龍朝樹松散堆積體成因及變形破壞趨勢分析

朱向宇，向喜瓊

(貴州大學喀斯特環境與地質災害防治教育部重點實驗室，貴州貴陽550003)

龍朝樹滑坡位于貴州省關嶺縣境內320國道2250 km至2260 km路段的龍朝樹村，2010年6月貴州關嶺縣大部分地區經受了持續一周的降雨，且27日和28日兩天的降雨量超過了此前當地的所有氣象記錄[2]。此間龍朝樹滑坡發生了明顯的變形跡象，主要表現為320國道以西房屋的變形、開裂以及滑坡前緣的疊瓦式破壞。通過研究表明，龍朝樹滑坡為松散堆積體的局部變形，這不僅對位于坡體上的龍朝樹村大部分村民的生命安全造成了極大的威脅，一旦滑坡滑面貫通，極端情況下將有可能堵塞壩陵河，后果不堪設想。

1 滑坡區基本特征

1.1 地質背景

龍朝樹松散堆積體地處揚子準地臺黔北臺隆六盤水斷陷威寧北西向構造變形區，構造線呈北西－南東向展布，主要由一束大體平行的較緊密褶皺和逆斷層組成。研究區以東發育數條NNW逆斷層，受構造活動影響，滑坡區發育3組優勢節理:節理 1(N65°E/SE∠57°)、節理 2(N50°W/WS∠34°)、節理 3(N63°E/NW∠46°)。

根據區域地質資料及相關文獻[3]，滑坡體位于坡舟倒轉向斜核部，向斜總體延伸方向為NW向，軸面傾向NE向，傾角60°。核部地層為三疊系上統火把沖組(T3h)石英砂巖、粘土巖互層，位于滑坡區中前緣。兩翼由內向外依次為三疊系上統把南組(T3b)粘土巖、粉砂質粘土巖，三疊系上統賴石科組(T3ls)泥灰巖，三疊系下統大冶組(T2z)灰巖，東翼巖層產狀 N20°～35°W/NE∠35°～42°，西翼傾向基本與東翼一致，傾角較緩，約為 20°～30°，見圖 1、圖 2。

1.2 松散堆積體特征

通過現場調查發現，龍朝樹松散堆積體具古滑坡形態特征，主要表現為:后緣陡壁近直立，陡壁下有明顯的滑坡平臺，前緣坡度較緩，坡度約為20°，呈圈椅狀。古滑坡體邊界西起壩陵河，東至高程約900m處的陡崖，南北各以兩條季節性沖溝為界。南北寬330m～380m，東西長約780m，體積約370×104m3，為一大型古滑坡。

由于松散堆積體跨越不同巖性地層，堆積體上下段的物質組成也呈現明顯差異，具體可劃分為以下兩個分區(見圖2):

1)Ⅰ區:

大致為高程650m～800m段內，即320國道以西。該區物質組成以粉砂質粘土為主，含碎石，碎石粒徑一般為5～20 cm，含量約為20%。

圖1 松散堆積體位置平面

圖2 龍朝樹松散堆積體工程地質剖面

2)Ⅱ區:

大致為高程800m～880m段內，即320國道以東。該區物質成分主要為塊石、特大孤石夾碎石質土，特大孤石直徑一般為2～5m，最大可達8m。塊石直徑一般為0.2～0.7m，最大可達1.0m，巖性為灰巖、泥灰巖。堆積體物質總體上相對較為密實，但上部塊石、孤石堆積體較為疏松，并存在架空現象。

根據現場調查，堆積體中間厚，向東西兩側逐漸變薄，滑坡體厚6～40m不等。堆積體后緣為一坡度40°、坡高30m左右的陡崖，陡崖走向與邊坡走向近平行。

1.3 水文地質特征

松散堆積體的物質組成決定了滑坡體含水性及透水性。Ⅰ區由粉砂質粘土夾碎石組成，為含水層。Ⅱ區以塊石、大塊孤石為主，結構松散，局部甚至有架空現象，透水性良好。

2 松散堆積體成因機制

通常情況下，對于緩－中等傾角反傾向邊坡，自重應力與軟基效應對邊坡變形破壞起了重要控制作用[4]。龍朝樹所在坡體為典型的“上硬下軟”結構邊坡，此類巖性結構邊坡易形成滑坡。一方面，坡體前緣為軟質巖形成的倒轉向斜，倒轉向斜為良好的儲水構造，軟質巖在遇水情況下強度會大幅度下降，產生塑性變形，一旦河流下切形成臨空面，斜坡巖體就會向坡前臨空面發生剪切蠕變;另一方面，上部堅硬脆性巖體如大冶組灰巖或賴石科組灰巖、泥質灰巖受斷裂錯動的影響，巖體容易碎裂化，若地表水沿拉裂面滲入坡內，就會進一步促進了蠕滑的發展。

受構造活動、活動斷裂和卸荷回彈等影響，坡體中后段發育3組優勢節理，根據赤平投影(圖3)，節理2走向與坡面走向基本平行，形成了構造順向坡，節理1、節理3走向與坡面走向基本垂直，為滑坡提供了很好的邊界條件。

圖3 結構面赤平投影圖(上半球投影)

因此，隨著蠕滑的發展，坡體向臨空方向發生剪切蠕變，當后緣拉裂縫與優勢節理面貫通后，坡體的抗剪強度會明顯下降，前緣的軟質巖為滑坡提供了很好的剪出口。

根據現場調查，滑坡后緣可見較為完成的灰巖產狀，但其產狀與基巖相差較大，傾角變陡(近90°)，這進一步驗證了滑坡的變形破壞機制為蠕滑－拉裂，而非傾倒－拉裂式破壞。

如前所述，該處松散堆積體具備古滑坡地貌特征，結合上述分析，可斷定龍朝樹松散堆積體成因以滑坡堆積體為主。后緣塊石、孤石結構松散，具架空結構，分布范圍集中在后緣平臺及其附近，為滑坡發生后形成的崩塌堆積體。

3 古滑坡體局部復活機理

3.1 目前變形特征

根據滑坡體的變形跡象及其位置將滑坡體分成兩個區。

3.1.1 滑坡體后緣

主要集中在320國道以西的新滑坡后緣，表現為房屋墻體和屋前地坪出現裂縫。其中房屋墻體出現典型的倒八字裂縫，鋸齒狀，呈現張性羽裂縫，最大張開達4 cm。地坪裂縫則大致表現為平行于公路走向的拉張裂縫和坡體邊緣的剪切裂縫，最大張開達2 cm。特別是今年320國道一側的排水暗渠出現堵塞情況，雨季時大量水流只能順坡排泄，這就加大了該區變形跡象。320國道及國道以東房屋、坡體未見變形跡象。

3.1.2 滑坡體前緣

該區位于坡體前緣的耕地，種植作物以甘蔗為主。據現場調查和走訪，由于受壩陵河沖刷，坡體前緣出現了明顯的疊瓦式破壞。與相鄰地形對比，呈現明顯的臺階狀及高程下降。

3.2 古滑坡局部復活機理

與前面敘述對比，主要變形區都位于古滑坡堆積體分區中的Ⅰ區，通過分析，這種吻合絕非偶然，我們可以從堆積體的物質組成去解釋坡體的變形。

Ⅱ區由塊石、大塊石組成，透水性良好，形成了地下水的良好通道，同時也為Ⅰ區提供了充足的水源。據現場調查，Ⅱ區未見變形跡象，說明該區穩定性良好。Ⅰ區由粉砂質粘土夾碎石組成，為含水層，且下伏基巖為隔水層，Ⅰ區松散堆積體極易沿基覆界面滑動。僅一路之隔，320國道西側出現明顯的變形跡象，因此可判斷公路位置大概即為Ⅰ區、Ⅱ區分界線，Ⅰ區為新滑坡的滑體。

新滑坡前緣為壩陵河，枯水季節流量較小、水位低，流速慢，對滑坡影響小。到主汛期河水暴漲，水位漲幅大，水流流速急、對坡體前緣沖刷侵蝕強烈。現場調查，古滑坡堆積體已明顯伸入壩陵河，因此河流的沖刷作用正為滑坡的變形提供了臨空條件。2010年6月份的連續降雨則加劇了新滑坡的變形，據調查，由于320國道排水渠已多年堵塞，不能及時的排走雨水，大部分地表水則沿著Ⅱ區孔隙滲入新滑體。前緣結構松散，下伏基巖為隔水層，因巖土滲透性的差異，第四系松散堆積物與基巖接觸部位成為地下水作用的活躍帶。在地下水滲流和坡體重力蠕變的作用下，大量的粘性土細顆粒和有機質集中分布在接觸帶附近，成為斜坡破壞的滑動面。

4 結語

(1)龍朝樹松散堆積體成因:在特定地質構造背景下，“上硬下軟”的反傾巖體邊坡形成的滑塌堆積體。

(2)古滑坡的局部復活與堆積體的結構存在一定的成生聯系[5]，而連降暴雨則加劇了坡體的變形。

(3)由于地表水對于松散堆積體的穩定性有較大的影響，而320國道排水渠的年久失修則加速了地表水的下滲，建議及時修復排水渠并加強地表排水系統和必要的地下排水[6]。

[1]劉衡秋，胡瑞林.大型復雜松散堆積體形成機制的內外動力耦合作用初探[J].工程地質學報.2008，16(3):291－297.

[2]張建江，楊勝元，王瑞.貴州關嶺“6.28”特大地質災害的啟示[J].中國地質災害與防治學報.2010，3(21):137－139.

[3]樊敬亮，金雪蓮，梁玉紅.高山峽谷地區壩陵河大橋西岸邊坡穩定性及工程效應[J].解放軍理工大學學報.2009，10(5):497－500.

[4]黃潤秋，王崢嶸，許強.反傾向巖質邊坡變形破壞規律分析[J].1993～1994年學術年報—工程地質研究進展.1994:62－73.

[5]張倬元，王士天，王蘭生.工程地質分析原理(第二版)[M].北京:地質出版社.1994.

[6]王恭先.滑坡學與滑坡防治技術[M].北京:中國鐵道出版社.2007.