羅雲(yún)豐， 魏良帥

(中國地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所，四川 成都 611734)

0 引言

牽引式滑坡往往是滑坡前緣由于侵蝕或人工削坡，造成坡面變陡以致失穩(wěn)，在后緣引起裂縫，隨著變形的發(fā)展，后緣以后的斜坡體也產(chǎn)生變形失穩(wěn)，出現(xiàn)新的滑動，從而導(dǎo)致滑坡體向后向上發(fā)展，最終形成一個面積較大且相對穩(wěn)定的坡面[1-3]。牽引式滑坡一般發(fā)生在斷裂帶、堆積層、風(fēng)化帶及巖土體的軟弱夾層所組成的斜坡地帶，自下而上發(fā)展，規(guī)模不斷擴(kuò)大。影響牽引式滑坡的主要因素有地層巖性、微地貌特征、氣象與水文條件以及人類工程活動等[4]。

張俊瑞[5]以一典型的牽引式滑坡為例，在對其地質(zhì)環(huán)境特征進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查后,分析了其出現(xiàn)滑動的原因及影響因素；宋東日等[6]認(rèn)為牽引式滑坡一般有著獨特的工程與坡體的位置組合關(guān)系、地層條件、空間和時間特征，這4個因素對牽引式滑坡的早期識別和規(guī)模預(yù)測可以起到很好的指示性作用；周躍峰等[7]通過離心模型試驗與應(yīng)力路徑試驗相結(jié)合的手段，分析了地下水位抬升條件下牽引式滑坡的變形破壞過程；丁秀麗等[8]、唐曉松等[9]采用數(shù)值模擬手段研究了庫水位變化對庫岸邊坡穩(wěn)定性的影響。

甲熱滑坡位于四川省甘孜藏族自治州色達(dá)縣甲學(xué)鄉(xiāng)，地理坐標(biāo)31°54′45.3″N，100°50′11.6″E。甲熱滑坡位于色達(dá)縣甲學(xué)鄉(xiāng)二加其村，地處色曲河左岸構(gòu)造侵蝕高山區(qū)，位于角科溝左岸，地形相對高差大，前緣切割強(qiáng)烈?；虑熬壐叱?395 m，后緣高程3490 m，相對高差95 m，平均坡度約35°?；麦w主要由碎石土組成，碎石含量約38%?；麻L約195 m，寬約280 m，平均厚約15 m，滑坡體總方量約60萬m3，屬中型滑坡?；驴傮w呈圈椅狀，主滑方向240°。坡體左側(cè)局部基巖出露，巖性為三疊系上統(tǒng)侏倭組變質(zhì)砂巖、板巖互層。

1 滑坡工程地質(zhì)條件

甲熱滑坡位于甘孜州色達(dá)縣甲學(xué)鄉(xiāng)，色達(dá)縣境地處巴顏喀拉山的南麓，主要山脈河流呈北北西—南南東方向展布，西南部的牟尼芒起山為主體山脈，自北北西向南南東綿延展布，是泥曲與色曲的分水嶺，研究區(qū)屬于縣域東南部揚(yáng)各-色爾壩-歌樂沱-線以北與壤塘縣交界地區(qū)，屬構(gòu)造侵蝕高山地貌，滑坡工程地質(zhì)平面圖見圖1。

滑坡體附近出露的地層情況比較單一，主要為第四系松散堆積層(Q)及中生界三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)地層，甲熱滑坡基巖巖性主要為灰白色薄-中層狀石英砂巖與絹云母板巖互層，巖層產(chǎn)狀約210°∠70°，滑坡工程地質(zhì)剖面圖見圖2。

色達(dá)縣境內(nèi)的大地構(gòu)造屬昆侖—秦嶺地槽褶皺區(qū)，松潘-甘孜地槽褶皺系，甘孜-雅江冒地槽褶皺帶的東北部。褶皺和段層較發(fā)育，主要構(gòu)造線呈北西—南東方向延展，甲熱滑坡研究區(qū)構(gòu)造單一，未見明顯斷裂通過。

甲熱滑坡中部為二加其村農(nóng)戶聚集點，見圖3，一旦發(fā)生滑動，將直接威脅41戶160人的生命財產(chǎn)安全。此外，由于滑坡所處的角科溝，溝道狹窄，呈V字形，常年流水，一旦發(fā)生局部或整體滑動，將堵塞溝道，形成堰塞湖，潰壩后影響溝下游農(nóng)戶的生命財產(chǎn)安全及國道G317線的暢通。

2 滑坡基本特征及成因機(jī)制

2.1 滑坡基本特征

甲熱滑坡區(qū)屬構(gòu)造剝蝕高山斜坡地形，滑坡平面上呈圈椅狀，剖面呈折線形，呈上陡，中間緩，下陡形態(tài)地形坡度33°～42°。

滑體呈舌狀，前緣厚，后緣較薄?；虑熬壐叱?395 m，后緣高程3490 m，相對高差95 m，平均坡度約35°，主滑方向240°，見圖4?；滦遍L約195 m，寬200～280 m，平均厚約15 m，滑坡體總方量約60×104m3，屬中型土質(zhì)滑坡?；麦w主要由碎石土組成，碎石含量約38%。

該滑坡的邊界特征較明顯，后緣為居民區(qū)后部陡緩交接處，前緣至角科溝，左側(cè)以基巖為界，基巖區(qū)域未發(fā)生明顯變形，右側(cè)以地形小山梁轉(zhuǎn)向處為界。

2.2 滑坡變形特征

圖3 甲熱滑坡全貌

圖4 甲熱滑坡前緣邊界

根據(jù)調(diào)查，受斜坡“陡坡-平臺-陡坡”地形控制，變形跡象可分為中前部強(qiáng)變形區(qū)、后緣弱變形區(qū)。

中前部強(qiáng)變形區(qū)，主要表現(xiàn)在滑坡前緣的第一級臺地底部，強(qiáng)變形區(qū)的縱長約有120 m，寬達(dá)200 m，面積共約24000 m2，潛在滑體平均厚度約為15 m。目前，滑坡中前部產(chǎn)生明顯的變形破壞現(xiàn)象，坡體產(chǎn)生大量裂縫，其中長大裂縫發(fā)育4條，其基本特征見表1。

表1 滑坡體裂縫分布特征

滑坡后部弱變形區(qū)，主要分布在后緣居民區(qū)的局部耕地，縱長80 m，寬約150 m，面積約12000 m2，潛在滑體平均厚度約10 m。弱變形區(qū)后緣局部產(chǎn)生小規(guī)模溜滑破壞，地面上出現(xiàn)多條延伸0.3～1.2 m拉裂縫、斷續(xù)發(fā)育，張開無充填，雨水極易滲入。

2.3 滑坡變形破壞機(jī)制

組成甲熱滑坡的斜坡主體是下伏基巖地層，巖石地層的出現(xiàn)與地質(zhì)構(gòu)造等關(guān)系極大，而在自然條件下，斜坡自身重力作用的結(jié)果使其結(jié)構(gòu)一般處于相對平衡狀態(tài)，如果外部的動力條件發(fā)生改變，將打破其平衡空間，新的平衡狀態(tài)急需建立。甲熱滑坡受暴雨的浸潤作用，斜坡巖土體及堆積物的平衡狀態(tài)被打破，在斜坡土體沿崩坡積與基巖接觸部位首先發(fā)生變形，產(chǎn)生局部的橫向拉裂縫，下部斜坡體進(jìn)一步發(fā)生位移，牽引上部斜坡體繼續(xù)產(chǎn)生變形，最后沿基覆界面形成貫通的滑動帶，發(fā)生滑坡?？傮w上該滑坡為牽引式滑坡。

3 甲熱滑坡穩(wěn)定性三維數(shù)值模擬研究

3.1 模型的構(gòu)建及計算參數(shù)的選取

3.1.1 模型的構(gòu)建

模型為三維地質(zhì)模型，X軸長302 m，Y軸長224 m，模型左右范圍為滑坡左右兩側(cè)邊界，前后范圍為滑坡底部及后緣部分；Z軸向上從高程3380～3530 m。

該模型在兩邊的X方向和前后的Y方向上施加了水平方向約束，在底面Z方向上施加了垂直方向的約束，地表面自由?；谏鲜鲈瓌t建立了甲熱滑坡FLAC3D三維數(shù)值模擬計算模型(見圖5)。

圖5 甲熱滑坡FLAC3D計算模型

3.1.2 參數(shù)的選取(參見表2)

表2 甲熱滑坡巖土體參數(shù)取值

3.2 計算結(jié)果分析

3.2.1 應(yīng)力場分析

在天然工況下，模型計算收斂后，邊坡最大主應(yīng)力的分布較為均勻，主要受重力場控制。最大應(yīng)力大小與地層埋深成正比，局部巖性應(yīng)力較低。沒有產(chǎn)生拉應(yīng)力的現(xiàn)象，甲熱滑坡的坡腳，部分由于公路施工開挖，形成了較陡的斜坡，應(yīng)力相對較為集中，見圖6。

最小主應(yīng)力的分布特征跟不同埋深的巖體重力場投影在水平方向上的分力有直接關(guān)系，另外甲熱滑坡表面坡體碎塊石分布范圍較廣，特別是滑坡體中上部分(見圖7紅色部分)，坡表在水平方向上有拉應(yīng)力出現(xiàn)。拉應(yīng)力的出現(xiàn)也直接導(dǎo)致滑坡體在暴雨工況下可能會產(chǎn)生沿坡體橫向上的拉裂縫。

圖6 最大主應(yīng)力分布特征

圖7 最小主應(yīng)力分布特征

圖8為滑坡在天然狀態(tài)下的主應(yīng)力矢量圖，可以看出滑坡體內(nèi)部以壓應(yīng)力為主(圖中藍(lán)色部分)，矢量方向主要表現(xiàn)為豎直向下；拉應(yīng)力主要分布在滑坡表面部分區(qū)域(圖中紅色部分)，矢量方向主要表現(xiàn)為沿斜坡平行向下。

圖8 主應(yīng)力矢量圖

3.2.2 天然狀態(tài)下滑坡變形特性分析

圖9、10分別表示的天然狀態(tài)下滑坡總位移及X=100 m處剖面上總位移云圖。從總位移云圖可看出，變形主要集中在滑坡南側(cè)頂部以及中部地形突起的部位，從地表向坡內(nèi)，變形的數(shù)值逐步遞減，坡體北東向頂部位移最大，為19.7 cm，中部突出部分變形量值達(dá)18 cm。

圖9 天然狀態(tài)下滑坡總位移圖

圖10 天然狀態(tài)下滑坡X=100 m處剖面總位移圖

通過數(shù)值模擬計算，滑坡首先發(fā)生變形的地方為斜坡土體沿崩坡積與基巖接觸部位。而由于地形緣故，在滑坡南側(cè)中上部突起部位，變形有所集中，隨著變形的不斷發(fā)展，受中上部變形牽引，后緣斜坡體也產(chǎn)生了局部形變，從而導(dǎo)致變形繼續(xù)向上發(fā)展，最終形成一個面積較大且相對穩(wěn)定的滑移面，滑坡發(fā)生，這也符合之前滑坡的變形破壞機(jī)制分析結(jié)果。

4 結(jié)論

(1)甲熱滑坡位于甘孜州色達(dá)縣甲學(xué)鄉(xiāng)，屬構(gòu)造侵蝕高山地貌。甲熱滑坡屬于牽引式滑坡。

(2)滑坡主要出露地層為第四系松散堆積層(Q)及中生界三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)地層，甲熱滑坡基巖巖性主要為灰白色薄-中層狀石英砂巖與絹云母板巖互層，巖層產(chǎn)狀約210°∠70°。

(3)甲熱滑坡受暴雨的浸潤作用，斜坡巖土體及堆積物的平衡狀態(tài)被打破，在斜坡斜坡土體沿崩坡積與基巖接觸部位首先發(fā)生變形，產(chǎn)生局部的橫向拉裂縫，下部斜坡體進(jìn)一步發(fā)生位移，牽引上部斜坡體繼續(xù)產(chǎn)生變形，最后沿基覆界面形成貫通的滑動帶，發(fā)生滑坡。

(4)數(shù)值模擬結(jié)果表明滑坡首先發(fā)生變形的地方為斜坡土體沿崩坡積與基巖接觸的斜坡中部，隨著變形的發(fā)展，在滑坡南側(cè)中上部突起部位，變形有所集中，隨著變形的不斷發(fā)展，受中上部變形牽引，后緣斜坡體也產(chǎn)生了局部的形變，從而導(dǎo)致變形繼續(xù)向上發(fā)展，最終形成一個面積較大且相對穩(wěn)定的滑移面，滑坡發(fā)生，這也符合之前滑坡的變形破壞機(jī)制分析結(jié)果。