黨 杰 楊勝元 陸安良

(貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院, 貴陽 550018)

貴州省望謨縣金鼎山滑移-彎曲型滑坡變形機(jī)理研究*

黨 杰 楊勝元 陸安良

(貴州省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院, 貴陽 550018)

2014年8月24日4時50分，貴州省望謨縣王母街道辦事處金鼎山南側(cè)發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，造成2人死亡、10人受傷，住宅樓及民房倒塌、損毀，危害嚴(yán)重。該滑坡為中型順層巖土混合滑坡，根據(jù)斜坡變形的力學(xué)機(jī)制，其地質(zhì)力學(xué)模式為滑移-彎曲型；根據(jù)其變形破壞特征，可分為3個變形區(qū)域、2個變形破壞過程?；滦纬傻挠绊懸蛩匕ɑ滤幮逼滦螒B(tài)特征、斜坡巖土組合特征、降雨作用及人類工程活動等；根據(jù)滑坡所處的巖土體結(jié)構(gòu)特征，該滑移-彎曲型滑坡變形演變過程可分為三個階段。

滑坡；滑移-彎曲；影響因素；變形機(jī)理；望謨縣

0 前言

貴州是全國地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)、嚴(yán)重省區(qū)之一，地質(zhì)災(zāi)害種類多、分布廣、影響大，嚴(yán)重制約著貴州的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，威脅當(dāng)?shù)厝嗣竦纳敭a(chǎn)安全[1]?；潞捅浪琴F州最常見和最主要的地質(zhì)災(zāi)害類型，占全省地質(zhì)災(zāi)害總數(shù)的83.15%，其中滑坡的規(guī)模以小型為主，占滑坡總數(shù)的78.23%，滑坡的物質(zhì)組成以土體為主，土體滑坡占總數(shù)的74%[2]。

2014年8月24日4時50分，貴州省望謨縣王母街道辦事處金鼎山南側(cè)發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，造成2人死亡、10人受傷，滑坡前緣民生小區(qū)廉租房5號樓以及滑體中部2棟民房及1棟廠房(紙巾包裝廠)倒塌，并造成前緣民生小區(qū)3、4號樓及斜坡上的公路、耕地破壞受損，直接經(jīng)濟(jì)損失約1 500萬元?；峦{前緣整個民生小區(qū)及滑坡左側(cè)移民搬遷安置住戶共計609戶2 474人的生命財產(chǎn)安全，影響十分嚴(yán)重。

通過對滑坡的詳細(xì)勘查，發(fā)現(xiàn)該滑坡為中型順層巖土混合滑坡，根據(jù)斜坡變形的力學(xué)機(jī)制，其地質(zhì)力學(xué)模式為滑移-彎曲型[3]。滑移-彎曲型滑坡(斜坡)目前研究不多，不同學(xué)者曾在甘肅苗家壩水電站上游何家滑坡[4]、黃河上游李家峽Ⅱ號滑坡[5]、黃山高速湯口互通高陡邊坡[6]、金沙江下游某大型水電站庫區(qū)左岸復(fù)雜巨型滑坡[7]、雅礱江錦屏一級水電站近壩庫岸邊坡[8]等滑坡(邊坡)中有所研究。相比貴州省常見的小型土質(zhì)滑坡，該滑坡的地質(zhì)力學(xué)模式較為典型，因此，深入分析望謨縣金鼎山南側(cè)滑坡的形成條件及機(jī)制具有重要理論和借鑒意義。

1 滑坡區(qū)地質(zhì)環(huán)境背景條件

該滑坡位于望謨縣王母街道辦事處王母村三組，中心地理位置為東經(jīng)106°10′09.5″、北緯25°10′49.0″。該滑坡點(diǎn)上由本次研究的主滑坡和一個外圍小滑坡組成，主滑坡體為2014年8月24日4時50分發(fā)生，是本次研究的主要對象；外圍小滑坡體發(fā)生于2009年5月，并于2014年8月24日再次發(fā)生后緣的滑動破壞，但規(guī)模較小。出于研究的目的，本次僅探討主滑坡體的變形破壞機(jī)理。

1.1 自然地理條件

研究區(qū)屬亞熱帶溫濕季風(fēng)氣候，多年平均氣溫為19℃，區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1 255.5 mm，年最大降雨量為1 743.1 mm，根據(jù)降雨資料顯示，滑坡發(fā)生前1個月累積降雨量為112.4 mm，滑坡發(fā)生當(dāng)日(2014年8月23日20時至2014年8月24日8時)降雨量為205.2 mm。研究區(qū)屬于望謨河流域，滑坡體前緣發(fā)育一條沖溝，沖溝內(nèi)長年性水體流量較小，勘查工作時測得其流量為0.15 m3/s，隨季節(jié)性變化較強(qiáng)。

1.2 滑坡工程地質(zhì)條件

研究區(qū)內(nèi)屬于低山侵蝕～剝蝕地貌，總體地勢北高南低，區(qū)內(nèi)最高點(diǎn)位于北部斜坡頂部，高程為666.88 m，最低點(diǎn)位于南側(cè)民生小區(qū)內(nèi)，高程約563.24 m，最大高差103.64 m。

研究區(qū)出露的地層主要有第四系殘坡積層(Qel+dl)及三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)：第四系殘坡積層(Qel+dl)由灰黃色、褐黃色碎石土、含碎石粉質(zhì)粘土組成，碎石含量一般在35%，粒徑0.5～10 cm，具有一定的粘性，結(jié)構(gòu)松散，透水性強(qiáng)，該層為滑坡滑體的一部分，根據(jù)巖土試驗(yàn)得出，該層土體天然含水量ω為17.01%、天然密度r0為1.93 g/cm3、計算到其重度γ為18.91 kN/m3、飽和重度γsat為20.63 kN/m3、孔隙比e為0.52、飽和度為86.23%；三疊系中統(tǒng)邊陽組(T2b)由灰黃色、青灰色薄～中厚層狀泥巖、泥灰?guī)r組成，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較為破碎，具有較強(qiáng)的隔水性，其上部強(qiáng)(全)風(fēng)化層為滑體的一部分，下部中風(fēng)化層為滑床巖體，該層巖體天然重度為25.61 kN/m3、天然抗壓強(qiáng)度為15.76 MPa。

研究區(qū)區(qū)域構(gòu)造上處于揚(yáng)子陸塊與右江造山帶的過渡地帶，區(qū)內(nèi)地層呈單斜產(chǎn)出，地層產(chǎn)狀為219°～225∠27°～31°，受區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的影響，巖體次生節(jié)理裂隙發(fā)育，根據(jù)現(xiàn)場地層主要呈“X”型發(fā)育兩組節(jié)理裂隙，一組產(chǎn)狀為30～45°∠35～50°，另一組產(chǎn)狀為150～175°∠65～80°。研究區(qū)地震動峰值加速度值為0.10 g，地震動反應(yīng)譜特征周期值為0.35 s，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度。

2 滑坡變形特征分析

2.1 滑坡基本形態(tài)特征

該滑坡于2014年8月24日4時50分發(fā)生，平面形態(tài)近似“舌形”，滑坡縱長210 m，滑坡平均寬度160 m，滑體平均厚度約10 m，滑坡體積33.6×104m3，為一中型中層順層巖土混合型滑坡。

2.2 滑坡變形破壞特征

根據(jù)滑坡的變形破壞特征，可將整個滑體分為三個區(qū)域(見圖1、2)：后緣拉陷區(qū)(A)、中部穩(wěn)滑區(qū)(B)和前緣鼓脹區(qū)(C)。

(1) 后緣拉陷區(qū)(A) 滑坡后緣形成了高3.0～7.0 m的高陡下錯坎，在下錯坎前方形成了一條長210 m(含部分左右側(cè)緣拉陷槽)、寬15～49 m、深度1～3.5 m的拉陷槽，并與左右側(cè)緣拉陷槽形成貫通?；潞蟊跒樗缮⒌臍埰路e碎石土和強(qiáng)風(fēng)化泥巖，拉陷槽內(nèi)可見清晰完整的基巖層面出露，為本次滑坡滑動的滑床。

(2) 中部穩(wěn)滑區(qū)(B) 滑體中部的變形主要體現(xiàn)在3個方面：一是道路及公路擋墻開裂變形破壞，特別公路因滑坡滑動而產(chǎn)生錯斷，錯斷最大高差5.5 m；二是房屋倒塌，在滑體中部2戶村民的房屋(5層磚混結(jié)構(gòu))以及紙巾包裝廠倒塌；三是地面拉張剪切裂縫，在滑體中下部近右側(cè)緣一帶產(chǎn)生了一弧形的拉陷槽，長約100 m、寬4.5～13 m、深0.5～5.5 m，同時滑坡體上遍布因滑坡滑動拉張和剪切使得土體解體形成的裂縫。

圖1 金鼎山滑坡特征圖

(3) 前緣鼓脹區(qū)(C) 滑坡滑動破壞后整體逐漸下滑，其左前緣在民生小區(qū)5號樓后堆積并形成鼓脹，隨著滑體的逐漸下滑推力加大，最終將民生小區(qū)5號居民樓(7層磚混結(jié)構(gòu))推倒，并撞擊3、4號居民樓造成破損。右前緣由于無相應(yīng)支擋，滑動距離較遠(yuǎn)，運(yùn)動到?jīng)_溝右岸山坡后停止。目前滑坡前緣5號樓后仍存留有高約14.0 m的鼓脹區(qū)域，在鼓脹區(qū)域之后則形成小型滑坡洼地。

2.3 滑坡變形破壞過程分析

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及咨詢，得出滑坡體滑動破壞過程包括兩個階段：第一階段，整個坡體在強(qiáng)降雨作用下坡體重度加大，同時由于前期降雨量很少，坡體表層第四系殘坡積土中形成許多拉張裂縫，驟然強(qiáng)降雨沿著這些地表裂縫入滲至坡體深部，沿著中風(fēng)化泥灰?guī)r(滑床)與上覆強(qiáng)風(fēng)化泥巖(屬于滑體下段)徑流并軟化滑面，而由于前緣巖體嵌入至地表以下，滑面處地下水排泄不暢，在坡體內(nèi)形成靜水壓力，將整個滑體“浮托”于滑床之上，最終前緣巖體發(fā)生剪斷破壞，滑坡發(fā)生第一次滑動破壞；第一次滑動破壞時，整個坡體沿層面發(fā)生滑動，此時滑體除了產(chǎn)生許多橫向拉張裂縫和縱向擠壓裂縫外，整個坡體還可視為一個整體，以前緣左側(cè)民生小區(qū)5號住宅樓為支點(diǎn)，整體保持短暫的穩(wěn)定，此后隨著坡體持續(xù)緩慢變形，擠壓在5號住宅樓之后的推力逐漸加大，當(dāng)住宅樓側(cè)向受壓達(dá)到極限后，整個住宅樓瞬間發(fā)生傾倒式破壞，滑坡體突然失去支撐后再次啟動下滑，而此次速度更快、推力更大，由于住宅樓倒塌后提供的變形空間有限，滑體下滑一段距離后再次推擠到5號住宅樓，然而由于下滑速度快、推力大，整個滑體左右受力不平衡發(fā)生解體，其中左側(cè)部分在住宅樓后形成隆起堆積，右側(cè)部分由于無相應(yīng)支擋繼續(xù)下滑，推覆掩埋整個沖溝后在沖溝右岸的穩(wěn)定山體支擋下堆積穩(wěn)定。

圖2 金鼎山滑坡1-1’剖面圖

3 滑坡形成影響因素

滑坡形成的影響因素包括滑坡所處斜坡形態(tài)特征、斜坡巖土組合特征、降雨作用及人類工程活動等，其中斜坡形態(tài)特征和斜坡巖土組合特征是滑坡形成的內(nèi)在因素，降雨作用和人類工程活動是滑坡形成的外在因素。

3.1 形態(tài)特征

滑坡所處區(qū)域?qū)儆诘蜕角治g～剝蝕地貌，微地貌形態(tài)有陡斜坡、沖溝等，總體地勢北高南低。滑坡所處斜坡的原始地形較陡，呈折線形，地形坡度20～50°，局部陡坎60～70°。同時，滑坡所處斜坡的坡向(也是滑坡體的主滑方向)為215°與巖層傾向219～225°幾乎一致。斜坡坡腳發(fā)育一條沖溝，因多年沖刷切割作用在斜坡前緣形成了陡斜坡和陡坎等地形，為滑坡滑動提供了空間幾何條件和臨空條件。

3.2 巖土組合特征

滑體物質(zhì)由第四系殘坡積層和三疊系中統(tǒng)邊陽組全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化組成，其物質(zhì)成分結(jié)構(gòu)較為松散，滲透系數(shù)大，地表水易下滲，土體在大氣降雨或建筑物加載作用的影響下，松散土體因密實(shí)而產(chǎn)生一個推力作用，為滑坡的滑動提供了一定的動力條件；滑帶物質(zhì)為殘坡積粘土、含碎石粉質(zhì)粘土，具有一定粘性，遇水易軟化，一旦軟化其抗剪強(qiáng)度將降低，這使滑坡的滑動起到加速作用；滑床物質(zhì)為三疊系中統(tǒng)邊陽組的泥灰?guī)r，具有很強(qiáng)的隔水性，地表水下滲至巖土接觸面產(chǎn)生滯留，使滑帶土軟化從而進(jìn)一步促進(jìn)了其抗剪強(qiáng)度的降低。

3.3 大氣降雨

暴雨是滑坡產(chǎn)生的動力條件，是滑坡滑動的重要外在因素。根據(jù)氣象資料顯示：滑坡發(fā)生前一個月累積降雨量為112.4 mm，特別是滑坡發(fā)生當(dāng)日(2014年8月23日20時至2014年8月24日8時)降雨量為205.2 mm，屬于特大暴雨，這為滑坡滑動提供了強(qiáng)力的動力條件。

3.4 人類工程活動

區(qū)內(nèi)對滑坡有直接影響的人類工程活動，主要表現(xiàn)為工程切坡、加載工程以及村民耕種等?；虑熬壝裆^(qū)、滑坡體上2戶村民住房和紙巾包裝廠的修建均進(jìn)行了一定程度的切坡工程活動，這為滑坡滑動提供了一定臨空條件；滑坡體上的村民住房、紙巾包裝廠以及通組公路過往重車對斜坡進(jìn)行了一定的加載作用；滑坡產(chǎn)生的原始斜坡上絕大部分為耕種的旱地，一方面因耕種開挖改變了原始坡體形態(tài)形成了陡坎也為滑坡滑動提供了一定臨空條件，另一方面長期耕種土地使得淺地表土體較為松散，增加了大氣降雨的入滲速度和入滲量，同時也為地表水在短時間的匯集提供了一定的條件。

4 滑坡變形破壞機(jī)制分析

該滑坡為中型順層巖土混合型滑坡，滑體表層為第四系殘坡積土，而下部為三疊系邊陽組強(qiáng)風(fēng)化泥巖、泥灰?guī)r，坡體結(jié)構(gòu)為中等外傾層狀斜坡，斜坡的滑移控制面傾角已明顯大于該面的峰值摩擦角，上覆巖體具備沿滑移面下滑條件，但由于滑移面未臨空，使下滑受阻，造成坡腳附近順層板梁承受縱向壓應(yīng)力，在一定條件下可使之發(fā)生彎曲變形。該滑移-彎曲型滑坡演變過程可分為3個階段(圖3)。

圖3 金鼎山滑移-彎曲型滑坡變形過程演示

(1) 輕微彎曲階段 彎曲部位僅出現(xiàn)順層拉裂面、局部壓碎，坡面輕微隆起，巖體松動。彎曲隆起發(fā)生在近坡腳而又略高于坡腳的部位，這是由于該處順層壓應(yīng)力與垂直層面的壓應(yīng)力之間壓力差較大所致。此外，層狀巖體原始起伏彎曲部位，也是有利于發(fā)生彎曲的部位(見圖3中A)。

(2) 強(qiáng)烈彎曲、隆起階段 彎曲顯著增強(qiáng)，并出現(xiàn)剖面X型錯動，其中一組逐漸發(fā)展為滑移切出面。由于彎曲部位巖體強(qiáng)烈擴(kuò)容，地面顯著隆起，巖體松動加劇，地表出現(xiàn)局部的滑落及變形裂縫，這種坡腳附近的“卸荷”也更加促進(jìn)了深部的變形與破壞(見圖3中B)。

(3) 剪出面貫通階段 在強(qiáng)降雨作用下，滑移面貫通并發(fā)展為滑坡，推倒民生小區(qū)5號居民樓，并在樓后形成隆起堆積(見圖3中C)。

5 結(jié)論

基于滑坡的詳細(xì)勘查、深入分析滑坡的形成條件及變形機(jī)制，主要得出以下結(jié)論：

(1) 金鼎山滑坡平面形態(tài)近似“舌形”，滑體平均厚度約10 m，滑坡體積33.6×104m3，為一中型中層順層巖土混合型滑坡。

(2) 滑坡發(fā)生后，后緣拉陷區(qū)形成寬大的拉陷槽，滑坡后壁光滑平整；中部穩(wěn)滑區(qū)民房倒塌，道路錯段，變形裂縫強(qiáng)烈發(fā)育，中前部右側(cè)緣附近形成次級滑動破壞；前緣鼓脹區(qū)住宅樓倒塌，滑坡前緣形成隆起堆積，并形成小型滑坡洼地；整個滑坡過程可分為兩個階段。

(3) 滑坡形成的影響因素包括滑坡所處斜坡形態(tài)特征、斜坡巖土組合特征、降雨作用及人類工程活動等，其中斜坡形態(tài)特征和斜坡巖土組合特征是滑坡形成的內(nèi)在因素，降雨作用和人類工程活動是滑坡形成的外在因素。

(4) 該滑坡的地質(zhì)力學(xué)模型為滑移-彎曲型，其演變過程可分為三個階段：輕微彎曲階段、強(qiáng)烈彎曲隆起階段和切出面貫通階段。

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Deformation mechanism of the slide-bending landslide at Jinding Mountain of Wangmo County in Guizhou

Dang Jie, Yang Shengyuan, Lu Anliang

(Guizhou Institute of Geological Environment Monitoring , Guiyang 550018, China)

on August 24th, 2014, a landslide disaster happened at Jinding Mountain of Wangmo County in Guizhou Province. In this accident, 2 people were killed and 10 people were injured, and residential buildings and houses collapsed or damaged. The landslide was a medium-sized, rock-soil mixed bedding landslide. And from geological mechanics point of view, the landslide is slide-bending type. From the deformation and failure characteristics, the landslide can be divided into three deformation areas and two deformation and failure process. The influence factors for the landslide formation include slope shape characteristic and geotechnical characteristic, rainfall and human engineering activities, and etc., According to the characters of the rock-soil structure, the deformation evolution process of the slide - bending landslide can be divided into three stages.

landslide; slide-bending; influence factors, deformation mechanism; Wangmo County

2014-04-17； 2014-05-20修回

黨杰，男，1987年生，碩士，助理工程師，研究方向：工程地質(zhì)、地質(zhì)災(zāi)害。E-mail：396816806@qq.com

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* 貴州省地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與決策支持平臺研究(Z113278)