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        云南彝良兩河鎮(zhèn)坪子滑坡成因及特征分析

        2018-12-13 09:22:46李長才張令澤肖華宗
        水文地質(zhì)工程地質(zhì) 2018年6期
        關(guān)鍵詞:順層堆積體滑體

        張 杰,王 宇,李長才,黃 玉,張令澤,肖華宗

        (1.云南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院(云南省環(huán)境地質(zhì)研究院),云南 昆明 650216;2.云南省地質(zhì)調(diào)查局,云南 昆明 650051;3.云南地礦工程勘察集團公司,云南 昆明 650216)

        2017年8月25日凌晨5時40分左右,云南昭通市彝良縣兩河鎮(zhèn)兩河村坪子組發(fā)生滑坡地質(zhì)災害,滑坡體長約300 m、寬約200 m、厚15~30 m、滑向310°,滑坡方量約120×104m3,滑動距離約80 m,為推移式順層巖質(zhì)滑坡。本次滑坡造成24戶27間民房、1.5 km縣鄉(xiāng)公路及龍洞河橋梁損毀,直接經(jīng)濟損失2 000余萬元,并在龍洞河主河道上游及下游支流梅子壩溝交匯處形成兩個不同庫容的堰塞湖,對下游集鎮(zhèn)居民約2 200余人生命財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅[1]。

        筆者在野外調(diào)查及資料整理過程中發(fā)現(xiàn),該滑坡與昭通鎮(zhèn)雄“1·11”滑坡[2~5]、“1·28”滑坡[6]的成災機理與運動特征截然不同,除了有自身獨特的一面外,還有一些需要進一步深入研究的問題:(1)滑坡發(fā)生過程是一次性完成,還是分兩次或多次完成?(2)滑坡左側(cè)巖質(zhì)陡壁的形成是受何種條件控制?(3)滑坡中下部主滑體并沒有完全解體,為何仍保持著一定結(jié)構(gòu)特征?(4)滑坡堆積過程是一次性完成,還是多次疊加堆積完成?帶著以上問題,筆者現(xiàn)將彝良坪子滑坡成因及運動特征分析如下。

        1 研究區(qū)背景

        該滑坡位于彝良縣兩河鎮(zhèn)坪子組龍洞河、梅子壩溝交匯口處右岸斜坡,屬烏蒙山脈五蓮峰支系,所處區(qū)域山高谷深,溝壑縱橫,峰巒疊嶂。研究區(qū)地勢南高北低,最高點位于滑坡南側(cè)的坪子山峰,海拔1 583 m,最低點位于滑坡前緣龍洞河河床,海拔1 268 m,相對高差315 m,屬于典型的構(gòu)造侵蝕、溶蝕低中山河谷地貌區(qū)(圖1)。

        滑坡區(qū)周邊出露地層主要為中生界的三疊系(T),其巖組主要為薄至中層狀堅硬夾軟弱碎屑巖,自上而下分別為三疊系飛仙關(guān)組(T1f),巖性為細砂巖、泥巖夾泥質(zhì)灰?guī)r;三疊系嘉陵江組(T1j),巖性為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r,具蠕蟲狀構(gòu)造,節(jié)理裂隙較為發(fā)育[7]?;聟^(qū)位于屬走滑型逆斷層的昭通—魯?shù)閿嗔严陆当P、北東向延伸的鐘鳴背斜東翼,受區(qū)域構(gòu)造的影響,滑坡區(qū)左側(cè)多伴生有不同序次和規(guī)模的次一級斷裂。

        圖1 坪子滑坡航拍影像圖Fig.1 Remote sensing image of the landslide

        滑坡區(qū)橫剖面呈馬鞍狀負地形,便于地表水匯集,在滑坡后緣右側(cè)可見地表水沖刷的溝槽,這說明滑坡在啟動之前地表水較為豐富;大氣降水多數(shù)順坡面入滲后轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵聫搅?,地下水除了沿著巖體層理面及節(jié)理裂隙面運移、徑流外,還以微溶蝕裂隙孔隙水的形式在巖體可溶性礦物巖層中賦存,在滑坡中下部的鈣質(zhì)泥砂巖層理面中,伴有溶蝕裂隙、孔隙發(fā)育,但孔小量少,連通性差,透水性弱,在滑坡前緣(坡腳)可見地下水滲出。

        滑坡所在的兩河鎮(zhèn)多年平均降雨983.8 mm,雨量集中于5~10月,占全年降雨87.76%以上。據(jù)兩河鎮(zhèn)氣象站資料,自8月24日凌晨1時至25日凌晨5時滑坡發(fā)生時,累積降雨量達220.6 mm(圖2)。充沛的降水不斷入滲,使斜坡地下水位上升,孔隙水壓力增強,浮托力增大,邊坡變形破壞進一步發(fā)展擴大[8~10],滑坡右側(cè)發(fā)生順層滑移、左側(cè)沿斷層帶發(fā)生側(cè)向剪切滑移,最終滑面貫通,滑坡啟動。

        2 滑坡地質(zhì)特征

        2.1 地形特征

        滑坡區(qū)原始地形坡度20°~35°,縱剖面呈現(xiàn)出上陡下緩的單斜地貌形態(tài),橫剖面呈現(xiàn)出不規(guī)則的馬鞍狀負地形,左右兩側(cè)“小山脊”走向?qū)逻吔绲男纬善鸬娇刂菩宰饔?,滑坡中部低洼區(qū)有利于周圍地表水匯集,對滑坡的啟動提供了強有力的水動力條件(圖3)。

        2.2 巖土體結(jié)構(gòu)特征

        從滑坡橫剖面看,滑坡右側(cè)、中部及左側(cè)巖土體結(jié)構(gòu)變化明顯(圖4)。滑坡右側(cè)地表松散土體厚0.5~1 m,下覆基巖為泥質(zhì)砂巖夾頁質(zhì),產(chǎn)狀295°∠20°,降雨作用下巖體易軟化,斜坡不穩(wěn)定;滑坡中部主要為殘坡積松散物,厚3~5 m(未見基巖出露),其碎石含量8%~15%,局部可見巖土體鈣泥質(zhì)膠結(jié)物,膠結(jié)物多伴有溶蝕空隙和孔洞,為地下水的貯存提供了良好的網(wǎng)格空間,便于飽和層[11~12]的形成;滑坡左側(cè)主要為厚層狀砂巖、泥灰?guī)r,產(chǎn)狀290°∠18°,巖體結(jié)構(gòu)相對完整,巖層與斜坡呈斜交狀,斜坡較穩(wěn)定??v觀整個滑坡形態(tài),從右至左(橫向),巖性依次為泥質(zhì)砂巖夾頁質(zhì)-殘坡積松散物-砂巖、泥灰?guī)r,抗地下水潛蝕作用依次由弱變強,在同等降雨條件下,斜坡右側(cè)巖土塊體最先啟動的可能性較大。

        圖2 滑坡前后降雨曲線圖Fig.2 Rainfall curve before and after the landslide

        圖3 坪子滑坡滑前遙感影像圖Fig.3 Remote sensing image of the landslide before slipping

        圖4 滑坡運動機理概念模型橫剖面圖(A-A’)Fig.4 Cross section of the landslide movement mechanism conceptual model(A-A’)1—頁巖;2—砂巖;3—灰?guī)r;4—泥灰?guī)r;5—松散堆積體;6—斷層破碎帶;7—滑面界線;8—土/巖界線;9—滑前地面線;10—滑后地面線;11—產(chǎn)狀;12 —地層代號

        2.3 構(gòu)造對滑坡邊界的控制特征

        受區(qū)域構(gòu)造昭通—魯?shù)閿嗔训挠绊?,滑坡左?cè)發(fā)育一斷層,其走向近似南北向,產(chǎn)狀75°∠70°~80°。斷層破碎帶寬0.5~1 m,巖層序列較為混亂,局部存在倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象。斷層上下兩盤巖土體結(jié)構(gòu)差異較大:上盤以結(jié)構(gòu)較為松散的殘坡積堆積體為主,固結(jié)程度差;下盤主要為砂巖、泥質(zhì)灰?guī)r,結(jié)構(gòu)較為完整?;掳l(fā)生后,下盤巖體保存完好,斷層面清晰可見,而上盤較為脆弱的巖土體在滑坡強大的牽引力作用下,巖土體順著斷層面下滑,與下盤發(fā)生側(cè)向剪切滑移,并形成高8~20 m的陡壁,對滑坡左側(cè)邊界的形成起到主控作用。

        2.4 巖土體水理特征

        滑坡右側(cè)為順向坡,地下水多以基巖裂隙水的形式賦存,降雨入滲后沿著巖體層理面(節(jié)理裂隙)徑流,一部分順坡縱向徑流,另一部分受地形影響,橫向徑流至滑坡中部低洼區(qū)。受底部泥砂巖、頁巖的阻隔以及滑坡中部松散土體的隔檔,滑坡右側(cè)地下水在滑坡中部底層易形成飽水帶,一方面降低了巖土體抗剪強度,增強了地下水動力;另一方面地下水也不斷浸潤了滑坡體左側(cè)的松散土體。滑坡左側(cè)受斷層影響,上下兩盤地下水的賦存方式明顯不同,上盤多以孔隙水為主,下盤以巖溶水為主,隨著降雨不斷沿著斷裂帶入滲,斷層兩盤巖土體抗侵蝕性差異越來越大(上盤土體抗侵蝕性弱,下盤巖體抗侵蝕性強),上盤土體沿著斷層面易發(fā)生側(cè)向剪切滑移,在側(cè)向滑移過程中所產(chǎn)生的地裂縫為降雨的入滲提供了天然通道,從而使得靜水壓力逐漸增強[13~14],巖土體抗壓強度和抗剪強度降低,下滑阻力減小,斜坡穩(wěn)定性隨之下降[15],斜坡右側(cè)率先發(fā)生順層滑移,其次左側(cè)沿斷層帶發(fā)生側(cè)向剪切滑移,最終整體發(fā)生順層平推,屬典型的平推式滑坡[16]。

        3 滑坡運動特征分析

        彝良坪子滑坡不僅表現(xiàn)出自身特殊的滑動失穩(wěn)特性(如后緣高陡滑面的形成、左右兩側(cè)邊界形成的差異性、“滑坡埂”的剪斷等),而且還顯現(xiàn)出滑體“緊急剎車”以及堆積體多次疊加堆積等運動特征。根據(jù)滑坡運動所表現(xiàn)出的各種現(xiàn)象,可將滑坡運動過程概括為:右側(cè)順層滑移—左側(cè)“側(cè)向滑移”—“滑坡埂”剪斷、滑坡整體下滑—滑體“緊急剎車”以及堆積體“多次疊加堆積”。運動機理可歸納為如圖4、圖5所示的概念模型。

        圖5 滑坡運動機理概念模型縱剖面圖(B-B’)Fig.5 Vertical section of landslide movement mechanism conceptual model(B-B’)1—砂頁巖;2—泥質(zhì)砂巖;3—灰?guī)r;4—泥灰?guī)r;5—結(jié)構(gòu)保持完整的滑體;6—松散體;7—滑面界線;8—滑前地面線;9—土石界線;10—滑后地面線

        3.1 滑坡右側(cè)順層滑移

        滑坡右側(cè)為順向坡,滑后可見裸露滑床高8~20 m、寬約80 m、斜長約100 m、坡度約30°,滑床巖性為泥巖,其產(chǎn)狀與巖層產(chǎn)狀一致(295°∠20°)(圖6)。右側(cè)下覆巖體主要為泥質(zhì)砂巖及頁巖,與上覆松散土體構(gòu)成相對的隔水層,隨著降雨入滲導致斜坡土體基質(zhì)吸力降低,孔隙水壓力升高,土體抗剪強度下降[17~19],地下水動力增強,上托浮力增大,土體率先達到臨界破壞值,隨后沿著層理面順層滑移。從滑床的出露情況來看,該處上覆松散土體厚度有0.5~1 m,易啟動的松散土體方量約4 800 m3。由于滑坡右側(cè)壁巖體層理出露面積較大,滑坡啟動時易滑土體沿下覆巖體層理面可滑距離較長,土體在重力作用下,沿途鏟刮了地表較淺的松散土體,與下覆巖層的摩擦作用較為明顯,滑床面擦痕清晰可見(圖7)。擦痕指示方向為西,傾伏角15°~20°,側(cè)緣滑動方向與滑床層理面走向呈小角度相交,以順層理面走向滑動為主。下滑土體受雨水影響,飽水后呈軟塑-流塑狀下滑,滑坡右側(cè)輪廓(邊界)更加明顯。

        圖6 滑坡后緣陡壁遠景Fig.6 Landslide trail edge prospects

        圖7 滑坡右側(cè)滑床擦痕Fig.7 Sliding bed scratch on the right side of the landslide

        3.2 滑坡左側(cè)“剪切滑移”

        受斷層影響,滑坡左側(cè)被“切割”成巖土體結(jié)構(gòu)截然不同的兩個塊體,斷層上盤多以坡殘積、崩塌堆積體為主,未見基巖出露;下盤為中厚層狀砂巖夾泥灰?guī)r。

        隨著滑坡右側(cè)巖土體順層滑移,斷層上盤巖土體“支擋”力逐漸降低,再加上降雨沿著斷裂面不斷入滲,浸潤(軟化)了上盤巖土體,因此上盤結(jié)構(gòu)相對破碎的巖土體沿著斷層壁與下盤結(jié)構(gòu)較為完整的砂巖(泥灰?guī)r)發(fā)生“側(cè)向滑移”,形成高8~20 m、走向280°~300°、斜長350余米、產(chǎn)狀75°∠70°~80°的陡壁(圖8)。

        圖8 滑坡左側(cè)邊界(斷層壁)Fig.8 Left border of the landslide (fault wall)

        3.3 滑體前部“滑坡埂”剪斷

        根據(jù)滑坡區(qū)原始地形呈現(xiàn)出“上部陡傾、中部相對平緩、下部陡緩過度”的地勢特征,滑坡中部的基巖埋深深度明顯大于滑坡下部的基巖埋深,且滑坡中下部的滑體(以泥質(zhì)灰?guī)r為主)整體下移后,并沒有完全解體,仍保持著一定的結(jié)構(gòu)特征。因此,滑動面不可能完全是沿著下覆基巖層理面發(fā)生的,而是在滑坡中下部要剪斷部分完整的基巖才能滑出。這也說明,該滑坡滑面應該由兩部分組成,一部分是中上部,沿著巖層層理面發(fā)育;另一部分是中下部,切穿“滑坡埂”發(fā)生,這種切穿巖層現(xiàn)象應該是在滑坡右側(cè)順層滑移的塊體與左側(cè)斷層帶“剪切滑移”所形成的巨大楔形體強有力的推動作用下,前端巖層遭受了推-剪應力作用所“剪斷”形成。“滑坡埂”的剪斷,是造成該滑坡體中下部驟然啟動的根本,也是使滑體中下部整體下滑、沒有完全解體且保持著一定結(jié)構(gòu)特征的原因之一。

        3.4 滑體“緊急剎車”效應

        “滑坡埂”被剪斷后,高速運動的滑體切斷了兩河—彝良縣城公路以及龍洞河橋梁,而且還推滑至龍洞河中央,受對岸山體(主要為厚層狀的灰?guī)r)的阻擋后產(chǎn)生“緊急剎車”效應,滑體上部塊石在強大的慣性作用下,產(chǎn)生超覆滑動,向滑動前方“撲出”。從受力角度來看,滑體下部塊體由于受對岸山體阻擋“緊急剎車”作用的影響,具有向后折返的趨勢,呈逆沖狀,受力方向明顯與滑坡方向相背離;而滑體上部塊體在慣性作用下具有進一步向前滑動的趨勢和動力,呈俯沖狀,受力方向與主滑方向一致。

        3.5 堆積體“多次疊加堆積”

        滑體在降雨作用下呈軟塑-流塑狀流入(堆積)龍洞河,形成長約100 m、寬約150 m、平均厚度15 m、體積約22.5×104m3的堆積體?;露逊e體前端土石分區(qū)界線清晰,具有明顯的“多次疊加堆積”特征(圖9)。

        圖9 滑坡多次疊加堆積特征Fig.9 Features of the landslide multiple stacking

        堆積體塊石多以三疊系永寧鎮(zhèn)組(T1y)灰?guī)r及砂巖為主,其塊徑多數(shù)為0.5~3 m,最大可達4 m,塊石之間具架空結(jié)構(gòu)。塊體迭置充分顯示了滑坡體在堆積過程中多次受力情況以及在下滑-堆積過程中遭受了強烈的推擠作用。

        4 結(jié)論

        (1)通過無人機航拍影像解譯及地面詳細調(diào)查可知:彝良坪子滑坡是在降雨不斷滲流軟化巖土體和孔隙水壓力不斷增強的作用下,滑坡右側(cè)順層滑移,左側(cè)沿斷層帶發(fā)生側(cè)向剪切滑移,整體發(fā)生“楔形體”滑動,屬典型的順層平推式滑坡。

        (2)滑坡左右兩側(cè)邊界形態(tài)特征差異較大,右邊界為軟弱層面,左邊界為斷裂帶;“滑坡埂”的剪斷,是造成該滑坡體中下部驟然啟動的根本,也是使滑體中下部整體下滑、沒有完全解體且保持著一定結(jié)構(gòu)特征的原因之一。

        (3)滑坡堆積體前端土石分區(qū)界線清晰,“多次疊加堆積”特征明顯,塊石之間具架空結(jié)構(gòu)特點。

        (4)滑坡經(jīng)歷了三次滑動,整個運動過程概括為:右側(cè)順層滑移—左側(cè)“剪切滑移”—“滑坡埂”剪斷、滑坡整體下滑—滑體“緊急剎車”以及堆積體“多次疊加堆積”。

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