宋国虎， 杨桢贤*， 郭朝旭， 张继， 鲁科， 曹磊

(1. 四川省地质工程勘察院集团有限公司， 成都 610072； 2.福建省绿色建筑重点实验室/福建省建筑科学研究院有限责任公司， 福州 350000)

五家坟滑坡位于成都市高新东区丹景乡张家沟村4 社西北侧，为一古滑坡，斜坡结构为红层区顺向坡。受连续强降雨影响，该滑坡于2019 年8 月6 日产生裂缝，8 月8 日发生剧烈变形滑动变形，古滑坡复活，直接威胁下方张家沟安置小区住户45户195人及在建丹景乡一期安置小区(拟安置1 000 余户人)。滑坡地处龙泉山背斜东翼单面山斜坡，属于川东红层丘陵区。龙泉山背斜核部侏罗系地层及两翼的断裂带附近为成都市地质灾害高易发区，其中滑坡占到所有地质灾害60%以上[1]。在五家坟滑坡东北侧距离约2 km处雷打石(小地名)在2010年8月20日[2]和2019年8月6日亦发生类似岩质缓倾角滑动破坏变形。

古滑坡是斜坡长期复杂演化的产物，具有极强的隐蔽性和扰动敏感性[3]，其复活是受地貌、气候变化和人类活动等多因素影响的复杂过程[4]。古滑坡的复活变形阶段可分为初始变形-加速变形-减速变形-趋于稳定等阶段[5]。相对于常规滑坡，红层地区滑坡常发育近竖直贯通较好的结构面，在降雨、地下水、开挖等因素影响下，极易沿层面或结构面发生滑动[6]。耿兴福等[7]从影响因素、滑带土强度特征研究了红层滑坡的破坏形式和变形机制。刘天翔等[8]通过数值模拟发现红层地区边坡在开挖后长期服役会发生蠕变、应力松弛、软化破坏等复杂变形。张明等[9]通过数值模拟发现久雨之后暴雨是滑坡发生的必要条件,是坡体内静水压力和滑带土剪切强度降低共同作用的结果。钟传贵[10]研究发现强降雨情况下滑坡后缘拉裂缝的静水压力和滑面处的扬压力共同推挤滑体向前移动。卢海峰等[11]认为红层缓倾边坡变形破坏过程是受坡脚岩体崩解软化、节理裂隙扩展延伸和地表水沿裂隙下渗软化潜在滑动面等多方面因素共同作用。王骑虎等[12]认为汛期集中降雨是导致红层强度大幅度下降是导致滑坡破坏的主要因素。目前中国对缓倾角岩质滑坡的成因机制目前总结起来主要有基于滑坡宏观力学机制的“平推型”破坏模式、基于流变学机制“流塑-拉裂”型变形破坏模式和基于滑带土膨胀土的“膨胀性”破坏模式[13-16]等。

中外学者对古滑坡的复活机制和红层地区基岩缓倾角滑坡的成因机制进行了大量研究。但是对红层地区古滑坡的复活机制及变形破坏研究较少。在现场考察、数据调测及多期遥感影像对比分析的基础上，现以五家坟滑坡为例，分析该滑坡复活机制、变形破坏特征，以期为四川红层地区缓倾角岩质顺层古滑坡的预防和治理提供参考。

1 地质环境条件

滑坡位于成都市高新东区丹景乡张家沟村4社西北侧斜坡上(小地名：五家坟)，地处四川东部地台地(图1)，龙泉山断褶带东麓，龙泉山背斜与贾家场向斜之间，属于川中红层丘陵地貌。滑坡地处三岔隐伏断裂上盘，断裂破碎带 7～9 m，断距 70～80 m，1967年1月24日，籍田地区曾发生过5.5级地震，表明龙泉山大断层尚处于活动状态。地层岩性为表层薄层第四系残坡积层含碎石粉质黏土，厚度0.1～0.8 m，为根植层，覆盖层较薄。滑体下部基岩为白垩系下统苍溪组(K1c)岩屑长石砂岩、粉砂岩、含砾砂岩及砾岩等，岩层产状145°∠10°～20°，沿坡面从上至下倾角逐渐减缓。该区属亚热带湿润季风气候，雨量充沛，多年平均降水量836.2 mm，月最大降水量为464.4 mm，日最大降水量为200.8 mm，1 h最大降水量50.5 mm，10 min最大降水量23.0 mm。

2 五家坟“8.8”滑坡变形破坏特征

滑坡平面上呈“长舌”型(图2)，滑坡区整体北西高南东低，高程522～596 m，斜坡整体坡向约125°，滑坡在纵向上存在多级台坎，前陡后缓，中间呈马鞍形，后缘坡度10°～15°，前缘坡度20°～30°，且前缘原为高约7 m的采砂陡坎，地形起伏；横向上处于负地形内，左右两侧高中间低。

受前期持续降雨影响滑坡于2019年8月6日开始产生变形裂缝，8月8日凌晨2点发生岩质顺层剧烈滑动，后缘错落坎高11 m，水平滑动距离约27 m，中后部滑移下沉，整体滑移完整性保存较好，右侧及前缘局部地形临空扰动变形剧烈。滑坡纵向长约300 m，横向平均宽约120 m，滑体厚度10～25 m，最厚达27.6 m，体积约5.0×105m3，规模为中型。主滑方向145°转向剪出口阻滑段87°，滑床后壁坡度20°～25°。滑坡滑体为白垩系下统苍溪组(K1c)细粒长石砂岩夹泥岩，岩层倾向145°，倾角15°～24°，斜坡整体坡向145°，滑床为灰绿色砂岩与泥岩交界面。滑面为泥岩软弱夹层，性质较为软弱，手摸细滑感明显，擦痕明显，具有隔水性质(图3)。可判断该滑坡为一缓倾角-中层-岩质-顺层滑坡。

图1 五家坟滑坡地区地层岩性与地质构造Fig.1 Stratigraphic lithology and geological structure in Wujiafen landslide area

图2 五家坟滑坡全貌Fig.2 Overview of Wujiafen landslide

图3 五家坟滑坡滑面特征Fig.3 Sliding plane feature of Wujiafen landslide

滑坡后缘以滑动后滑壁陡坎为界，陡坎横宽60～150 m，高约11 m，斜长28.8 m，坡度22°～26°。底部为滑坡产生时形成的拉裂槽，滑坡体垂直移动距离约11 m，水平移动距离约27 m。裸露滑床光滑平整，滑床岩性为厚层状砂岩，滑面为薄层泥岩，下部为厚约10 cm的灰绿色粉砂岩，滑面可见明显擦痕，坡度20°～26°，如图4(a)所示。

滑坡左侧边界以滑坡拉裂形成的陡坎为界，陡坎高5～8 m，坡度70°～80°。裂缝呈雁形排列，走向近于滑坡壁走向，间隔距离 0.7～1.5 m，延伸高度3～8 m，裂缝宽度9～25 cm，可见深度0.5～2.4 m，最大深度至滑坡体底部。裂缝两侧高差 0.2～0.6 cm，裂缝间少量黏性土充填物，如图4(b)所示。

右侧以山脊内侧滑塌区为界，山脊东北侧受主滑方向滑动后产生多级拉张裂缝，陡坎高3～5 m，坡度35°～40°，走向近于滑坡壁走向，各级台阶间隔距离 2～4 m，可见深度0.5～1.2 m，如图4(c)所示。东北侧左侧形成高约1.5 m的滑坡侧壁，侧壁上可见擦痕，擦痕侧伏角约15°。

根据滑坡变形破坏方式、运动速度、破坏强度及滑坡结构差异，纵向将滑坡从上至下划分为三个分区：滑坡后缘陡坡段为拉裂沉陷变形区(Ⅰ区)、滑坡中部为拉裂破坏变形区(Ⅱ区)、滑坡前缘的舌型区域为滑动解体及滑覆变形区(Ⅲ区)，如图5所示。

图4 五家坟滑坡变形破坏特征Fig.4 The destruction characteristics of Wujiafen landslide

图5 五家坟滑坡分区图Fig.5 Zonation map of Wujiafen landslide

3 滑坡形成条件及复活机制

3.1 形成条件

3.1.1 地层岩性是滑坡形成的物质基础

红层是著名的易滑地层，川东红层地区缓倾角岩质深层滑坡和缓倾角浅表性土质滑坡较为常见[17]。滑坡地处川东红层丘陵区，下伏基岩为白垩系下统苍溪组(K1c)中风化岩屑长石砂岩、粉砂岩、含砾砂岩、砾岩及泥岩等，岩层产状145°∠10°～20°，为龙泉山背斜的翼部，沿坡面从上至下倾角逐渐变缓，至三岔湖岩层倾角近乎水平，为一典型的单斜地层结构。受1981年滑动影响，原岩结构基本保留，但裂缝、拉裂槽、竖向结构面等填充粉质黏土、角砾等，透水性强，易于大气降水渗入补给。根据采取滑带土进行矿物鉴定分析，滑带土中含有75%～85%的黏土矿物，自由膨胀率41.5%～43.5%。因此，滑带土的膨胀性也是本次滑坡滑动的重要因素。同时岩体结构面发育，主要发育3组典型结构面：30°∠82°、245°∠80°、145°∠70°。这三组主要结构面与控制此次发生滑动结构面基本一致，为滑坡滑动创造了有利条件。滑坡主要物理力学指标如表1所示。

3.1.2 地形条件是滑坡形成的地貌基础

滑坡平面上呈“长舌状”地形，剖面呈折线形。滑坡区整体平面范围内北西高南东低，滑坡前缘高程522 m，后缘高程596 m，相对高差74 m，斜坡整体坡向约125°，中后部缓，前缘陡，整体坡度10°～30°。古滑坡体在纵向上存在多级台坎，前陡后缓，中间呈马鞍形，后缘坡度10°～15°，前缘坡度20°～30°，且前缘原为高约7 m的采砂陡坎，地形起伏；横向上处于负地形内，左右两侧高中间低，右侧原发育一条冲沟。滑坡区地形条件有利于大气降雨入渗，为滑坡提供了广阔的汇水面积，也为滑坡的发展创造了有利的地形条件。

表1 滑坡物理力学指标值Table 1 Physical and mechanical index value of landslide

3.1.3 暴雨是主要诱发因素

降雨为诱发因素而非启动因素，前缘临空条件对其有较大影响。红层区缓倾角滑坡是降雨入渗引起坡体静水压力和滑带土抗剪强度下降共同作用的结果[9]。降雨对滑坡的影响体现在降雨量大小、降雨强度及雨型等方面[18]。据降雨资料，最大日降雨量出现在2019年8月5日，达到124.1 mm。而8月6—8日，累计降雨量为45.5 mm，8月7—8日，累计降雨量仅为1.7 mm。滑坡最早出现变形迹象是在8月6日，8月8日凌晨2点出现剧烈变形，与最大日降雨发生时间滞后约2 d(图6)，说明滑坡的发生与降雨在时序上具有明显滞后性。根据分析滑坡滑动前后坡体稳定性可知，在“8.8”滑坡复活前，在天然工况下滑坡为稳定状态。受前期长历时强降雨影响，坡体稳定性急剧下降至0.97，滑坡复活启动。

滑坡发生剧烈变形的20 d累计前期降雨量为566.4 mm，20 d有效前期降雨量为135.52 mm，说明前期降雨量对本次滑坡滑动具有明显的促进作用。滑坡体表层岩土体结构松散，裂隙发育，渗透性好，加之有利的地形条件有利于地表水的汇集和降雨的入渗形成地下水。滑坡区前缘剪出口处为地下水出露点，调查时流量0.3～0.8 L/s，流量与大气降雨呈正相关关系，说明滑坡区富集有较多的地下水，补给充足。地下水的长期存在以及在暴雨时大量的水下以及地下水的流动产生静水压力和扬压力，形成镜面效应和水垫效应，使滑带和滑体接触面摩擦力急剧降低[19]。

根据张倬元等[20]提出的平推式滑坡启动临界水头高度计算公式：

(1)

式(1)中：W为滑块单宽重量；α为滑移面顺滑动方向倾角(倾向坡外为正值，反之为负)；L为滑块底面沿滑动方向长度；φ为滑面内摩擦角，不考虑黏聚力C；γw为水的容重。

取L=70 m，滑动带内摩擦角φ为9.37°，滑体单位重度γ=18.9 kN/m3；α=15°；滑体厚度平均约17.5 m；计算可以得到临界水头高度达到hcr=16.8 m，这与现场调查得到的超高水位及泉水出露现象基本一致。说明降雨后地下水位的上升在该滑坡的起动中占据重要作。

3.2 滑坡稳定性分析评价

该滑坡为岩质顺层滑坡，滑坡物质结构为中～强风化基岩块石、含角砾粉质黏土、粉质黏土等。滑坡后部沿滑面与下伏稳定基岩接触面滑动，前部沿岩层强风化软弱结构面滑动。综合确定滑坡的滑动带(面)呈折线型，分别对滑动前和滑动后采用极限平衡法中的传递系数法进行稳定性评价和推力计算。通过室内岩土试验、工程类比分析和参数反演，并考虑滑带土的膨胀性，综合确定了滑坡物理力学参数(表1)。分别计算在天然工况、暴雨饱和工况及地震工况下滑坡的稳定性。

图6 滑坡发生与降雨时序关系图Fig.6 Time sequence diagram of landslide occurrence and rainfall

由分析结果可知，滑动前滑坡在天然状态下稳定系数为1.28，为稳定状态。在经历8月5—6日强降雨后，稳定性系数降至0.97，滑坡发展为不稳定，古滑坡复活，发生整体滑动。滑动发生后，在天然状态下稳定性系数为1.14，为基本稳定状态。发生滑动后，在强降雨条件下，滑坡稳定性降雨降低为欠稳定(表2)。分析计算结果与野外实地调查结论基本一致。

表2 滑动前后滑坡稳定性计算表Table 2 Calculation table of landslide stability before/after sliding

3.3 滑坡形成演化过程

滑坡发生后，通过收集滑坡前后的一些相关影像资料，以此为基础对“8.8”滑坡的演化过程。

(1)1981年之前，该处为一自然斜坡。1981年龙泉山地区有两次暴雨过程，其中特大暴雨出现在7月13日，24 h降雨量超过200 mm[20]。滑坡首次发生滑动，后缘错落裂缝长约120 m，错落拉张裂缝张开30 cm，下错50 cm。通过探槽揭露，情况属实，滑床同本次复活滑坡滑床一致，为灰绿色砂岩(图7)。

(2)自1981年7月发生初次滑动后至2016年2月，滑坡区没有出现明显的工程活动[图8(a)～图8(c)]。2017年11月底，滑坡前缘开始切坡取土[图8(d)]；2018年开始，滑坡区左前侧开始开挖切坡，长约80 m，顶部植被界线向坡内后移约15 m，滑源区斜坡表面未见变形迹象[图8(e)]。1981年7月发生滑动之后，该滑坡体的滑动带经历历年汛期雨水灌入和浸泡，蠕滑条件下水平拉应力作用下强度逐渐降低直至泥化，虽然稳定性不足但并未发生进一步变形迹象。

图7 五家坟滑坡1981年首次发生滑动Fig.7 Investigation on the first slide of Wujiafen landslide in 1981

图8 滑坡区历史影像图Fig.8 Historical images of landslide area

(3)随着近些年坡脚取土场对坡脚的开挖，坡脚土体的应力释放，并且受长历时、强降雨作用，雨水和地表水沿老的收缩裂缝、拉张裂缝及后缘陡壁拉陷槽及出露破碎岩体连续带状渗流至滑面，使原潜在滑体的重力增大。后缘老的拉陷槽内充水后形成静水压力，并在底面扬压力、滑坡自重及滑带土泥岩泥化软弱夹层膨胀力共同作用下剪应力超过其抗剪强度，滑面贯通，于2019年8月 8日凌晨2点发生剧烈失稳滑动，整个滑坡体复活，在前缘取土场临空面处剪出形成现在滑坡形态[图8(f)]。

滑坡整体失稳并剧烈剪切破坏并产生位移，后缘拉裂，前缘产生强烈的弯曲隆起，坡脚剪出口段出现明显岩体碎裂变形，造成推移式的滑移-坡体拉裂-坡脚溃散的破坏模式。滑坡前缘出现倾倒滑覆，原斜坡上的耕地及植被破坏，树木倒伏，原取土场完全被滑动覆盖。自2019年8月6日开始产生变形裂缝，8月8日凌晨2点剧烈滑动，变形持续时间较长，模式与王兰生等[21]提出的滑移-弯曲破坏模式表现基本一致。这种破坏模式主要表现出的特征为一般主要发育在岩层倾角在20°左右的单面山斜坡中。滑坡启动后持续时间较长，后缘前缘弯曲隆起，岩层受隆褶影响破碎。

(3)滑坡前，在历史影像图[图8(a)～图8(e)]中看不到滑源区有变形迹象，斜坡表面没有明显位移。因此，五家坟“8.8”滑坡是在经历8月初多场次前期降雨条件下突然发生的，其表现出较强的隐蔽性和降雨滞后性。

3.4 破坏模式及启示

根据前文所述，在1981年该滑坡已经形成，从滑坡发生前后地形变化和地质特性可以看出其主要以滑移-弯曲破坏模式为主，虽然该滑坡体在发生下错0.5 m的位移后，根据裂缝的填充物来看下部滑动面坡度较缓，位移变形较小或停止滑动，以至于在坡脚的取土场未能引起重视和警觉，继续在坡脚区域进行开挖作业，为该滑坡的复活和启动创造了不利地形条件；其次，当地特有的砂岩夹泥岩结构，随着上部的雨水渗入自由膨胀率高，提供了不利的地质条件；再者，滑坡发生前强降雨及场地汇水面积较大，坡体入渗率高，坡体大量积水甚至有泉水出露等，激发了本次滑坡灾害，同时坡脚临空，从而形成坡体拉裂-坡脚溃散的破坏模式。

针对这种推移式的(古)滑坡，从以上分析可以得到如下几点启示。

(1)对于坡体的开挖，特别是高边坡坡脚的开挖一定要进行地质灾害危险性的判别，进行古(老)滑坡的识别，防止盲目的开挖造成滑坡的再次复活及滑动破坏造成二次灾害。

(2)粉砂岩及泥岩地区需要特别注意地下水对岩土体的影响，一方面是地下水位上升导致的水压力；另一方面是对岩土体强度的影响(黏土矿物的膨胀性、软化/泥化)。

(3)如果能够早期识别该滑坡灾害，治坡先治水，对场地周边设置截排水措施，防治雨水灌入，可减少治理工程的措施费用；后期可在坡脚设置拦挡，或采取反压措施可减少该滑坡的再次滑动破坏。

4 讨论与结论

(1)五家坟滑坡为长历时、强降雨诱发的古滑坡复活，规模达5.0×105m3，为中型岩质顺层滑坡。滑坡边界清晰，如滑坡后壁、滑坡左右侧壁等；滑面可见明显擦痕，为灰绿色砂岩与泥岩交界面，为一典型岩质顺层缓倾推移式滑坡。

(2)滑坡存在2个滑动方向，由主滑区的144°向下运动到剪出口阻滑段转向至87°。根据滑坡变形破坏方式、运动速度、破坏强度及滑坡结构差异，将滑坡从上至下划分为三个分区：滑坡后缘陡坡段为拉裂沉陷变形区(Ⅰ区)、滑坡中部为拉裂破坏变形区(Ⅱ区)、滑坡前缘的舌型区域为滑动解体及滑覆变形区(Ⅲ区)。

(3)滑坡受龙泉山背斜的翼部构造影响，地形地貌、地层岩性为滑坡的发生提供了有利的基础因素，降雨是该类滑坡发生的诱发因素，同时滑坡的发生与降雨在时序上具有明显滞后性。

(4)滑坡的形成演化模式为：滑体受前期强降雨影响充水后在静水压力、底面扬压力、滑带土泥岩泥化软弱夹层膨胀力及坡脚开挖等共同作用下，滑面(带)软化，抗剪强度参数降低。作用于滑面(带)的有效应力降低，剪应力超过其抗剪强度，稳定性系数急剧下降至0.97，导致整个滑坡体复活。滑坡整体失稳由古滑坡的平推式滑移-弯曲破坏模式转换为滑移-拉裂-溃散式破坏。

(5)坡体的开挖应注意地质灾害危险性评估和古(老)滑坡的判识，该类滑坡应在坡脚设置拦挡或反压措施，防止滑坡的进一步滑动破坏。