馬賢杰 張玉芳 侯李杰 李嘉明 李健

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司鐵道建筑研究所，北京 100081；2.中國礦業(yè)大學(xué)（北京）能源與礦業(yè)學(xué)院，北京 100081）

我國各類地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡不僅所占比例最高，而且破壞性也最大。由于滑坡的形成地理環(huán)境有很大的不同，所以滑坡表現(xiàn)出來的特點(diǎn)也有所不同。紅層軟巖最主要的特點(diǎn)就是強(qiáng)度會急劇變化，主要表現(xiàn)在紅層軟巖遇水會快速地變軟，其強(qiáng)度會迅速地降低［1］。萬宗禮等［2］分析發(fā)現(xiàn)尼那水電站的壩基具有紅層軟巖的工程特性；趙華宏［3］通過大量調(diào)查工作，分析合肥市紅層地區(qū)眾多鉆孔資料，得出紅層的巖性特點(diǎn)、物質(zhì)組成形式、主要礦物組成，并對該類軟巖開展了室內(nèi)試驗(yàn)，分析了該類軟巖的物理力學(xué)特點(diǎn)。周德培［4］通過真三軸壓縮試驗(yàn)，對紅砂巖的抗壓性能、變形特征、破裂形態(tài)進(jìn)行描述，還將試驗(yàn)結(jié)果和強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行了對照。劉特洪等［5］對紅層軟巖的強(qiáng)度變化、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形成環(huán)境等進(jìn)行了較為系統(tǒng)地分析和研究。這些研究都說明紅層地區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜，紅層滑坡成因復(fù)雜，所以亟需對紅層滑坡開展研究。

滑坡的破壞模式多種多樣，想深入研究滑坡，就必須對滑坡進(jìn)行分類。這不僅對滑坡的勘察有先導(dǎo)作用，對治理也有積極的指導(dǎo)作用。鑒于紅層滑坡所表現(xiàn)的破壞形式極為復(fù)雜，本文重點(diǎn)對紅層滑坡進(jìn)行分類，以供紅層地區(qū)滑坡防治提供參考。

1 紅層特點(diǎn)及地質(zhì)災(zāi)害分類

1.1 紅層地質(zhì)情況

我國紅層形成于中、新生代漫長的地質(zhì)歷史時期，主要以沉積巖為主，主色調(diào)為紅色。該類地層主要為泥巖、粉砂巖、砂泥巖等淺水湖相碎屑沉積巖。

1.2 紅層軟巖特性

我國的紅層主要分布于滇南、川中、西北等地，該類地層與其他地層有所不同，主要體現(xiàn)在：①紅層多為互層結(jié)構(gòu)、主要由泥巖砂巖組成，兩類巖層性質(zhì)存在較大差異。②紅層中的泥質(zhì)巖類最影響紅層的強(qiáng)度，主要是由于泥巖具有阻水特性，受水的長時間作用還會發(fā)生流變和變軟。③紅層邊坡的風(fēng)化作用強(qiáng)烈，主要是由于紅層軟巖失水易崩解。④紅層地層中軟弱面較為發(fā)育，紅層滑坡多為軟弱面沿較硬地層滑下。

1.3 紅層地質(zhì)災(zāi)害分類

紅層地區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害有崩塌、滑坡等。崩塌、滑坡與紅層線性穿越、切割工程的建設(shè)密切相關(guān)。孫玉科等［6］依據(jù)紅層邊坡的結(jié)構(gòu)特征，將紅層邊坡劃分為層狀、塊狀、網(wǎng)狀3 種類型。王蘭生等［7］研究了我國主要紅層地區(qū)在建的一些大型工程，利用相似分析得出紅層軟巖的一般力學(xué)特點(diǎn)。張倬元等［8］收集了大量紅層現(xiàn)場資料，系統(tǒng)總結(jié)了紅層軟巖的強(qiáng)度變化特點(diǎn)和規(guī)律。張忠平、吉隨旺、朱寶龍等［9-11］通過分析紅層坡體結(jié)構(gòu)、坡面情況，總結(jié)了紅層邊坡的主要災(zāi)害類型和致災(zāi)模式。

總結(jié)紅層地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害特征，結(jié)合其地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生主控因素，將紅層主要地質(zhì)災(zāi)害分為滑坡、崩塌落石和風(fēng)化剝蝕3種，其特征見表1。

表1 紅層地質(zhì)災(zāi)害分類

2 紅層滑坡的分類

2.1 一般滑坡分類

本文對紅層滑坡分類的依據(jù)主要以滑坡形成的主要原因以及滑坡災(zāi)害的主要特點(diǎn)為主。其中主要以滑坡的結(jié)構(gòu)、滑體的規(guī)模、貫通裂隙的發(fā)育程度、滑面的特點(diǎn)等作為主要依據(jù)進(jìn)行滑坡分類。

滑坡分類由于研究目的不同，分類依據(jù)也不同。徐邦棟［12］主要是研究滑坡發(fā)育規(guī)模，所以推薦將滑體體積作為主要分類依據(jù)。張倬元等［8］以滑坡的破壞形式和變形特點(diǎn)作為主要分類依據(jù)。劉廣潤等［13］根據(jù)滑坡的傾角進(jìn)行分類。晏同珍等［14］根據(jù)滑坡的形成條件和原因?qū)逻M(jìn)行分類。

2.2 紅層滑坡分類

在紅層地區(qū)，邊坡災(zāi)害極易在強(qiáng)降雨情況下觸發(fā)。程強(qiáng)［1］主要是依據(jù)紅層滑坡的組成形式和滑坡傾角進(jìn)行分類。將滑坡分成強(qiáng)度低的土類滑坡和強(qiáng)度高的巖類滑坡兩大類。其中根據(jù)滑坡傾角又將滑坡分成近水平、緩傾、常規(guī)、反傾滑坡。

在此基礎(chǔ)上，以紅層滑坡的發(fā)育模式為分類標(biāo)志完善紅層滑坡的分類，將這5 類滑坡又細(xì)分成13 種滑坡。紅層地區(qū)滑坡主要發(fā)育模式見表2。

表2 紅層地區(qū)滑坡主要發(fā)育模式

3 紅層滑坡的發(fā)育模式分析

3.1 近水平滑坡

1）單級推移式滑坡

該類滑坡的顯著特點(diǎn)是巖層傾角較小，多近水平，如圖1（a）所示。坡體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要是存在一組或多組貫通式裂隙。該類滑坡極易在強(qiáng)降雨條件下觸發(fā)，滑體由于自重將向前移動一段距離，又因?yàn)槠麦w傾角較小，滑行一段距離后將會停下。該滑坡結(jié)構(gòu)面儲水拉裂，滑坡前緣有水流滲出，滑坡不會完全解體。

圖1 近水平滑坡

2）板梁式滑坡

板梁式滑坡主要特點(diǎn)為滑坡高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于滑塊長度，總體呈現(xiàn)塊狀、板狀，降雨時由于滑坡中存在很多貫穿裂隙，雨水充填，增加滑體后方壓力，致使滑體順著軟弱面滑出，如圖1（b）所示。

3）多級平移式滑坡

該類滑坡與單級推移式滑坡類似，巖層傾角都較小，與單級推移式滑坡不同的是，該類滑坡滑體較小，結(jié)構(gòu)面更發(fā)育，如圖1（c）所示。該類滑坡發(fā)生滑動后，最主要的表現(xiàn)是：滑體前緣有水滲出，后緣拉裂，滑體不完全解體。

3.2 小傾角滑坡

1）平推式滑坡

該類滑坡的傾角較小，一般小于20°，如圖2（a）所示。該類滑坡坡體中主要發(fā)育兩組受構(gòu)造作用控制的結(jié)構(gòu)面，一組和斜坡臨空面近平行，發(fā)育在斜坡后緣，為地表水進(jìn)入斜坡巖體提供通道。斜坡體中存在多期次泥化夾層，成為潛在滑帶?；轮饕窃谛逼潞缶夓o水壓力、底滑面揚(yáng)壓力和泥化夾層遇水強(qiáng)度進(jìn)一步降低的綜合作用下發(fā)生的?；乱?guī)模以大型和中型為主，地勢條件較好時，也能形成特大型滑坡。

2）蠕滑-拉裂式滑坡

由于坡體中應(yīng)力重分布，自坡腳發(fā)育的最大剪應(yīng)力帶中，應(yīng)力狀態(tài)超過長期強(qiáng)度屈服面的范圍在坡體中逐步向坡體上部擴(kuò)展，隨著坡體的蠕變，巖體沿軟弱面發(fā)生剪切破壞，在強(qiáng)降雨或長時間降水條件下，會加速變形、失穩(wěn)，如圖2（b）所示。

圖2 小傾角滑坡

3）旋轉(zhuǎn)式滑坡

該類滑坡的傾角一般小于30°，滑坡側(cè)向一般都存在長裂隙，如圖2（c）所示。降雨時雨水會灌入長裂隙，裂隙內(nèi)水壓急劇升高。高水壓作用于巖體從而導(dǎo)致斜坡失穩(wěn)。這類滑坡發(fā)生后主要特征是：滑體多為扇形或三角形，在滑坡一側(cè)會產(chǎn)生一較大裂痕；滑坡前方發(fā)生旋轉(zhuǎn)，滑體厚度一般較大。

3.3 一般傾角滑坡

1）滑移-拉裂式滑坡

該類滑坡多發(fā)生于有互層結(jié)構(gòu)且上部巖層較厚的斜坡，下部多存在軟弱夾層，一般為泥質(zhì)軟巖，如圖3（a）所示。該類滑坡傾角中緩，強(qiáng)降雨時地表水下滲，承壓水上涌，水都匯集在泥巖夾層加速軟巖軟化，當(dāng)滑坡后緣推力增加，滑坡沿夾層發(fā)生剪切破壞。

圖3 常規(guī)順層滑坡

2）滑移-壓致-拉裂式滑坡

在巖層傾角大于20°的順層斜坡中，較易發(fā)生順層滑動，如圖3（b）所示。受后緣順坡向陡傾裂隙及砂泥巖交界層面控制，軟弱面上局部鎖固點(diǎn)導(dǎo)致上覆巖體拉裂。張裂隙向上發(fā)展時顯示壓致拉裂特征。強(qiáng)降雨時斜坡后緣裂隙長時間充水，隨著裂隙中的水壓力增加，推動滑體沿軟弱面發(fā)生剪切破壞，該類滑坡多整體下滑。

3）彎曲-拉裂式滑坡

軟弱面上覆巖體向下蠕滑、移動，坡體后緣出現(xiàn)拉裂，如圖3（c）所示，坡腳巖體受壓而應(yīng)力集中，逐步形成控制坡體穩(wěn)定的“鎖固段”，巖層發(fā)生縱向彎曲而輕微隆起，表層會橫向張裂，下部巖體縱剖面上發(fā)生X形破裂。

4）楔形塊體滑坡

常發(fā)生于砂巖為主的厚層狀巖體邊坡中，如圖3（d）所示。兩組X 形共軛結(jié)構(gòu)面切割形成的楔形體產(chǎn)生滑移，多為后緣充水或坡腳開挖引發(fā)。在邊坡開挖后切斷巖層面，坡面臨空。該類滑破發(fā)生的主要原因是受節(jié)理裂隙的切割，斜坡被切割成多個楔形滑體，這些滑體在重力作用下沿多個軟弱面發(fā)生滑動。該類滑坡發(fā)生后主要特征是：斜坡存在多個滑面，節(jié)理裂隙切割明顯。

5）壓縮-拉裂式滑坡

主要發(fā)育于中傾上硬下軟巖層斜坡，如圖3（e）所示。地形坡度一般40°左右，巖層傾角30°～60°，巖性上部為厚層～巨厚層砂巖，下部為泥巖、頁巖等軟巖。地形上陡下緩地形，具有鼻梁狀微地貌特征，該類斜坡在中上部多存在寬度較大的裂縫，這是由于上部巖體多為硬巖，受下部巖體的牽拉。隨著下部巖體臨空發(fā)育，上部巖體裂縫加劇直到裂縫貫穿至軟硬巖交界面，此時斜坡極易受外界不良因素影響發(fā)生滑動。

3.4 平淺滑坡

該類滑坡發(fā)動時主要沿光滑的土巖界面順層滑動，如圖4所示。這類滑坡上部巖層多為較薄的土層，在強(qiáng)降雨條件下上層土體局部下滑。該類滑坡一般不會發(fā)生大規(guī)模下滑，多為局部多處下滑，所以該類滑破面多呈不規(guī)則狀。

圖4 小傾角淺層滑移-拉裂式滑坡

3.5 厚層滑坡

該類滑坡上部多為厚土層，如圖5 所示。由于滲流作用，多在厚土層中形成圓弧形軟弱面。上部厚土層重力較大，又由于滑坡前緣臨空且傾角較大，遇到強(qiáng)降雨條件時極易解體下滑，或沿軟弱面整體下滑?；挛镔|(zhì)以滑坡堆積物居多，崩塌堆積物偏少。

圖5 圓弧形堆積層蠕滑-拉裂式滑坡

4 結(jié)論

1）紅層地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害復(fù)雜多樣，主要分為滑坡、崩塌落石、風(fēng)化剝蝕3種。紅層滑坡多為順層滑坡，該滑坡主要特點(diǎn)是在水力作用下紅層中軟弱夾層，易沿層面滑移，導(dǎo)致后緣破壞發(fā)生滑坡。

2）紅層滑坡應(yīng)依據(jù)滑坡的地層巖性和滑坡傾角分類。依據(jù)紅層滑坡的地層巖性和滑坡傾角可將紅層滑坡分為兩大類五小類。

3）結(jié)合紅層特點(diǎn)，按照紅層滑坡的發(fā)育模式，可將其細(xì)分為單級推移式、板梁式、多級平移式、平推式、蠕滑-拉裂式、旋轉(zhuǎn)式、滑移-拉裂式、彎曲-拉裂式、滑移-壓致-拉裂式、楔形塊體、壓縮-拉裂式、小傾角淺層滑移-拉裂式、圓弧形堆積層蠕滑-拉裂式13種。