7月,受汛期持续强降雨影响,赤水市红星村牛路口后侧山体边坡发生开裂变形,并持续蠕滑失稳,发展成滑坡。滑坡发育于习水河右岸二级阶地斜坡区,而集镇就座落于阶地上,人口较为密集。滑坡严重威胁了安置楼6栋、原住民宅5栋共230户1 040人的生命财产安全,以及石堡乡部分企事业单位,如政务服务中心、乡镇广场等;对312乡道的正常通行构造安全隐患。另有1台变压器及300 m 10 kV高压输电(杆)线等供配电设施处于滑坡威胁范围内。鉴于此,为尽快消除滑坡地质灾害,在资料收集、现场勘查的基础上,对滑坡的成因机理进行分析,并提出了治理建议[1]。

1 滑坡区地质环境条件

1.1 气象水文

石堡乡属亚热带季风气候区,年平均气温18.2℃,最高气温39℃,最低气温-4℃。年平均降雨量为1 286.8 mm,其中5~9月份降雨量较为集中,占全年降雨总量的68%;最大降雨量80 mm/h(2003年)。习水河全流域面积1 654 km2,多年平均流量30.9 m3/s,全段河长156 km,总落差1 190 m。查阅桐梓水文(位)站(官渡河南溪河汇口)资料可知,习水河石堡乡段100年一遇最高洪水位高程296.1 m,枯季水位高程287.0 m,洪水位形成的浸润线对滑坡无影响[2]。

1.2 地形地貌

滑坡区为侵蚀低山河谷地貌,地形坡度较缓,总体坡度为20°。微地貌上分为三段:第一段为习水河基座阶地,基岩出露;第二段为二级阶地,经后期冲刷及堆积改造,演化成宽缓平台与缓斜坡相间,坡度25°,为滑坡区,村寨、集镇分布其上;第三段为基岩出露区,经风化、崩落后形成多级陡崖、陡坎,其间植被生长良好,以灌木和竹子为主,森林覆盖率达82%。第三段最高处宽缓斜坡、平台为农田分布区,夷平面轮廓清楚[3]。

1.3 坡体结构特征

滑坡区处于云贵高原与四川盆地交接地带,官渡背斜南西翼近轴部,未见断裂发育,发育两组X型节理,第①组产状 N40°E∠75°NW,第②组产状N30°W∠80°SW。两组节理与岩层相互切割,形成现今的多级陡崖,尤其是第②组倾向节理,其走向与北西至南东向陡崖面近平行。地层为第四系(Q)和侏罗系上统蓬莱镇组(J3p2)第二段。其中,第四系自上而下分别为坡积层、崩积层和残积层。坡积层为含碎石粉质粘土,黄褐色,稍湿,可塑状,较为致密,碎石含量5%~30%,厚度3~14.2 m;崩塌堆积层以含块石、漂石为主,夹粉质粘土,块径0.2~4.2 m不等,厚度0~9 m;残积层为粉质粘土,暗紫色,碎石含量5%~10%,致密状,厚度 0~15 m。 下伏基岩(J3p2)岩性为长石石英砂岩、岩屑石英砂岩、泥岩、钙质泥岩互层组成,为软硬相间岩组,广泛分布于滑坡后壁陡崖带,岩层缓倾坡外,产状 N5°W∠5°NE[4]。

1.4 水文地质条件

滑坡区地下水类型为松散层类孔隙水和基岩裂隙水。松散层类孔隙水分布在松散堆积层内,其含水介质由为黄褐色、褐色含碎石粉质粘土和块石土组成。含碎石粉质粘土及块石土孔隙连通性较好,渗透性较好,地下水相对较丰富,并通过下渗或以泉的形式在滑坡体前缘排泄。基岩裂隙水赋存于(J3p2)基岩风化带中的网状裂隙及层间裂隙。裂隙水沿隔水层向下渗流,就近排泄,出露点流量0.6 L/s,分布于后缘陡崖带[5]。

2 滑坡基本特征

2.1 滑坡概况

滑坡位于习水河右岸斜坡地带,平面形状不规则,近似“M”形,剖面上呈阶梯状。滑坡边界清晰,后缘边界为岩土接触带,右侧边界为排水沟,左侧边界以羽状剪切裂缝为界。滑坡变形分成4个区块,Ⅱ区块为强变形区,最先产生变形;Ⅲ区块为主动土压力失稳区;Ⅳ区块为牵引区,强变区滑动后牵引后部土体,产生局部滑塌;Ⅰ区块为浅表层滑动,主要受Ⅱ区块滑动的影响,前缘干砌石堡坎鼓胀变形严重,最后直至完全破坏、产生倾倒。所幸对滑坡区及时采取了有效措施进行治理,否则将会严重破坏前缘房屋,并可能造成人员伤亡[6]。滑坡后缘高程为345 m,前缘高程305 m,相对高差40 m。滑坡纵长95 m,横宽210 m,主滑方向 244°;地形坡度 20°~30°,局部经后期改造,多为陡坎,高2~14.0 m。前缘最高临空面段前期采取工程支挡,现状变形不明显;滑体物质为崩、坡积层,厚度 3.0~14.2 m,体积约 16×104m3,面积 21 014 m2,属中型推移式堆积层滑坡。工程地质剖面见图1、图2,滑坡范围见图3。

图2 2-2工程地质剖面

图3 滑坡范围及分区平面

分析认为Ⅱ区块滑带土为块石层与残坡积层接触带;Ⅰ区块滑带土为粉质粘土与碎石土层间滑动。

2.2 变形破坏特征

滑坡区发育31条裂缝,分布在滑坡后缘、前缘,中部公路。

Ⅰ区块村民房屋、地板见裂缝,走向NE80°,为Ⅰ区、Ⅱ区分界线。Ⅰ区块滑坡中前缘干砌石堡坎为鼓胀裂缝,后缘见拉张裂缝,走向NW36°,延伸长度达62 m,下错最大高差达2.0 m。裂缝宽0.15~1.8 m,沿滑坡后缘基岩接触带顺陡崖、陡坎分布,拉陷槽发育,松散岩土体垮入其内;拉陷槽NE侧崖面清楚,见基岩裂隙水沿层间带状渗出。地表径流大量沿节理面顺坡排入裂缝内,加速了滑坡体的变形。Ⅰ区块前缘堡坎外倾0.3~0.5 m,鼓胀裂缝走向与堡坎走向近垂直,从上至下断续延伸,宽度0.05~0.2 m。此带为浅层滑动面剪出口区域,前缘原有支挡结构未见变形,但存在排水不畅,说明Ⅰ区块滑坡深层滑块基本稳定。

Ⅱ区块左侧缘羽状剪切裂缝发育,平行发育多组,最大延伸长达22 m,宽0.3~0.8 m,其前缘公路内侧(NE侧)毛石砼挡土墙产生鼓胀、错断、倾倒破坏,公路剪切裂隙分布较多,走向NE81°。前缘10#楼NE侧散水鼓胀破坏明显,斜坡表层土体滑塌现象明显,发育多条平行主滑向的鼓张裂缝,局部渗水。

Ⅲ区块滑坡为浅层滑塌,受基岩裂隙水和降水影响,后缘拉裂缝明显,坡体破坏严重,坡体内松动块体翻滚、滑塌现象明显。滑体大部分呈散体状,此滑块整体下滑,推挤、加速Ⅰ区块变形,使得前缘堡坎产生倾斜,离村民房屋最近仅有0.1 m,后缘拉张裂缝延伸长达23 m,最大下错高度1.5 m,宽达0.2~1.1 m,坡面见大量地表径流渗入裂缝内。Ⅳ区块主要受Ⅱ区块滑动的牵引,滑坡后缘见多组拉张裂缝,延伸长度 10~20 m,下错高度 0.5~1.5 m,宽度 0.3~1.2 m,裂缝的发育和局部边界受基岩和崖壁控制明显[7]。

3 滑坡成因机理分析

归纳总结,认为滑坡的成因机理主要有如下几点:1)斜坡历史演变过程。滑坡位于习水河右岸,河流在滑坡前呈弧形展布,在水流冲击力作用下,洪水明显向东侧冲刷、侧蚀、掏蚀,推测出右岸河谷线多次向NE后退,基座阶段出露,河岸线在后退过程中使得斜坡岩土体产生滑坡,斜坡地貌发生改变。伴随河谷下切的同时,斜坡多期次产生崩塌等地质灾害现象,逐步演化形成现今的微地貌特征,为坡脚失稳形成滑坡提供了条件。2)岩土结构复杂。滑坡区滑坡体物质结构复杂,具有明显的三元结构。滑体物质从上至下,从浅至深物质成分均存在明显的分层现象。各层土体的渗透性与孔隙度相差较大,岩土体力学指标差异较大,容易形成滑动面。3)地下水的作用。滑坡区地下水丰富,多以带状泉点排泄,流量0.4 L/s左右,沿滑坡后缘倾向裂隙渗入滑坡体,在极端大气降雨共同叠加作用下,土壤含水率增大,饱和度达94%。另外,滑坡壁后缘竹林区土体较为松散,阶梯状地形有利于大气降雨垂直入渗,而滑坡前缘排水不畅,滑体内地下水水位不断抬升,饱和面积增大,土体软化,斜坡地下水水动力特性发生改变,动、静水压力对滑坡的稳定性构成不利影响。4)排水沟突然断裂,加剧滑坡变形。滑坡右后缘在前期修建过一条排水沟,沟内常年有水,此次排水沟突然断裂,造成沟内水体直接排入滑坡区,诱发滑坡[8]。

4 滑坡治理的建议

根据滑坡的成因和滑坡体下的保护对象,总体治理措施为排水沟+抗滑桩+挡土墙+局部削方减载进行综合治理。对滑坡Ⅰ区采用抗滑桩进行治理,对滑坡Ⅰ区前缘原挡土墙补充泄水孔;对滑坡Ⅱ区采用削方减载和抗滑桩进行治理。对滑坡Ⅱ区中前缘道路边坡采用挡土墙进行护坡处理。

5 结语

本文以牛路口滑坡为研究对象,通过对斜坡历史演变过程、降雨和地下水突变造成滑坡变形的机理进行分析,得出了以下几点结论:1)赤水市地质环境为软硬相间的河谷型地貌,存在河流凹岸对斜坡的改造,多期次下切,河谷阶地上存在老崩塌堆积体,且植被发育,呈陡(坎)—缓(20°~30°)—陡(崖)的斜坡结构。此类地貌常是滑坡发育的地方。2)调查时应重视砂泥岩互层形成的陡崖区基岩裂缝水分布及泉点流量,应重视陡崖脚基岩与第四系接触带的松动变形情况。3)此类斜坡结构变形破坏机制为滑移拉裂—压致鼓胀—剪切的3段式机制,此类边坡变形破坏后滑动速度快,体量较大,人口较密集,危害大[9]。4)滑坡治理方案,建议为排水、减载、支挡的综合措施。

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