黃國平,葉龍珍,柳侃,黃瑛瑛
(1.福建省地質(zhì)災(zāi)害重點實驗室,福州 350002;2.江西省贛南地質(zhì)調(diào)查大隊,贛州 341000)
旗山滑坡位于永泰縣城東部旗山安置小區(qū)后山,2010年5月18日開始,永泰縣出現(xiàn)持續(xù)性降雨過程,21日巡查人員發(fā)現(xiàn)小區(qū)后山斜坡出現(xiàn)數(shù)條拉張裂縫,坡腳出現(xiàn)小崩塌和鼓脹現(xiàn)象,且有不斷擴大趨勢,出現(xiàn)較明顯的滑坡前兆,滑體潛在方量達(dá)60×104m3。旗山安置小區(qū)為近年新建小區(qū),共安置600余戶3 000多人,小區(qū)后山開挖形成高陡邊坡,拉張裂縫至坡腳變形區(qū)高差達(dá)60 m,高差大,一旦滑動,危及小區(qū)安全,后果不堪設(shè)想?;轮卮箅U情引起了省、市領(lǐng)導(dǎo)乃至國務(wù)院相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視,啟動了Ⅰ級應(yīng)急響應(yīng),迅速轉(zhuǎn)移了受威脅的群眾,并及時對滑坡采取應(yīng)急措施。23日,大型機械進(jìn)場作業(yè),開展削坡減載措施,同時,實行24 h加密巡查、監(jiān)測,應(yīng)急卸方11×104m3,大大緩解了滑坡隱患威脅[1]。隨后,對滑坡進(jìn)行了勘察、設(shè)計及深部位移監(jiān)測工作[2]。
滑坡區(qū)位于侵蝕剝蝕高丘陵位于河流階地的結(jié)合部位,山脈主要呈北東-南西向,地勢起伏較大,頂?shù)赘叱?7.5 m(大樟溪東風(fēng)電站壩面)~438.2 m(旗山尾),相對高差一般大于150 m,最大相對高差達(dá)400 m,自然坡度一般25°~35°,局部大于50°。
旗山滑坡位于北東-南西向山梁的山嘴,頂?shù)紫鄬Ω卟?0~70 m,自然坡度20°~30°,局部大于40°。山前為河流階地,坡度10°~15°。旗山小區(qū)建設(shè)時,對山嘴進(jìn)行了開挖,形成高陡人工切坡,切坡寬約100 m,高50~60 m,坡度35°~60°,坡面呈不規(guī)則狀,凹凸不平,局部開挖成臺階,臺階高6~10 m不等,臺階間平臺寬3~4 m,未采取支護措施(圖1、圖2)。
滑坡區(qū)地層簡單,除大樟溪沿岸及其支流為第四系沖洪積外,大部分區(qū)域為白堊系下統(tǒng)黃坑組下段(K1h1)灰白色-紫灰色厚層狀凝灰質(zhì)砂礫巖、角礫巖夾晶屑凝灰?guī)r,巖層產(chǎn)狀:NE75°/SE∠30°~45°,與人工切坡呈斜交。
圖1 應(yīng)急卸載前滑坡地形
滑坡位于向斜構(gòu)造的右翼(西北翼),向斜軸向北東-南西走向,兩翼地層為白堊系下統(tǒng)黃坑組下段(K1h1)灰白色-紫灰色厚層狀凝灰質(zhì)砂礫巖、角礫巖夾晶屑凝灰?guī)r,軸部由后期侵入的堿長花崗斑巖組成。巖層產(chǎn)狀:西北翼135°~160°∠30°~45°,東南翼290°~340°∠20°~40°?;虑熬墳橛倚衅揭茢鄬樱ù笳料诖水a(chǎn)生近90°的拐彎),斷層走向南北向,東盤向南移,西盤向北移[3-4]。受向斜構(gòu)造及平移斷層的作用,巖層節(jié)理裂隙發(fā)育,巖石多呈碎裂狀-碎塊狀(圖3)。
圖2 應(yīng)急卸載后滑坡地形
圖3 滑坡場地地質(zhì)圖
地下水類型主要為基巖裂隙水,含水層上部含風(fēng)化裂隙水,下部含網(wǎng)狀或脈狀裂隙水。滑坡區(qū)見有3處泉水出露(圖4),流量1.0~5.0 l/min(雨季),流量明顯受降雨控制,一般情況下水量較小。場地地下水主要接受大氣降水及后側(cè)山體的側(cè)向補給,向南側(cè)大樟溪排泄。
圖4 坡腳接觸帶泉水
滑坡經(jīng)過2010年5月大暴雨與2011年8月底9月初臺風(fēng)暴雨作用,滑體前、后緣及左右翼出現(xiàn)較明顯的變形跡象,其中后緣拉張裂縫與兩翼出現(xiàn)的剪切裂縫組成滑坡周界輪廓?;缕矫娉世刃?,剖面上呈疊瓦狀分布,主軸長約165 m,前緣寬約175 m,平均寬約145 m,滑坡面積約2.4×104m2,滑體最大厚度約33 m,最小厚度15 m,平均厚度約25 m,體積約60×104m3,其中已經(jīng)卸載約11×104m3,潛在方量49×104m3,主滑方向270°?;w表層為殘坡積含碎石粘性土,其下為碎塊狀-碎裂狀強風(fēng)化礫巖、砂礫巖和砂巖。滑坡后緣深切,后緣壁陡直,切穿鎖固段[5]——巨厚層-厚層狀礫巖、砂礫巖和砂巖層后,進(jìn)入凝灰?guī)r夾層,滑帶(面)位于凝灰?guī)r風(fēng)化軟弱夾層之中,傾角15°~25°?;仓饕獮樗榱褷睿偳稜顝婏L(fēng)化礫巖、砂礫巖和砂巖(圖5、圖6)。
圖5 永泰旗山滑坡平面圖
滑坡后緣最早在高程170 m附近出現(xiàn)拉張裂縫,延伸長40~60 m,寬度一般20~30 cm,最大寬度達(dá)40 cm,可見深度1~3 m,前后下錯明顯,局部下錯高差達(dá)50 cm,裂面陡立(圖7)。應(yīng)急卸載后,在標(biāo)高170~165 m之間又發(fā)育2條拉張裂縫,呈弧形,寬5~15 cm,延伸長度約15 m,縫壁陡立,可見深度0.3 m,未見明顯下錯。2011年8月底遭遇強臺風(fēng)“南瑪都”襲擊后,標(biāo)高170~165 m之間2條拉張裂縫有輕微加寬,延伸長度增加約10 m,并在標(biāo)高171 m處新發(fā)育一條拉張裂縫,弧形,延伸長約25 m,寬約5 mm,裂面新鮮,未見明顯下錯。
滑體中部見多條橫展式下錯裂縫,剖面上呈迭瓦狀排列。2011年9月7日“南瑪都”臺風(fēng)中,標(biāo)高148~156 m之間出現(xiàn)眾多細(xì)小拉張裂縫帶,裂縫大致呈直線形,斷續(xù)延伸40~70 m,延伸方向與滑坡主軸基本垂直,寬2~10 mm,裂面新鮮?;w左翼高程139~149 m間,發(fā)育一條北北東向的剪切裂縫,延伸長約60 m,裂縫寬3~5 cm,可視深度20~40 cm。
圖6 永泰旗山滑坡工程地質(zhì)剖面示意圖
圖7 應(yīng)急卸載前滑坡后緣拉裂下錯
滑坡前緣高陡臨空,由于應(yīng)力集中,坡面出現(xiàn)多處巖石沿著節(jié)理裂隙面剝落、掉塊現(xiàn)象,右翼前緣還發(fā)育一小滑坡,主軸長30 m,寬約30 m,后緣下錯20~30 cm,前緣見鼓脹現(xiàn)象,體積約3 000 m3。坡腳局部受阻后巖石出現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象和鼓脹裂縫,坡腳混凝土擋墻出現(xiàn)細(xì)小裂縫,房后水泥地面開裂并稍有隆起。遭遇強臺風(fēng)“南瑪都”襲擊后,坡腳變形加劇,混凝土擋墻出現(xiàn)明顯拱出現(xiàn)象,水溝變窄,見片狀泉水及多處泉眼出露。
旗山滑坡處于北東-南西向山梁的山嘴,三面臨空,相對高差較大,自然坡度較陡,這種三面臨空的突出山嘴斜坡穩(wěn)定性較差。旗山小區(qū)建設(shè)時,對山嘴前緣進(jìn)行了開挖,形成高度50~60 m的人工切坡,在未采取有效支護的情況下,坡后緣及坡肩易形成卸荷裂隙,在坡面中下部,長時間應(yīng)力高度集中,造成巖石應(yīng)變軟化,出現(xiàn)沿節(jié)理裂隙面剝落或小崩塌現(xiàn)象。坡腳大規(guī)模開挖,進(jìn)一步破壞了自然斜坡結(jié)構(gòu)與力學(xué)平衡,斜坡處于極限平衡狀態(tài)。
場地沉降了一套巨厚層-厚層狀礫巖、砂礫巖、砂巖夾凝灰?guī)r,巖石軟硬相間,受北西-南東地應(yīng)力作用,巖層發(fā)生褶皺,脆性巖層在褶皺過程中產(chǎn)生大量的節(jié)理裂隙,形成互相聯(lián)通的裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而形成層狀裂隙水;柔性巖層(凝灰?guī)r)則沿層面方向流展,形成相對不透水的隔水層。在向斜軸部發(fā)生斷裂,后期花崗斑巖沿斷裂侵入,一方面使接觸帶附近巖層發(fā)生較明顯的硅化現(xiàn)象(接觸變質(zhì)),另一方面在向斜軸部形成阻水巖墻。后期的右旋平移斷層把向斜攔腰切斷,使截面完全暴露在地表并長期接受風(fēng)化,由于巖層軟硬相間,硬巖層多為硅質(zhì)膠結(jié)或硅化明顯,抗風(fēng)化能力強,地表風(fēng)化產(chǎn)物多呈碎塊狀-碎裂狀;而軟巖層多為夾層,強度較低,抗風(fēng)化能力差,風(fēng)化產(chǎn)物多呈土狀或砂土狀。巖層差異風(fēng)化明顯,結(jié)果使巖層的力學(xué)性質(zhì)發(fā)生很大變化,凝灰?guī)r風(fēng)化產(chǎn)物往往形成軟弱夾層。旗山滑坡位于向斜構(gòu)造的左翼,構(gòu)造影響及風(fēng)化作用的共同作用,使場地巖層軟硬相間,而土狀強風(fēng)化凝灰?guī)r成為滑坡的潛在滑動面(圖8)。
圖8 滑坡演變圖
降雨是影響及誘發(fā)滑坡的主要外界條件。降雨形成的地表水沿坡頂、坡肩的卸荷裂隙入滲,形成靜水壓力和動水壓力,進(jìn)一步使裂隙張開、下切,在切穿巨厚層-厚層狀的角礫巖、砂礫巖鎖固段后,進(jìn)入凝灰?guī)r夾層。隨著地表水的不斷涌入,特別是在受到向斜軸部侵入的花崗斑巖墻阻水后,地下水徑流途徑突然受阻,在巖墻附近逐漸富集,地下水位迅速抬升。根據(jù)勘察資料,地下水位短時間內(nèi)最大抬升可達(dá)7 m以上。地下水位抬升導(dǎo)致土體含水率發(fā)生變化,從而引起土體強度衰減。降雨入滲抬高地下水位造成邊坡失穩(wěn)的主要原因有三點[8]:一是在坡體內(nèi)產(chǎn)生較高的孔隙水壓力和動水壓力,增加了坡體的下滑力;二是在坡體內(nèi)產(chǎn)生地下水浮力,降低了坡體自重所產(chǎn)生的巖土抗滑摩阻力;三是雨水入滲,引起強風(fēng)化凝灰?guī)r夾層土體含水率變化,從而對該夾層土體軟化和水解,降低了巖土的抗剪強度,形成軟弱夾層,促使坡體滑動。
2010年5月中下旬的持續(xù)強降雨,過程降雨量達(dá)100 mm以上。2011年8月底強臺風(fēng)“南瑪都”帶來的強降雨達(dá)到200 mm以上。兩次強降雨對滑坡造成了較大影響,根據(jù)深部位移監(jiān)測資料[9-10],滑坡對兩次強降雨后表現(xiàn)出明顯的位移現(xiàn)象,最大位移達(dá)到100.6 mm。降雨過后,滑坡基本處于穩(wěn)定狀態(tài),深部位移基本處于停止?fàn)顟B(tài)。上述表明,滑坡區(qū)地下水對降雨反應(yīng)敏感,動態(tài)變化劇烈,就地補給就地排泄,含水層內(nèi)儲存地下水的能力有限,從坡腳及坡面(接觸帶附近)的泉水就可以看出,泉水流量隨季節(jié)變化很大。一般情況下,坡腳泉水能正常排泄坡體中的地下水,保持地下水位的穩(wěn)定,特大暴雨及持續(xù)強降雨情況下,受泉眼排水量的限制,地下水位迅速上升,從而軟化土體,形成軟弱滑動帶。
旗山滑坡是典型的由人類工程活動引起、強降雨誘發(fā)的工程滑坡?;缕矫娉世刃?,剖面成疊瓦狀,潛在方量約60×104m3,危及旗山小區(qū)600余戶約3 000人生命財產(chǎn)安全。
滑坡位于大樟溪的左岸,突出山嘴的前緣,旗山小區(qū)建設(shè)大規(guī)模開挖形成高陡人工邊坡,在強降雨作用下誘發(fā)斜坡失穩(wěn)變形現(xiàn)象。強降雨產(chǎn)生的地表水沿卸荷裂隙入滲,在邊坡中上部產(chǎn)生拉張裂縫,裂縫切穿滑坡鎖固段后,進(jìn)入軟弱夾層,形成潛在的滑動面。因此,滑坡表現(xiàn)出推移-牽引式復(fù)式滑坡特征。
厚層狀的礫巖、砂礫巖、砂巖夾相對軟弱的凝灰?guī)r是滑坡產(chǎn)生的物質(zhì)基礎(chǔ)。向斜褶皺運動產(chǎn)生的構(gòu)造裂隙及后期花崗斑巖的侵入使得脆性巖層呈現(xiàn)出碎裂-鑲嵌結(jié)構(gòu)。右旋平移斷層對向斜攔腰錯斷推移,形成相對高差較大的臨空面,差異風(fēng)化使斜坡面形成軟硬相間的坡面。小區(qū)建設(shè)對坡腳的開挖,形成高陡臨空面,為坡肩、坡頂卸荷裂隙的發(fā)育提供了條件。
降雨是滑坡的主要觸發(fā)因素,深部位移監(jiān)測表明滑坡對強降雨入滲敏感。
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