譚盛宇 姚 剛 孫 璐 何 薇 趙海松
(四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司,四川 成都 610041)
碎石土滑坡是指老滑坡堆積體或崩坡積物、人工填土及強風化巖石等組成的結構較為松散的巖土體,在降雨等外部因素或自身重力作用下形成的滑坡[1]。碎石土滑坡往往具有坡體物質多樣、坡體結構復雜等特征,導致滑坡情況較難預測,滑坡危害難以估量[2]。查明滑坡區(qū)域工程地質條件,分析滑坡體的特征及滑坡成因,對于滑坡災害防治工作具有重要意義。
該碎石土滑坡災害位于馬爾康市沙爾宗鎮(zhèn),省道S453線馬爾康市沙爾宗至大藏段線路K5+950~K6+040于滑坡下部通過,地勘揭示該滑坡為典型的碎石土滑坡。
通過走訪當?shù)卮迕耖_展調查,結合歷史影像資料,可知原斜坡地形上部較緩約30°~40°,下部較陡約35°~50°,在雨季強降雨后該段坡體發(fā)生滑動并導致河流堵塞,滑動距離約50~80m,如圖1所示。之后對原河道進行了清方(處置后的河道情況如圖2所示),并在路基臨河側修建了擋墻進行治理,目前擋墻未發(fā)生變形。
圖1 滑坡整體形態(tài)
圖2 滑動堵河處治后情況
據(jù)目前現(xiàn)場調查,滑坡體周界明顯,主滑方向約45°,滑坡體平均寬約80m,縱向長約100m;結合鉆探成果可知,滑體厚約4.3~19.2m,平均深度度約12m,方量約9.6萬m3。
滑坡區(qū)地處青藏高原東南緣的高山區(qū),屬構造侵蝕剝蝕高山峽谷地貌,如圖3所示。區(qū)內最低點為茶堡河河床,海拔約2760m,最高點為南側山脊,海拔約4500m,相對高差約1740m?;滤幮逼驴傮w較順直,傾向東北,地形坡度約30°~50°。坡表植被發(fā)育,以灌木為主。
圖3 滑坡區(qū)地形地貌
場地出露及鉆探揭露的地層為新生界第四系全新統(tǒng)人工填筑層(Q4m)l、沖洪積層(Q4al+p)l、滑坡堆積層(Q4de)l、崩坡積層(Q4c+d)l及中生界三疊系上統(tǒng)侏倭組(T3zh)地層。
2.2.1 第四系全新統(tǒng)人工填筑層
該層廣泛分布于省道及兩側,厚度0.5~1.5m,以瀝青、碎石、塊石為主。
人工填土主要呈灰色,0~0.2m為瀝青,瀝青以下主要為碎石和塊石,含量約占50%,棱角狀,中密狀態(tài),石質以變質砂巖為主,石質較硬~硬。
2.2.2 第四系全新統(tǒng)沖洪積層
該層分布于河床,以卵石為主,河床中心推測層厚大于30m。
卵石主要呈灰色,石質成分以變質砂巖為主,板巖少量;亞圓狀為主,部分圓狀或次棱角狀,分選性差。一般粒徑組成:Φ>200mm占約20%,20~200mm占約30%,2~20mm占約10%~20%,其余為砂粒充填;中密狀~密實狀為主,透水性一般~較好。該層結構不均,局部夾粗砂~礫砂。
2.2.3 第四系全新統(tǒng)滑坡堆積層
該層分布于滑坡范圍內及其對岸河漫灘(為滑動后堆積形成),以含碎石粉質粘土、碎石、巨塊狀塊石為主,鉆孔揭示厚度約4.3~19.2m。
(1)含碎石粉質粘土主要呈灰色、灰黃色,以粉粘粒為主,整體呈可塑~硬塑狀,含約30%~40%碎塊石,石質成分以板巖為主,呈棱角狀。含碎石粉質粘土層主要分布于坡體淺表層,厚度較小,結合鉆孔推測厚約2~5m。
(2)碎石主要呈灰色、黃灰色,石質成分為以變質砂巖、板巖為主,棱角狀,分選性差。一般粒徑組成:Φ>200mm 占約30%,20~200mm 占約30%,2~20mm 占約10%~15%,其余為粉粘粒充填,以稍密~中密狀為主,透水性較好。碎石層主要分布于坡體淺層,厚度相對較小,結合鉆孔推測厚約2~8m。
(3)巨塊狀塊石主要呈灰色、灰黃色,石質成分以千枚狀板巖為主,棱角狀。這些塊石為傾倒基巖滑動解體形成,可見10°~30°層面傾角,但解體后裂隙極發(fā)育,裂隙內充填粘土,已解體成巨快狀塊石,Φ>200mm 占約70%,20~200mm占約15%,2~20mm占約5%,其余為粉粘粒充填,整體呈中密狀,透水性好。巨塊狀塊石層內多處可見粉粘粒含量高的小層,底部可見所含角礫土被壓密的現(xiàn)象,為滑帶土。巨塊狀塊石層主要分布于滑坡體中下部,鉆孔揭示厚約12.3m。
2.2.4 第四系全新統(tǒng)崩坡積層
該層主要分布于除滑坡區(qū)以外的斜坡坡表及坡腳,主要為碎石,推測5~15m。
碎石主要呈灰色、灰黃色,石質成分以變質砂巖為主,呈棱角狀。其中Φ>200mm 約占5%~10%,20~200mm占約50%~55%,2~20mm占約10%~15%,其余為粉粘粒充填,呈稍密~中密狀。
2.2.5 中生界三疊系上統(tǒng)侏倭組
根據(jù)鉆孔揭露及地面調查可知,滑坡區(qū)下伏地層巖性為變質砂巖、千枚狀板巖。
(1)變質砂巖主要呈灰色,礦物成分以石英、長石為主,變余砂狀結構,中厚~厚層狀構造,可見層理面傾角以75°~85°為主,淺層巖體層間結合差,巖質較軟~較硬。
(2)千枚狀板巖主要呈灰色、深灰色,礦物成分以粘土礦物為主,石英、巖屑次之,變余結構,千枚狀~板狀構造,可見層理面傾角以75°~85°為主,淺層巖體層間結合差,巖質軟。
滑坡區(qū)位于甘孜—松潘地槽褶皺系內二級構造單元巴顏喀拉冒地槽褶皺帶的東南部(三級構造單元馬爾康地向斜中部),即位于由鮮水河斷裂帶與龍門山斷裂帶所挾持的川青斷塊區(qū)的東南部之小金弧形褶皺的北西翼馬爾康北西向構造帶內,北與青海境內的二級構造單元阿尼瑪卿地背斜相鄰。區(qū)內主要褶皺形跡有羊隆復向斜、坐木背斜、曼谷背斜、日隆復向斜等,主要斷裂形跡有草登斷裂、呷秋里斷裂、松崗斷裂、二達江-日部斷裂、達維-洛羅斷裂等,如圖4所示。
圖4 研究區(qū)構造與地震簡圖
根據(jù)GB 18306—2015《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(部分如圖5和圖6所示),場地地震動峰值加速度為0.10g,地震動反應譜特征周期為0.45s,對應地震基本烈度為VII度。
圖5 區(qū)域地震動峰值加速度范圍圖
圖6 區(qū)域地震動反應譜特征周期范圍圖
2.4.1 地表水
場地內發(fā)育的主要地表水體為茶堡河。茶堡河為大渡河二級支流,為區(qū)域內地表水侵蝕、地下水排泄的基準面,位于馬爾康以北,發(fā)源于大藏鄉(xiāng)東部。主河流長度約30余公里,于沙爾宗鎮(zhèn)及腳木足鄉(xiāng)交界龍頭灘大橋處匯入腳木足河,流域面積約800km2。河流兩岸石壁峻峭,植被豐茂。河流之上目前建有從恩電站及龍頭灘電站。研究區(qū)范圍,茶堡河流向西北,水流較平緩,河面寬約20m,2023年2月7日調查時水深約0.5~1m,流量約3~5m3∕s。
2.4.2 地下水
場地地下水類型為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水。
松散堆積層孔隙水主要賦存于第四系松散堆積層內,接受大氣降水、融雪補給,順地形向坡下溝谷中逕流、排泄。
基巖裂隙水主要分布于基巖風化及構造裂隙中,主要接受大氣降水,部分為松散層孔隙水補給。由于區(qū)內地形坡度較大,為有利的泄水地形,地表徑流速度較快,大部分地表水沿沖溝、斜坡流失匯入茶堡河,部分補給淺部基巖裂隙水,因此,區(qū)內斜坡上部的基巖裂隙水富水性較差,含水量變化受季節(jié)性影響大,消、漲迅速。河床以下的基巖裂隙水與河水(溝水)相通,有一定連續(xù)水量。
線路K5+950~K6+040段從滑坡體下部以原路路基形式橫穿通過。目前,滑坡體上陡下緩,上部約40°~60°,坡體后緣順坡向下右側出露緩傾基巖;下部約20°~30°。坡體中上部巖土體裸露,下部以矮小灌木、雜草為主。
滑體:根據(jù)鉆孔揭示,滑體以含碎石粉質粘土、碎石、巨塊狀塊石為主;豎向上,上部主要為含碎石粉質粘土、碎石,呈稍密~中密狀,中下部主要為巨塊狀塊石,可見緩傾層面,為巖體崩滑解體形成,呈中密狀。
滑帶:結合鉆孔情況,在滑坡中部、上部,滑帶位于巖土界線附近,滑帶土為角礫土,呈灰色,被壓密,所含粉粘粒含量較高,鉆孔揭示厚約0.7m。在臨河的下部,滑帶位于與河床卵石接觸面附近,滑帶土以含礫黏土為主。滑帶土照片見圖7及圖8所示。
圖7 巖土界線滑帶土
圖8 與河床接觸滑帶土
滑床:在滑坡中部、上部滑床以侏倭組千枚狀板巖為主,巖質軟~較軟,其中位于上部的千枚狀板巖呈現(xiàn)傾倒現(xiàn)象,巖體破碎;在滑坡體下部,滑床為卵石,卵石呈中密~密實狀。
根據(jù)工程地質條件可知,原斜坡地形上部較緩,下部較陡,為坡體滑動提供勢能;未滑動前,覆蓋層較淺,以傾倒千枚巖為主,變質砂巖少量,巖層傾倒折斷帶附近為角礫土,為坡體內的軟弱層(見圖9和圖10所示),為滑坡形成提供有利條件。
圖9 折斷帶附近軟弱層整體
圖10 折斷帶附近軟弱層局部
據(jù)村民介紹,2005年8月12日發(fā)生特大強降雨,降雨強度大,時間長,且降雨后坡體發(fā)生滑動變形。分析滑坡坡體結構發(fā)現(xiàn),由于碎石土下覆層粉黏粒含量高,為相對隔水層,特大降雨后地下水入滲至折斷帶軟弱層,并沿該層滲流,軟化該層,導致力學強度降低,同時地下水入滲后,增加了重度,最終形成滑坡,在較大的勢能作用下快速滑動。
本文分析了馬爾康某碎石土滑坡體的地質特征及滑坡災害形成的原因。該滑坡地處青藏高原東南緣的高山區(qū),屬構造侵蝕剝蝕高山峽谷地貌;區(qū)域地層包括新生界第四系全新統(tǒng)人工填筑層、沖洪積層、滑坡堆積層、崩坡積層及中生界三疊系上統(tǒng)侏倭組,地震基本烈度為VII度;滑坡體周界明顯,主滑方向約45°,滑坡體平均寬約80m,縱向長約100m,厚約4.3~19.2m,方量約9.6萬m3。原斜坡上陡下緩,為坡體滑動提供勢能,坡體內部傾倒折斷帶附近發(fā)育角礫土,為坡體內軟弱層,為滑坡形成提供有利條件;特大降雨后地下水入滲至折斷帶軟弱層,并沿該層滲流,軟化該層,導致力學強度降低,同時地下水入滲后,增加了重度,最終形成滑坡。