王高峰，王愛(ài)軍，陳宗良，姚亞輝，李永波

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

六盤(pán)山東麓斷裂帶滑坡類(lèi)型與變形機(jī)理研究
——以涇河源區(qū)為例

王高峰1，王愛(ài)軍1，陳宗良1，姚亞輝1，李永波2

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)調(diào)查中心，河北 保定 071051；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)，北京 100083)

六盤(pán)山東麓地層結(jié)構(gòu)特殊，斷裂褶皺等構(gòu)造發(fā)育，滑坡及其隱患點(diǎn)等不良地質(zhì)災(zāi)害較多，特殊的地理、構(gòu)造位置和潛在的孕震背景，致使該區(qū)具有產(chǎn)生大型滑坡的可能。本文依據(jù)新一輪以圖幅帶專(zhuān)題研究的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查獲取大量的數(shù)據(jù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)六盤(pán)山東麓斷裂帶滑坡產(chǎn)生的孕災(zāi)地質(zhì)環(huán)境條件及其滑坡特性等進(jìn)行了剖析，將研究區(qū)滑坡歸納為紅層軟巖滑坡、斷層影響型滑坡、堆積層滑坡、黃土型滑坡4種不同類(lèi)型，同時(shí)對(duì)其形成機(jī)理進(jìn)行了探討分析與研究，為完成地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性區(qū)劃評(píng)價(jià)，提出地質(zhì)災(zāi)害綜合防治對(duì)策建議提供了重要的理論依據(jù)。

六盤(pán)山東麓斷裂帶；涇河源區(qū)；滑坡機(jī)理

研究區(qū)位于六盤(pán)山東麓涇河源區(qū)，涉及行政區(qū)域包括寧夏回族自治區(qū)涇源縣和甘肅省平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)，主要受控于六盤(pán)山東麓南端斷裂和小關(guān)山斷裂的影響[1～3]。大多數(shù)崩滑流等地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)集中分布在兩條斷裂帶沿線及其影響范圍內(nèi)，亦是寧夏南部區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的兩條主要分界線[4～7]，特別是六盤(pán)山東麓南端斷裂帶的紅層丘陵區(qū)地質(zhì)災(zāi)害呈帶狀密集分布。斷裂沿線差異性地貌效應(yīng)和新構(gòu)造活動(dòng)異常強(qiáng)烈，在涇源縣老龍?zhí)栋l(fā)現(xiàn)白堊系紫紅色砂巖夾灰綠色泥巖逆沖至中更新世末晚更新世早期的砂礫石層之上，相當(dāng)Ⅳ級(jí)階地地面的垂直位錯(cuò)可達(dá)90 m[6]，在研究區(qū)東北部安國(guó)鄉(xiāng)石咀子附近六盤(pán)山群逆沖推覆于第四紀(jì)馬蘭黃土之上，垂直推覆達(dá)75 mm[8]。使該地段應(yīng)力集中、巖層破壞，山體穩(wěn)定性降低，增加了固體物質(zhì)的來(lái)源，加劇了崩滑流等不良地質(zhì)現(xiàn)象的活動(dòng)。在2014年以圖幅調(diào)查為思路的新一輪地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查中，在涇河源區(qū)共發(fā)現(xiàn)299多處規(guī)模不等的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及隱患點(diǎn)，滑坡及隱患點(diǎn)約占72.9%。其中，有相當(dāng)一部分與兩條斷裂帶及古近紀(jì)、白堊系的紅層泥巖密切相關(guān)，其誘發(fā)的滑坡及其隱患點(diǎn)達(dá)63.8%。另外，還發(fā)現(xiàn)在雨季長(zhǎng)時(shí)間的陰雨天氣后，涇河源區(qū)發(fā)生了多處泥石流與滑坡，其物質(zhì)成份主要來(lái)自于強(qiáng)風(fēng)化紅色泥巖及其殘積層與斷裂帶及其影響帶破碎斷層角礫巖。

在涇河源區(qū)紅層軟巖指白堊系與古近系泥灰?guī)r、泥巖、頁(yè)巖及砂巖、泥巖與頁(yè)巖互層等軟硬相間的層狀巖體。該地層不僅是我國(guó)黃土地區(qū)的主要易滑地層，亦是我國(guó)滑坡地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育最嚴(yán)重的地層之一。1983年3月7日甘肅省東鄉(xiāng)縣灑勒山高速黃土泥巖滑坡，其后壁于1986年3月再次發(fā)生大規(guī)模的滑動(dòng)，甘肅省永靖縣鹽鍋峽黑方臺(tái)黃土塬邊先后發(fā)生 20 多次滑坡，又如天水鍛壓機(jī)床廠滑坡、天水孟家山滑坡、西安白鹿塬滑坡、陜西千陽(yáng)石溝滑坡和甘肅張家川侯吳家滑坡等[9～13]，李保雄等[14]認(rèn)為我國(guó)西北部地區(qū)紅層軟巖滑坡約占各種類(lèi)型滑坡總數(shù)的四分之一，在甘肅省東部地區(qū)約占各種類(lèi)型滑坡總數(shù)的三分之一。在涇河源區(qū)紅層軟巖滑坡災(zāi)害頻發(fā)，規(guī)模以中小型為主，但具有潛在的大規(guī)?；瑒?dòng)隱患，嚴(yán)重威脅經(jīng)濟(jì)建設(shè)和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全。再者，隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)和扶貧開(kāi)發(fā)力度的加強(qiáng)，涇河源區(qū)高速公路、飲水管線、國(guó)道擴(kuò)建、旅游資源開(kāi)發(fā)等人類(lèi)活動(dòng)逐漸向丘陵區(qū)外延基巖山區(qū)發(fā)展，受斷層特別是兼具走滑擠壓逆沖性斷裂影響，造成邊坡失穩(wěn)而形成的斷層影響型滑坡在工程擾動(dòng)中逐漸增多。擠壓逆沖斷裂除直接作為控制邊坡變形及破壞形式的主控軟弱邊界，還在其影響帶范圍內(nèi)的巖體中產(chǎn)生大量的次級(jí)結(jié)構(gòu)面，造成巖體力學(xué)性質(zhì)的惡化循環(huán)，降低坡體的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成邊坡的失穩(wěn)破壞，形成基巖或堆積層基巖滑坡。此外，陳曉利等[15]認(rèn)為斷層傾角對(duì)滑坡空間分布范圍也具有一定的控制作用，同時(shí)逆沖型斷層所誘發(fā)滑坡崩塌的空間分布具有明顯的上盤(pán)效應(yīng)，而走滑型斷層誘發(fā)滑坡在空間分布在存在一定的差異性。

由于涇河源區(qū)地處寧南涇源縣中南部，屬六盤(pán)山扶貧區(qū)，區(qū)內(nèi)地質(zhì)技術(shù)力量薄弱，在該區(qū)雖說(shuō)開(kāi)展了相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害詳查和大比例尺基礎(chǔ)地質(zhì)研究，但是對(duì)滑坡類(lèi)型分類(lèi)和形成機(jī)理認(rèn)識(shí)不足，有待進(jìn)一步的總結(jié)研究。本文以“涇河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)”及“隴東地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害詳細(xì)調(diào)查”兩個(gè)項(xiàng)目為依托，對(duì)涇源縣境內(nèi)涇河源區(qū)的滑坡災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)滑坡發(fā)育類(lèi)型，分析各類(lèi)滑坡特點(diǎn)、成因及成災(zāi)發(fā)展歷程，對(duì)滑坡變形機(jī)理進(jìn)行探討。研究工作可以為該地區(qū)滑坡地質(zhì)災(zāi)害防治提供參考依據(jù)，完成重點(diǎn)地段地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃評(píng)價(jià)提供理論支撐。

1 滑坡類(lèi)型及分布

滑坡是研究區(qū)分布最廣、數(shù)量最多的地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型，在2013年開(kāi)展的“寧夏回族自治區(qū)涇源縣地質(zhì)災(zāi)害詳查”中涇河源區(qū)確定滑坡及不穩(wěn)定斜坡106處，在新一輪圖幅調(diào)查開(kāi)展“涇河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)”確定滑坡及隱患點(diǎn)共218處，受2013年強(qiáng)降雨影響和人類(lèi)工程擾動(dòng)作用，新增滑坡及隱患點(diǎn)112處。按照原始斜坡地層組合關(guān)系和形成機(jī)理可將涇河源區(qū)滑坡分為4類(lèi)：①紅層軟巖滑坡；②斷層影響型滑坡；③堆積層滑坡；④黃土型滑坡。

將這些滑坡按地貌—地質(zhì)—人類(lèi)工程活動(dòng)環(huán)境影響分為4個(gè)區(qū)。包括：①主要分布在軟弱易滑的古近系清水營(yíng)(Eq)、寺口子組(Es)砂巖、泥巖互層和白堊系(K)泥灰?guī)r、泥巖互層等紅色地層區(qū)，主要沿著涇源斷陷帶呈NNW～NNE展布；②主要分布在斷裂帶附近，在六盤(pán)山東麓逆沖斷裂帶及小關(guān)山斷裂帶兩側(cè)呈線性帶狀展布，坡度在大于25°陡坡上的中大型滑坡；③主要發(fā)生在受擠壓型構(gòu)造影響，經(jīng)流水侵蝕兼具紅層狹長(zhǎng)的涇源縣城—六盤(pán)山鎮(zhèn)剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)及局部夾侵蝕堆積而成的沖積河流階地區(qū)域，坡度在5°～25°斜坡上的中小型滑坡；④因穿越陡坡大于35°的公路建設(shè)導(dǎo)致的坡體失穩(wěn)。

2 滑坡發(fā)育影響因素分析

依據(jù)對(duì)各類(lèi)型滑坡成因的剖析，研究區(qū)內(nèi)滑坡分布是各孕災(zāi)致災(zāi)因素相互耦合作用結(jié)果。歸納起來(lái)，滑坡發(fā)育分布的主要孕災(zāi)因素包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造；致災(zāi)因素包括氣象水文及人類(lèi)工程活動(dòng)[16～19]。

2.1 地形地貌

地形地貌是崩塌、滑坡、不穩(wěn)定斜坡以及泥石流等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害類(lèi)型和規(guī)模的主控因素，為地質(zhì)災(zāi)害提供能量和活動(dòng)場(chǎng)所[20]。研究區(qū)位于我國(guó)地質(zhì)地貌南北向分界線、第一梯級(jí)向第二梯級(jí)的轉(zhuǎn)折過(guò)渡地帶，跨地臺(tái)與地槽區(qū)。東面是鄂爾多斯斷塊，西北為阿拉善斷塊，西南系青藏?cái)鄩K及祁連地槽褶皺系。新生代時(shí)期，北部受華北應(yīng)力場(chǎng)的影響，南部受青藏應(yīng)力場(chǎng)的影響，使該區(qū)域具有擠壓型弧形地貌格局。再者該區(qū)西部即六盤(pán)山基巖山區(qū)(大關(guān)山)為中更新世以來(lái)在擠壓或剪切擠壓型斷裂構(gòu)造作用下，后經(jīng)流水侵蝕的泥質(zhì)碎屑巖巖組中山區(qū)地貌類(lèi)型；中部為上新世末—更新世初以來(lái)受擠壓型構(gòu)造影響，經(jīng)流水侵蝕兼具紅層狹長(zhǎng)的涇源縣城—六盤(pán)山鎮(zhèn)剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)地貌，局部夾侵蝕堆積而成的沖積河流階地地貌；東部即小關(guān)山為前第三紀(jì)以來(lái)在擠壓和剪切擠壓型斷裂構(gòu)造共同作用下形成的軟硬相間的碎屑巖低山區(qū)地貌類(lèi)型。

這種特殊的大地構(gòu)造位置或特定的地質(zhì)構(gòu)造背景以及獨(dú)有的新生代應(yīng)力狀態(tài)，深刻地影響著該區(qū)地貌的形成與發(fā)展，決定了區(qū)域地貌的基本特征。野外實(shí)地調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析表明，滑坡主要發(fā)育在剝蝕構(gòu)造丘陵區(qū)及低山區(qū)地貌，沿地貌邊界帶密集分布發(fā)育，尤其是沿?cái)鄬映示€狀展布。

2.2 地層巖性

通過(guò)研究區(qū)典型滑坡鉆孔巖芯的測(cè)試分析、野外滑坡滑動(dòng)面的調(diào)查，認(rèn)為研究區(qū)中大型滑坡主要滑動(dòng)地層為古近系紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等軟巖及白堊系乃家河組的蘭灰色泥巖。不同巖土體具有不同的力學(xué)性質(zhì)、不同的巖性組合及斜坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型具有不同的穩(wěn)定性，其發(fā)育的滑坡類(lèi)型不同[21]。研究區(qū)的巖性組合大致有以下幾點(diǎn)：①層狀含軟弱層碎屑巖是淺層滑坡主要控滑面，主要發(fā)育紅層軟巖滑坡；②軟弱層狀碎屑巖組是深層滑坡主要控滑面，多發(fā)育紅層軟巖滑坡和斷層影響型滑坡；③弱濕陷性黃土是研究區(qū)黃土層內(nèi)滑坡和黃土基巖滑坡的主要易滑土體；④軟硬相間的厚層狀碎屑巖巖組沿?cái)嗔褞Х植?，多發(fā)育斷層影響型滑坡，也是研究區(qū)主要易崩巖體；⑤第四系松散粘砂-礫石層為堆積層滑坡的易滑巖組，也是泥石流主要固體物質(zhì)來(lái)源。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

地質(zhì)構(gòu)造條件對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)育分布有重要的影響，主要包括構(gòu)造格局、新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、斷裂等方面對(duì)滑坡的控制作用。斷裂使巖體破碎，并為地下水滲流創(chuàng)造了條件，常?？刂浦隆⒈浪陌l(fā)育地帶的延伸方向、發(fā)育規(guī)模及分布密度[22]。研究區(qū)受NNW—近SN向構(gòu)造控制，從西部到東部依次形成了六盤(pán)山背斜、六盤(pán)山東麓斷裂、涇源斷陷向斜、小關(guān)山斷裂、崆峒山背斜大地構(gòu)造格局。

六盤(pán)山主體是一個(gè)斷坡型背斜構(gòu)造，由于斷裂的擠壓逆沖活動(dòng)，在六盤(pán)山東麓山前形成了擠壓向斜盆地。盆地主體第三系地層發(fā)生了明顯的擠壓褶皺變形。六盤(pán)山東麓斷裂主斷層控制了山前第三系盆地的邊界，上盤(pán)下白堊統(tǒng)地層逆沖壓覆于下盤(pán)始新統(tǒng)寺口子組(Es)紅層之上，斷裂逆沖作用使這兩套地層卷入擠壓變形?？拷鼣鄬痈浇鶐r強(qiáng)烈破碎，斷層附近下盤(pán)第三系地層局部發(fā)生倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。斷裂上盤(pán)白堊系地層的變形隨著遠(yuǎn)離斷層而逐漸減弱，整體呈現(xiàn)出不對(duì)稱的歪斜背斜褶皺?；鶐r地層記錄了斷裂帶構(gòu)造發(fā)育歷史中長(zhǎng)期的構(gòu)造變形，而斷裂的最新活動(dòng)已經(jīng)擴(kuò)展至主斷裂下盤(pán)的第四系之中。小關(guān)山斷裂大部分從下白堊統(tǒng)馬東山組中穿過(guò)，在海子口至蒿店一段，控制著白堊系和第三系的邊界，多處可見(jiàn)馬東山組逆沖壓覆于第三系紅層之上，斷裂上盤(pán)背斜褶皺的核部有古老的奧陶系灰?guī)r出露，斷裂上盤(pán)構(gòu)成一個(gè)斷坡型背斜構(gòu)造。由于區(qū)內(nèi)褶皺、斷裂構(gòu)造極為發(fā)育，各種構(gòu)造形成的裂隙、孔隙成為巖石風(fēng)化通道，致使多數(shù)巖體破碎、松動(dòng)，并且在多因素耦合作用下易發(fā)生滑坡破壞，尤其在區(qū)域性大斷裂的位置，其特征表現(xiàn)更為強(qiáng)烈(圖1)。

涇河源區(qū)滑坡災(zāi)害一般沿地貌邊界帶密集分布發(fā)育，尤其是沿?cái)嗔殉示€狀展布，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造不僅控制著區(qū)域地層的展布，也控制著區(qū)域滑坡的發(fā)育，不同斷裂也凸顯出一定的差異性。

2.4 氣象水文

涇河源區(qū)地處寧南六盤(pán)山山區(qū)，屬于多雨地區(qū)，多年平均降雨量525.4 mm，年最大降雨量684 mm。該區(qū)滑坡災(zāi)害多集中在6～9月份，在其余月份也有發(fā)生，雨水的滯后時(shí)間長(zhǎng)，特別在黃土砂礫石混合巖組中表現(xiàn)最為明顯。2013年7月涇源縣境內(nèi)發(fā)生強(qiáng)降雨，引發(fā)了較多新的滑坡、崩塌，而在2014年9月底連續(xù)的降雨使調(diào)查區(qū)滑坡集中發(fā)生，主要沿S101省道及人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)烈區(qū)，大部分發(fā)生在軟弱紅層區(qū)域。大氣降水入滲到斜坡巖土體后，可以使組成斜坡的巖土體受到浸潤(rùn)而軟化，其抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度下降，下滑阻力減少，則斜坡的穩(wěn)定性隨之下降。整體上滑坡災(zāi)害的產(chǎn)生表現(xiàn)為“雨水同期性、同時(shí)又有滯后效應(yīng)”的特點(diǎn)。

研究區(qū)地下水分布具有以下3個(gè)特點(diǎn)：(1)沿地層分界區(qū)域分布，該類(lèi)地下水出露點(diǎn)主要沿巖層分界面滲出而形成下降泉水，流量較大，滲出帶主要為含泥巖、粉砂質(zhì)泥巖地層，在降雨時(shí)沿節(jié)理裂隙面滲入巖層到達(dá)該類(lèi)巖層后形成軟弱帶，成為隔水層；另一方面原因是地層分界點(diǎn)往往是應(yīng)力集中的部位，裂隙常較發(fā)育，巖層透水性較好。(2)沿?cái)嗔褬?gòu)造帶分布，主要原因是受六盤(pán)山東麓斷裂的影響，伴生次級(jí)斷裂、褶皺，使古近系與下白堊系以斷層接觸，下盤(pán)古近系泥巖阻止了上盤(pán)白堊系地層含水層中地下水的徑流，造成斷裂帶附近局部地段富水，該類(lèi)型下降泉主要呈線、面狀分布，個(gè)別可見(jiàn)呈串珠狀分布，散流成面而后匯集于一點(diǎn)。(3)沿松散堆積物與強(qiáng)風(fēng)化軟弱基巖接觸面分布，在研究區(qū)近代河流、溝谷以及河漫灘地帶，在古近系基巖上部覆蓋一層砂礫石層或者是碎石土層，這些第四紀(jì)堆積層極易富水，而古近系砂巖地層極易形成阻水層，故而在接觸面形成泉水滲出，再者，古近系泥巖、砂巖互層，形成軟硬相間結(jié)構(gòu)面，由于泥巖地層透水性好，成為地下水的潛流帶，構(gòu)成易滑結(jié)構(gòu)面。

2.5 人類(lèi)工程活動(dòng)

研究區(qū)總體屬中山—低山丘陵峽谷地貌區(qū)，受地形地貌條件制約，人類(lèi)工程活動(dòng)如城鄉(xiāng)建設(shè)、道路修建等活動(dòng)頻繁，對(duì)斜坡進(jìn)行大挖大填、人工切坡等，人工切坡對(duì)斜坡的主要影響為改變斜坡形態(tài)，使斜坡坡腳臨空面增大，斜坡的應(yīng)力平衡狀態(tài)受到破壞，極易變形失穩(wěn)轉(zhuǎn)化為崩塌或滑坡災(zāi)害。如位于S101省道沿線小型滑坡群，涇(涇源縣)隆(隆德縣)公路沿線的崩滑群，福銀高速橫穿研究區(qū)小關(guān)山斷裂帶，發(fā)育許多斷裂影響型的滑坡崩塌隱患點(diǎn)。此外，研究區(qū)受地形地貌條件制約，丘陵緩坡地段部分和黃土梁茆區(qū)為旱作耕地，旱作耕地的種植和開(kāi)發(fā)加劇了水土流失，特別是紅層強(qiáng)風(fēng)化軟巖斜坡體，同時(shí)使斜坡地表的降水入滲量增大，容易引發(fā)斜坡失穩(wěn)，也為泥石流災(zāi)害的發(fā)生提供了豐富的物源。在扶貧城鄉(xiāng)一體化建設(shè)進(jìn)程中，切坡往往使斜坡中上部坡度較緩、前部較陡，剖面形態(tài)多為凸形坡，易發(fā)生小型滑坡群。

3 不同類(lèi)型滑坡的變形機(jī)理分析

3.1 紅層軟巖滑坡

涇河源區(qū)廣泛分布古近系(E)和白堊系(K)紅色、淺紅色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖地層，44%的滑坡都發(fā)生于該地層中，其根本原因在于古近系紅層為半成巖狀，成巖性差，強(qiáng)度低，具膨脹性，遇水易軟化；而白堊系泥巖、泥灰?guī)r風(fēng)化破碎，坡腳處在雨水的浸泡軟化作用中，滑坡易沿此面發(fā)生滑動(dòng)，表層雨水后崩解產(chǎn)生“剝皮”現(xiàn)象，逐漸使坡體重力卸荷，相對(duì)于泥巖來(lái)說(shuō)泥灰?guī)r巖性較硬，成為隔水層，這些為中大型滑坡的形成提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)地殼強(qiáng)烈抬升，溝谷下切，側(cè)向卸荷作用使巖體強(qiáng)度進(jìn)一步降低、地震、降雨、凍融等不利因素的影響，最終導(dǎo)致滑坡的形成。該類(lèi)型滑坡的形成和變形機(jī)理可以歸納為：原始地貌→臨空面增大→坡體卸荷松弛→巖土強(qiáng)度降低→雨水和地下水的雙重作用→巖土強(qiáng)度進(jìn)一步降低→地震或降雨作用→坡體整體滑移(圖2)。此外，李保雄等[14]認(rèn)為紅層軟巖滑坡變形機(jī)制與均質(zhì)體滑坡既有相似性，又有相異性，滑坡一般經(jīng)歷蠕動(dòng)變形、滑動(dòng)、失穩(wěn)劇滑和固結(jié)壓密4個(gè)階段(圖3)。

圖2 紅層軟巖滑坡變形破壞過(guò)程Fig.2 The deformation and failure process of landslide with red bed soft rock

圖3 香水鎮(zhèn)白馬泉紅層軟巖滑坡變形過(guò)程分區(qū)Fig.3 Zoning map of landslide with red bed soft rock during the deformation and failure process in Xiangshui town

3.2 斷層影響型滑坡

受斷層特別是壓性斷裂影響，造成邊坡失穩(wěn)而形成的基巖滑坡在工程中的接觸逐漸增多。壓性斷層除直接作為控制邊坡變形及破壞形式的主控軟弱邊界，還在其影響帶范圍內(nèi)巖體中產(chǎn)生大量的次級(jí)結(jié)構(gòu)面，造成巖體力學(xué)性質(zhì)的惡化，降低坡體的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成邊坡的失穩(wěn)，形成基巖或斷層破碎帶滑坡，如六盤(pán)山鎮(zhèn)李家村頓家川滑坡(圖4)，斷層影響型滑坡破壞機(jī)理大致分為4個(gè)過(guò)程(圖5)。

圖4 六盤(pán)山鎮(zhèn)頓家川斷層影響型滑坡分區(qū)圖Fig.4 landslide zoning map affected by the fault of Dunjiachuan in Liupanshan town

圖5 斷層影響型滑坡變形破壞過(guò)程Fig.5 Deformation and failure process of landslide affected by fault

第一階段：斷層產(chǎn)生，白堊系六盤(pán)山群(Kh)粉砂質(zhì)泥巖，逆沖于古近系清水營(yíng)組(Eq)泥巖為主的沉積巖之上，導(dǎo)致巖體破碎，易于風(fēng)化、剝落和滑塌。其中斷裂帶下盤(pán)的斷層結(jié)構(gòu)面是最初坡體滑塌的控制結(jié)構(gòu)面，加速了坡體臨空高度的增加和斷層上盤(pán)白堊系地層的出露，即“碎裂效應(yīng)”。第二階段：在山體剝蝕后退過(guò)程中，臨空面增高，坡體卸荷荷載增大，卸荷裂隙逐漸貫通，不穩(wěn)定塊體形成，其中傾向坡外膠結(jié)較差的層面為不穩(wěn)定塊體的形成提供了便利條件。第三階段：在地震、暴雨的激發(fā)作用下，不穩(wěn)定塊體失穩(wěn)，滑坡形成，順坡堆積于坡表，因滑床物質(zhì)運(yùn)動(dòng)機(jī)制的差異，使滑床分成Ⅰ、Ⅱ兩部分。第Ⅰ部分，以順著卸荷裂隙剪切滑動(dòng)為主，伴有滑距較大，后壁可見(jiàn)擦痕或鏡面特征明顯；第Ⅱ部分，坡表崩滑堆積層夾雜強(qiáng)風(fēng)化泥巖以推移式滑動(dòng)為主，表現(xiàn)為蠕滑變形或局部滑動(dòng)，滑距小。第四階段：在重力、坡面水流、以及沖溝徑流的作用下，滑坡體部分物質(zhì)被沖蝕，逐漸形成現(xiàn)有滑坡微地貌，表現(xiàn)為“碎化沖蝕效應(yīng)”。

3.3 堆積層滑坡

指發(fā)育于斜坡中下部一帶第四系松散混雜堆積物之中的滑坡，主要發(fā)育于涇河源基巖山調(diào)查區(qū)河谷或溝谷兩側(cè)谷坡地帶，以中、小型滑坡為主，主要分為殘坡積層滑坡、殘坡積層—基巖滑坡。殘坡積層滑坡是涇河源區(qū)基巖山區(qū)分布最為普遍的滑坡類(lèi)型，其物質(zhì)源于山區(qū)基巖表層廣泛堆積了巖體風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)和堆積形成的殘坡積松散層；殘坡積層—基巖滑坡指由上覆殘坡積層與下伏紅色或蘭灰色軟巖組成的斜坡沿層位接觸部位發(fā)生剪切滑移的滑坡，其中上覆殘坡積層包括粉質(zhì)粘土層、碎石土層等。

堆積層滑坡形成機(jī)理上多為山坡或者溝谷類(lèi)的凸凹斜坡在日積月累的風(fēng)化及剝離搬運(yùn)過(guò)程中緩變而來(lái)，大都在坡體表面、山腳、坡腳下堆積，形成暫時(shí)或永久平衡?；露逊e物往往由于重力效應(yīng)上層礫石含量較少而向下逐漸增多，在相對(duì)分界的薄弱地帶被降雨下滲和地面人類(lèi)灌溉下滲透水共同作用形成滑動(dòng)帶，地下水滲透紊流逐漸卸下并帶走相對(duì)輕的細(xì)粒的砂土顆粒而留下較粗的礫石顆粒，滑動(dòng)面附近的土體組織結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被降低，整個(gè)滑動(dòng)面的阻滑力減小，形成滑坡逐漸失穩(wěn)下滑，即“承軸效應(yīng)”。此外，人類(lèi)活動(dòng)是加劇該類(lèi)滑坡失穩(wěn)的一個(gè)重要因素，包括工程增負(fù)及土地耕種灌溉等，主要因?yàn)樵龃罅嘶瑒?dòng)力或者減小了阻滑力從而導(dǎo)致平衡被打破，破壞滑坡的穩(wěn)定或者增大其失穩(wěn)程度(圖6)。

圖6 堆積層滑坡變形機(jī)理模式Fig.6 The deformation mechanism and mode of accumulation landslide

其發(fā)育模式按照孕災(zāi)背景條件該滑坡形成的過(guò)程可分為兩種類(lèi)型: ①局部滑塌引發(fā)后續(xù)大規(guī)?；瑒?dòng)；②斜坡因后緣裂縫突然大規(guī)?；瑒?dòng)。第一種滑動(dòng)類(lèi)型發(fā)育過(guò)程為原始斜坡上的堆積物在前緣發(fā)生局部滑塌并向坡體后緣增生發(fā)展(圖7)，在后期影響因素的加劇作用下引發(fā)大規(guī)?；瑒?dòng)，此種滑坡多發(fā)生在控滑面為土巖接觸面的類(lèi)型中。而第二種類(lèi)型滑動(dòng)(圖8)，斜坡后緣發(fā)育即寬且長(zhǎng)的變形裂縫，在降雨、震動(dòng)或開(kāi)挖坡腳的工程活動(dòng)擾動(dòng)下，在某時(shí)期發(fā)生突然的、快速的、大規(guī)模的滑動(dòng)，該種滑坡發(fā)生的滑面有時(shí)為土巖接觸面，有時(shí)為巖石風(fēng)化差異面。

圖7 堆積層滑坡局部滑動(dòng)引發(fā)變形破壞模式 Fig.7 The deformation and failure mode about the local deformation of accumulation landslide

3.4 黃土型滑坡

組成黃土丘陵區(qū)斜坡的第四系黃土、古近系、白堊系泥質(zhì)巖由于巖土體物理力學(xué)性質(zhì)較差，抗剪強(qiáng)度低，且水敏感性強(qiáng)，遇水軟化，強(qiáng)度進(jìn)一步降低，均為研究區(qū)的主要易滑地層。

地下水作用是黃土基巖滑坡的重要引發(fā)因素。斜坡上部黃土的滲透性較好，且垂直滲透系數(shù)大于水平滲透系數(shù)。同時(shí)，黃土中垂直節(jié)理和落水洞發(fā)育，是大氣降水入滲的快捷通道；下部泥巖的滲透性差，為隔水層。此類(lèi)坡體結(jié)構(gòu)更加有利于大氣降水的入滲，連陰雨沿孔隙長(zhǎng)期緩慢入滲，暴雨則沿落水洞大量快速“灌入”坡體深部。入滲水體長(zhǎng)期儲(chǔ)存于黃土層中并不斷向下入滲，在黃土—泥巖接觸面的低洼部位易匯集形成地下水，并沿接觸面向下游滲流，常有泉水出露。入滲水體使黃土底部接觸面一帶的巖土長(zhǎng)期處于過(guò)濕軟塑—飽和狀態(tài)，強(qiáng)度軟化弱化，成為滑坡發(fā)育的有利軟弱結(jié)構(gòu)面。雨季隨著入滲補(bǔ)給量的增大，地下水位上升，含水軟化范圍擴(kuò)大，同時(shí)產(chǎn)生一定的孔隙水壓力和動(dòng)水壓力，促發(fā)滑坡發(fā)生，即“泥化剝蝕效應(yīng)”(圖9)。

圖9 黃土—泥巖接觸面滑坡變形破壞機(jī)理模式圖Fig.9 The deformation and failure mechanism of landslide about loess-mudstone contact surface

另外，地震、凍融和人工開(kāi)挖也可能引發(fā)和加劇黃土—泥巖接觸面滑坡。研究區(qū)內(nèi)多以發(fā)生滑壁小、滑體厚、滑距短、形態(tài)多呈矩形狀多期次型黃土—泥巖滑坡；而單期次型滑坡一般滑壁大、滑體薄、滑距長(zhǎng)、形態(tài)多呈舌形狀、常堵塞溝道；老滑坡一般后緣落水洞發(fā)育，后壁和側(cè)壁明顯，中部凸出，有大型落水洞發(fā)育，前緣沖刷臨空垮塌；新滑坡后壁特征不明顯，側(cè)壁明顯，前緣臨空，滑體坑穴、落水洞發(fā)育，坡面沖刷嚴(yán)重。

4 結(jié)語(yǔ)

研究歸納六盤(pán)山東麓斷裂帶涇河源區(qū)4類(lèi)滑坡類(lèi)型，其相應(yīng)的變形機(jī)理各不相同。紅層軟巖滑坡主要發(fā)育在軟弱的紫紅色泥巖巖組內(nèi)，變形破壞主要表現(xiàn)為“剝皮效應(yīng)”；而斷層影響型滑坡在區(qū)域活動(dòng)斷裂帶及相互交織的次級(jí)小斷裂周邊滑坡集中發(fā)育，前期的致災(zāi)機(jī)理主要為“碎裂效應(yīng)”，而后期則為“碎化沖蝕效應(yīng)”；堆積層滑坡主要在斷層破碎帶內(nèi)，河谷階地砂礫層中及在地貌分區(qū)邊界或轉(zhuǎn)換地帶內(nèi)集中分布，以“承軸效應(yīng)”致災(zāi)機(jī)理為主；黃土型滑坡廣泛分布在上覆粉砂質(zhì)粘土地層區(qū)域內(nèi)，斜坡以“泥化剝蝕效應(yīng)”產(chǎn)生局部或整體性破壞。

從變形破壞形式講，在影響涇河源區(qū)斜坡穩(wěn)定性的各種因素中，要么通過(guò)改變其應(yīng)力，要么降低其強(qiáng)度，打破了二者的平衡即發(fā)生破壞。改變斜坡應(yīng)力的因素包括地質(zhì)構(gòu)造孕震條件、工程卸載與加載等產(chǎn)生 附加荷載的因素；降低強(qiáng)度的因素包括降雨、凍融、地下水滲流等促使地下水位升高的因素，實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)滑坡的形成往往是多因素的耦合效應(yīng)。

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Study on types and deformation mechanism of landslide in the fault zone of eastern Liupanshan:Taking source district of Jinghe river as an example

WANG Gaofeng1， WANG Aijun1， CHEN Zongliang1， YAO Yahui1, LI Yongbo2

(1.CenterforHydrogeologyandEnvironmentalGeologySurvey，ChinaGeologySurvey，Baoding，Hebei071051，China；2.ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China)

The stratigraphic in the eastern Liupanshan is special and the structure like the fault and fold is developed. There are many bad geological disasters such as landslide and hidden danger disaster. Special geographical, structural locations and potential seismogenic background make the area have the possibility of large landslide. Based on the new round of map investigation and evaluation with special subject research of geological hazards in the eastern Liupanshan, large amounts of data were obtained in the fault zone of source district Jing River. Through statistical analysis, geological environmental conditions and landslide characteristics in the fault zone of eastern Liupanshan were analyzed. The landslides in the study area were classified into the red bed soft rock landslide, the fault impacted type, accumulation landslide and loess landslide .The formation mechanism of the landslide were also discussed and analyzed. It provide an important theoretical basis for the evaluation of geological hazard risk zoning, the comprehensive prevention and control countermeasures of geological hazards.

the fault zone of eastern Liupanshan; the source district of Jinghe river; mechanism of landslide

10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2017.02.16

2016-10-08;

2017-01-05

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目“涇河流域地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評(píng)價(jià)”(12120113008700)

王高峰(1984-),男，碩士,工程師,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查及GIS研究。E-mail：wgf_cgcs303@163.com

王愛(ài)軍(1963-),男，教授級(jí)高工,主要從事地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查、監(jiān)測(cè)預(yù)警研究。E-mail:ffswaijun@163.com

P642.22

A

1000-3665(2017)02-0102-08