(1.商丘工學(xué)院，河南 商丘 476000； 2.成都鑫華農(nóng)業(yè)有限公司，四川 成都 610000)

古滑坡是斜坡長(zhǎng)期復(fù)雜演化的產(chǎn)物[1]。隨著人類工程活動(dòng)的加劇及地震、強(qiáng)降雨的影響，古滑坡復(fù)活問題日益突出。碎石土滑坡常常是填土、殘積、坡積、崩塌或老滑坡堆積及硬巖全風(fēng)化物等形成的結(jié)構(gòu)松散的堆積體滑坡[2]。碎石土古滑坡常含有大量碎石與巖石碎屑，因此碎石土古滑坡復(fù)活失穩(wěn)之后對(duì)工程設(shè)施和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成的危害尤其嚴(yán)重。

對(duì)碎石土滑坡穩(wěn)定性的研究較多，影響碎石土滑坡穩(wěn)定性的因素很多，主要分為內(nèi)部因素和外部因素兩大類，內(nèi)部因素主要指物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)特征、地貌形態(tài)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水等工程地質(zhì)條件；外部因素主要包括降雨、地震、風(fēng)化作用、凍融作用及人類活動(dòng)等因素，是碎石土滑坡發(fā)生變形破壞的主要誘發(fā)因素[3-4]。降雨是碎石土滑坡發(fā)生變形失穩(wěn)的主要誘因[5-9]。碎石土滑坡中粗大碎石及巖石碎屑構(gòu)成骨架形成架空結(jié)構(gòu)，使碎石土滑坡體內(nèi)部具有獨(dú)特的滲流系統(tǒng)，滲流對(duì)碎石土滑坡的穩(wěn)定性具有重要的影響[10-13]。目前對(duì)古滑坡的研究主要針對(duì)變形發(fā)育特征與穩(wěn)定性方面[14-16]，對(duì)古滑坡復(fù)活問題的研究較少[17-20]。本文從工程地質(zhì)分析的角度出發(fā)，以西南地區(qū)甘孜州赤絨碎石土古滑坡為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究碎石土古滑坡滑體、滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透性質(zhì)，綜合地形地貌、構(gòu)造、地震、降雨等外部因素，對(duì)碎石土古滑坡的復(fù)活演化機(jī)理進(jìn)行分析研究，對(duì)碎石土古滑坡的治理及防治具有重要的意義。

1 地質(zhì)背景

1.1 滑坡概況及物質(zhì)組成

赤絨滑坡位于川西高原山地與東部盆地西緣山地接觸帶的大雪山中段，位于高山、極高山峽谷地區(qū)。微地貌為斜坡，從上至下依次為陡坡—斜坡—緩坡—斜坡?；潞缶壏€(wěn)定地帶為斜坡、陡坡(見圖1)，坡度為40°～50°，滑坡主要發(fā)育在斜坡、緩坡地帶，坡度為25°～35°，局部分布高2～4 m的陡坎和緩坡平臺(tái)。滑坡從平面形態(tài)上看，呈不規(guī)則的長(zhǎng)舌狀，主滑方向?yàn)?36°?；潞蟊跒榛鶐r陡坡，前緣位于坡腳沖溝附近。沖溝切割深約2～5 m，存在季節(jié)性水流?；孪鄬?duì)最大高差為475 m，滑坡兩側(cè)以沖溝和山脊為界?；聟^(qū)域?qū)偾嗖馗咴瓉啙駶?rùn)氣候區(qū)，具高原氣候特征，氣候干燥，日照充分、晝夜溫差大，常年無夏、冰雪期長(zhǎng)。年均降水量803.8 mm，多集中5～9月，占全年的60%～85%，多暴雨和連綿雨。最大日降雨量達(dá)65.9 mm，最長(zhǎng)連綿雨長(zhǎng)達(dá)58 d，雨量達(dá)542.9 mm。

圖1 滑坡地形地貌Fig.1 Landslide topography

圖2 工程地質(zhì)剖面Fig.2 Engineering geological profile

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

滑坡區(qū)域主要受北東向張扭斷裂與南東向沖斷裂影響，北東向張扭性斷層與沖斷層走向線近似垂直，相互切割，造成古滑坡基巖巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差，形成順層碎石土滑坡。

1.3 水文地質(zhì)條件

滑坡南側(cè)發(fā)育一條沖溝，沖溝斷面多呈“V”字型，切割深2～5 m，存在季節(jié)性水流。滑坡前緣分布兩排線性出水點(diǎn)，該出水點(diǎn)常年有水，水量隨季節(jié)有一定變化。

滑坡地下水類型按儲(chǔ)存方式分為松散層孔隙潛水和基巖裂隙水。賦存于中生界三迭系頁巖基巖風(fēng)化帶、層間裂隙及煤線中，主要受大氣降水、地表水及松散層孔隙水補(bǔ)給，地下水主要沿節(jié)理裂隙運(yùn)移，賦存在煤線中的裂隙水對(duì)斜坡表層的巖土體影響明顯，對(duì)古滑坡的復(fù)活及失穩(wěn)起到重要作用。

2 滑坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)及特征

2.1 滑體物質(zhì)結(jié)構(gòu)及特征

通過工程地質(zhì)調(diào)查，滑坡的滑體物質(zhì)主要由碎石組成，成因類型主要為沖洪積、殘坡積堆積形成?；w碎石粒徑一般為2～6 cm，最大粒徑12 cm，松散狀態(tài)，呈棱角狀、次棱角狀，通過碎石土樣顆分試驗(yàn)，碎石含量約為64.6%～73.2%，含量較高，碎石孔隙之間充填粉質(zhì)黏土、角礫，局部含石膏碎屑(見圖3)。

圖3 黃褐色碎石Fig.3 Yellow brown detritus

滑體碎石含量較高，由粗大碎石顆粒作骨架構(gòu)成架空結(jié)構(gòu)，形成降雨及地下水滲流通道，影響古滑坡的復(fù)活及穩(wěn)定性。

2.2 滑帶物質(zhì)結(jié)構(gòu)及特征

滑坡滑帶土位于黃褐色碎石和灰黑色碎石之間，主要為灰黑色含角礫粉質(zhì)黏土(見圖4)。

圖4 滑帶土(含角礫粉質(zhì)黏土)Fig.4 Slippery soil(Breccia silty clay)

通過對(duì)6個(gè)滑帶土巖芯樣品物理力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知：含角礫粉質(zhì)黏土含水率較高，達(dá)19.5%～21.1%，液性指數(shù)為0.57～0.68(見表1)，呈軟塑-可塑狀態(tài)，以可塑狀為主，主要為粉質(zhì)黏土，土質(zhì)不均勻地含有角礫，角礫呈次棱角狀，母巖成分主要為頁巖，碎石含量為10%～25%。粉質(zhì)黏土干強(qiáng)度中等，滲透性較差，為微弱透水層。據(jù)對(duì)巖芯的觀察，局部角礫被擠壓平躺，具定向排列特征，滑面附近色澤較滑體略深，含水率較高。滑帶土的高含水率及弱透水性是造成滑坡體失穩(wěn)的主要內(nèi)在因素。

縱向上，滑面前緣相對(duì)較平緩，傾角為16°～23°，中部和后緣相對(duì)較陡，傾角分別為25°～30°和40°～55°。橫向上，滑帶埋深于中部較深，兩側(cè)較淺。

表1 滑帶土物理性質(zhì)Tab.1 Statistical table of slippery soil physical properties

3 滑坡復(fù)活特征

通過工程地質(zhì)調(diào)查，古滑坡局部區(qū)域可見變形復(fù)活跡象，碎石土古滑坡復(fù)活變形特征如下。

(1)滑坡后緣發(fā)育拉裂縫。探槽揭露拉裂縫(見圖5)，裂縫寬約15 cm，上寬下窄，深度大于1 m。通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，裂縫延伸長(zhǎng)度約20 m。

圖5 探槽拉裂縫Fig.5 Tension crack in trough

(2)滑坡側(cè)邊界出現(xiàn)多次垮塌。在滑坡左側(cè)邊界處由于剪切作用形成了垮塌(見圖6)。

圖6 側(cè)邊界垮塌Fig.6 Side boundary collapse

(3)坡體上民房開裂。坡體中部分布20戶居民，建筑物上見有多處裂縫，下錯(cuò)跡象明顯(見圖7)。前緣民房因滑坡推移出現(xiàn)變形，重建了數(shù)次。

圖7 民房裂縫Fig.7 House crack

(4)前緣分布線性出水點(diǎn)。前緣分布線性出水點(diǎn)，主要沿灰黑色含角礫粉質(zhì)黏土中滲出，水流常年不斷，雨后呈股狀，晴天呈點(diǎn)狀(見圖8)。

圖8 前緣出水點(diǎn)Fig.8 Water outlet at front

碎石土古滑坡變形復(fù)活區(qū)域主要集中分布于老滑坡中部臺(tái)地及前緣部分區(qū)域(見圖9)，其主要原因在于人類耕種及頻繁的工程建設(shè)活動(dòng)，同時(shí)生產(chǎn)生活用水無序排放以及降雨條件下，地表水不斷下滲進(jìn)入坡體，降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致老滑坡局部復(fù)活失穩(wěn)。

圖9 滑坡變形復(fù)活跡象分布示意Fig.9 Distribution of landslide deformation ofreactivation signs

4 滑坡復(fù)活影響因素分析

通過對(duì)滑坡區(qū)地質(zhì)條件、滑坡特征和誘發(fā)滑坡發(fā)生的外在因素等進(jìn)行系統(tǒng)地調(diào)查研究，影響碎石土古滑坡復(fù)活的主要因素有以下5個(gè)方面。

4.1 地形地貌

古滑坡地形為斜坡地貌，斜坡平均坡度25°～35°，前緣為沖溝，具備臨空面，易使斜坡向臨空面產(chǎn)生變形。古滑坡兩側(cè)邊界為山脊與沖溝，有利于降雨及地下水向滑坡區(qū)匯集。

4.2 物質(zhì)組成

古滑坡上部為松散堆積碎石土，滲透性較強(qiáng)，下伏基巖為中生界三迭系(T2)頁巖，產(chǎn)狀為170°～175°∠28°～32°，為順向巖層，上部碎石層易沿基覆界面產(chǎn)生滑動(dòng)。受區(qū)域構(gòu)造影響，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較為破碎，局部夾0.3～0.6 m的煤線，力學(xué)強(qiáng)度低，為易滑地層，為古滑坡復(fù)活及變形失穩(wěn)提供了有利的物質(zhì)條件。

4.3 地質(zhì)構(gòu)造

古滑坡區(qū)域主要受北東向張扭斷裂與南東向沖斷裂影響，北東向張扭性斷層與沖斷層走向線近似垂直，相互切割，古滑坡區(qū)域位于北東向張扭斷裂與南東向沖斷層下盤，受斷層影響，古滑坡區(qū)地面抬升、河谷下切強(qiáng)烈，構(gòu)造應(yīng)力集中，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體破碎完整性差。

4.4 降雨、地下水滲流作用

根據(jù)氣象水文資料，古滑坡區(qū)域具有降雨時(shí)間和降雨量集中、短時(shí)強(qiáng)降雨量和連續(xù)多日降雨量大等特點(diǎn)。古滑坡地下水接受大氣降雨和降雪后，入滲土體后增大土體容重，滑坡土體在水力作用下帶走一部分孔隙中礫石和黏性土，同時(shí)雨水經(jīng)土體下滲受下伏頁巖阻隔，地下水在土體與頁巖接觸面及煤線處積聚，運(yùn)移，沿滑帶上部碎石層、基覆界面和頁巖中的煤線滲流，使基覆界面土體及煤線形成軟弱帶，滑帶土飽水軟化，抗剪強(qiáng)度下降，導(dǎo)致古滑坡復(fù)活變形失穩(wěn)。

滑坡滑動(dòng)后，滑體內(nèi)土體相對(duì)松散，有利于降雨的入滲；另一方面，后緣形成的陡坎和滑坡臺(tái)地更有利于地下水的富集，在持續(xù)降雨或暴雨的天氣易形成地下水的集中入滲。通過工程地質(zhì)調(diào)查，滑坡滑動(dòng)后前緣沿滑動(dòng)面形成線性出水帶。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，滑坡前緣出水帶在降雨后出水量較平時(shí)偏大，約為1.2 L/min。經(jīng)一段時(shí)間后，水量逐漸趨于平衡，約為0.5 L/min。這也說明在基覆界面附近地下水滲流空間較好，形成的地下水運(yùn)移的活躍帶。

4.5 人類工程活動(dòng)

修建公路和民房開挖切坡形成高陡臨空面，破壞了土體原有應(yīng)力平衡，同時(shí)耕地松動(dòng)土體，更有利于地表水入滲滑體，降低土體強(qiáng)度，觸發(fā)滑坡發(fā)生。因此人類工程活動(dòng)是古滑坡復(fù)活的直接誘發(fā)因素。

通過綜合分析，古滑坡復(fù)活變形是由地形地貌、物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造、降雨、人類工程活動(dòng)等共同作用的結(jié)果。古滑坡地形地貌、物質(zhì)組成、地質(zhì)構(gòu)造是復(fù)活的主要內(nèi)在因素。降雨及人類工程活動(dòng)是造成古滑坡復(fù)活的主要外在因素和直接誘發(fā)因素。

5 變形破壞模式及復(fù)活演化機(jī)理分析

5.1 滑坡變形破壞模式分析

通過工程地質(zhì)分析，滑坡屬于多期次復(fù)活型滑坡，按滑坡形成的先后順序，大致可以分為3個(gè)期次，即古、老、新3級(jí)滑坡。

滑坡所在區(qū)域構(gòu)造發(fā)育，受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力影響，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，完整性差?；滤谛逼聻轫樝蚱?，斜坡覆蓋層及破碎巖體存在下滑趨勢(shì)，且?guī)r層中局部發(fā)育0.3～0.6 m厚的煤線，該煤線為含水層，力學(xué)強(qiáng)度低，為易滑地層。區(qū)內(nèi)先發(fā)生大規(guī)模的古滑坡，據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料和工程地質(zhì)調(diào)查分析，斜坡曾發(fā)生大規(guī)模整體滑動(dòng)，即古滑坡時(shí)期，為順層巖質(zhì)滑坡，平面形態(tài)呈不規(guī)則的簸箕狀，滑動(dòng)方向?yàn)楸睎|向，滑坡縱向長(zhǎng)660 m，寬280～400 m，滑動(dòng)面產(chǎn)狀175°∠28°，滑動(dòng)距離約30～60 m，堆積物主要為碎石等，母巖成分為頁巖、白云巖等。在古滑坡的中前部發(fā)育了1處老滑坡，之后在老滑坡中部又發(fā)生了1處新滑坡。古滑坡滑坡規(guī)模最大，老滑坡次之，新滑坡最小。

古滑坡主要是沿著層間的煤線滑動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)形式為推移式。老滑坡沿著原古滑坡堆積體內(nèi)的“基覆界面”(黃褐色碎石和灰黑色碎石接觸面)滑動(dòng)，前緣首先滑動(dòng)，形成一級(jí)陡坎和臺(tái)地，其后部的坡體因上部失去支撐，也相續(xù)產(chǎn)生滑動(dòng)，最終形成了5級(jí)滑坡臺(tái)地，其運(yùn)動(dòng)形式為牽引式。新滑坡主要因后緣加載、前緣切坡、地表水下滲等原因引起的復(fù)活，主要沿著老滑坡滑面滑動(dòng)，并從5級(jí)滑坡臺(tái)地后緣臨空面處剪出，其運(yùn)動(dòng)形式為蠕滑推移式。

5.2 滑坡演化復(fù)活機(jī)理分析

斜坡的變形破壞是在自然歷史過程中經(jīng)歷長(zhǎng)期變形演化，并在內(nèi)外營(yíng)力影響下所發(fā)生的，因此，對(duì)斜坡歷史演化過程和變形破壞歷史的研究是評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性并提出合理治理措施的前提。綜合研究碎石土古滑坡滑體、滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透性質(zhì)，綜合地形地貌、構(gòu)造、地震、降雨等外部因素，將碎石土古滑坡的復(fù)活演化過程歸納為“四時(shí)期-六階段”。

5.2.1古地貌形成時(shí)期

原始的斜坡地貌是由海陸相沉積及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成的，隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的開始，地面不斷抬升隆起，形成山脈、溝谷地貌，此時(shí)河流也初具規(guī)模，形成斜坡古地貌，即古地貌形成階段，如圖10所示。

圖10 古地貌形成階段Fig.10 Paleogeomorphic formation stage

5.2.2古滑坡時(shí)期

(1)古滑坡形成階段。隨著構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，地面繼續(xù)抬升，同時(shí)河流對(duì)坡腳不斷沖刷，前緣臨空加大，巖層中的軟弱夾層-煤線出露地表，飽水軟化后抗剪強(qiáng)度降低，斜坡巖土體失穩(wěn)，沿著層間的煤線滑動(dòng)，形成古滑坡，如圖11所示。

圖11 古滑坡形成階段Fig.11 Ancient landslide formation stage

(2)古滑坡穩(wěn)定階段。古斜坡滑動(dòng)失穩(wěn)形成古滑坡，導(dǎo)致古滑坡地形地貌發(fā)生變化：古滑坡堆積體大部分堆積于斜坡上，部分滑入坡腳溪溝內(nèi)，將古河溝掩埋，并迫使溪溝溝道向南東側(cè)偏移，古滑坡前緣的溝谷谷底加寬變緩，滑坡后壁出露，局部滑床基巖裸露。古滑坡滑動(dòng)失穩(wěn)之后，滑坡內(nèi)部積聚的能量得到釋放，巖土體應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)發(fā)生變化，古滑坡進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定階段，如圖12所示。

圖12 古滑坡穩(wěn)定階段Fig.12 Stability stage of ancient landslide

5.2.3老滑坡時(shí)期

(1)古滑坡局部復(fù)活階段。隨著時(shí)間推移，新的溪溝形成，對(duì)坡腳再次構(gòu)成沖刷，促使前緣臨空面加大，前緣溪溝水流不斷沖蝕巖土體，在牽引力作用下，前緣發(fā)生部分垮塌，古滑坡局部復(fù)活，如圖13所示。

圖13 古滑坡局部復(fù)活階段Fig.13 Local reactivation stage of ancient landslide

(2)老滑坡階段。古滑坡局部復(fù)活之后，在降雨、地震等外部作用下，滑坡坡腳巖土體最先失穩(wěn)，沿著原古滑坡堆積體內(nèi)的“基覆界面”(黃褐色碎石和灰黑色碎石接觸面，灰黑色碎石是破碎基巖順層滑動(dòng)后形成，局部仍呈現(xiàn)出類似基巖的層面、節(jié)理面等巖體特征)發(fā)生牽引式滑動(dòng)，前緣首先滑動(dòng)，形成一級(jí)陡坎和臺(tái)地，其后部的坡體因上部失去支撐，也相續(xù)產(chǎn)生滑動(dòng)，最終形成了5級(jí)滑坡臺(tái)地，即為老滑坡，構(gòu)成了斜坡現(xiàn)今地貌，如圖14所示。

5.2.4新滑坡時(shí)期

人類耕種、修路、修建民房等工程活動(dòng)逐漸變得頻繁，其中建設(shè)活動(dòng)主要集中在第3，4級(jí)滑坡臺(tái)地，不僅對(duì)坡體中后部形成了加載、擾動(dòng)，而且對(duì)前緣構(gòu)成了切坡和減載，加之生產(chǎn)生活用水的無序排放，地表水不斷下滲進(jìn)入坡體，降低了巖土體的抗剪強(qiáng)度，導(dǎo)致老滑坡局部復(fù)活，坡體中部最突出部分——第3，4級(jí)滑坡臺(tái)地發(fā)生滑動(dòng)，復(fù)活滑坡大部分沿著老滑坡滑面滑動(dòng)，并從5級(jí)滑坡臺(tái)地后緣臨空面處剪出，形成了新滑坡，即新滑坡階段，如圖15所示。

圖14 老滑坡階段Fig.14 Old landslide stage

圖15 復(fù)活形成新滑坡階段Fig.15 Stage of reactivating to form a new landslide

6 結(jié) 論

(1) 赤絨古滑坡屬于多期次復(fù)活型滑坡，按滑坡形成的先后順序大致分為古、老、新3個(gè)階段。古滑坡為推移式滑坡，老滑坡為牽引式滑坡，新滑坡為蠕滑推移式滑坡。

(2) 赤絨碎石土古滑坡物質(zhì)組成中，以碎石為主，碎石孔隙充填礫石與黏性土，粗大碎石及巖石碎屑構(gòu)成骨架形成架空結(jié)構(gòu)，使碎石土滑坡體內(nèi)部具有獨(dú)特的滲流系統(tǒng)，降雨沿孔隙入滲，在水力作用下帶走一部分礫石與黏性土，同時(shí)沿滑帶上部碎石層、基覆界面和頁巖中的煤線滲流，使基覆界面土體及煤線形成軟弱帶，滑帶土飽水軟化，抗剪強(qiáng)度下降，在內(nèi)外部因素作用下造成古滑坡失穩(wěn)復(fù)活。以粗大碎石形成骨架構(gòu)成降雨下滲通道的滑坡滲流模式是造成碎石土古滑坡復(fù)活的主要外部因素。

(3) 從工程地質(zhì)分析的角度出發(fā)，系統(tǒng)研究碎石土古滑坡滑體、滑帶土的物理力學(xué)性質(zhì)和滲透性質(zhì)，綜合地形地貌、地震構(gòu)造、降雨等內(nèi)外部因素，對(duì)碎石土古滑坡演化復(fù)活機(jī)理進(jìn)行研究，將碎石土古滑坡的復(fù)活演化過程歸納為“四時(shí)期-六階段”。