某滑坡滑帶土形成演化研究

藺力 李益陳 李鎮鴻 何坤

摘 要：砂泥巖滑帶土的形成演化是滑坡體形成機制及穩定性評價預測的重要問題。文章通過滑坡體的地質環境入手，從蒙脫石滑帶的形態、結構特征、滑帶成分特征及影響滑帶土演化的地貌和氣候條件等多因素，進而從滑帶土的礦物物理力學性質演化和外部條件推動其演化結合分析得出了滑帶土的形成演化過程。

關鍵詞：滑帶土；蒙脫石；形成演化

引言

滑坡體位于三峽庫區長江左岸，為高焦爐古滑坡的東部復活部分。自上世紀50年代至今的監測資料揭示其仍處于蠕滑復活變形，屬典型平推式古滑坡復活。滑帶土性質是土質類滑坡一個重要影響因素，其組成結構、物理力學性質的改變都對坡體失穩具重要的促進作用[1]。因此，對滑帶土形成演化的研究，將對滑坡的穩定性評價具有重要現實意義。

1 古滑坡地質環境

工程區位于觀音峽背斜及南溫泉背斜之間的重慶復式向斜核部。滑坡總體北高南低，北部為大坪山，大坪山以南為河流剝蝕滑坡平臺，古滑坡高程基本對應長江二級階地，地形上圈椅狀發育明顯。滑體物質主要有：（1）Qml：人工堆積體；（2）Q4pa+al：沖洪積堆積體，含碎石粉粘土、砂卵礫石層；（3）Q4del：粉質粘土夾碎塊石；基巖為侏羅系中統（J2s）的紫紅色泥巖和粉砂巖互層，產狀176～190°∠8°。

2 復活坡體形態及組成結構特征

2.1 坡體形態

復活滑坡位于古滑坡東部，呈橫長型展布，寬800m，長200～350m，平均厚度10～35m，體積約480萬m3，為傾長江的臺階狀緩坡，坡度7～15°。坡體四級平臺間相接的陡坎顯示其次滑動特征明顯，前緣高程155～170m，后緣高程202～214m，滑坡舌突出明顯主滑方向179°。

2.2 復活滑坡與古滑坡的關系

（1）繼承關系：復活滑坡為古滑坡的局部復活，于填土底層層面附近形成淺層滑面，古滑面位于基巖強風化發育的軟弱層。

（2）空間關系：復活滑坡東側邊界與古滑坡重合，后緣和西側邊界位于古滑坡內部。

（3）物質組成及結構差異：古滑坡滑體主要為含碎塊石粉質粘土，復活滑坡主要以人工填土為主。

2.3 滑體物質組成及結構特征

（1）滑體：滑體結構上部人工填土，下部粉質粘土夾碎塊石，厚約10～35m不等，中部和后緣較前緣厚，東側滑體較西側厚。

（2）滑帶土：據勘探成果揭示滑坡的空間分布有三層滑面，淺層滑帶：沿人工填土與滑坡堆積層下部的軟弱夾層發育，變形微弱。如大剪實驗探井中7.98～8.18m見滑面凹凸明顯，滑帶土為棕紅色粉質粘土主要礦物成分水云母40%、石英30%、高嶺土15%、蒙脫石10%，軟塑狀，鏡面擦痕明顯，傾角平緩。深層滑帶：滑帶土為親水礦物其成分碎屑占30%，其中95%為石英，基質占70%其中蒙脫石45%、高嶺土25%、水云母20%、綠泥石10%，遇水易軟化，具膨脹性，實驗自由膨脹率38%-58%。古滑帶：主要礦物成分水云母50%、碎屑石英30%、長石15%，遇水膨脹易軟化。據深層滑帶土掃描電鏡和實驗參數顯示，在上覆滑體自重土壓力及長期蠕滑剪切同時作用下，滑帶下盤的粘土礦物受剪切擠壓作用，形成平行滑動方向的密集型定向排列，顯示其長期蠕動變形存在。

復活變形區既受淺部軟弱層變形控制，又受深層滑體的整體蠕滑等因素控造成其分層次、多期次滑動特征明顯。高膨脹力減少上覆滑體自重影響出現上浮漂移特性，使得古滑坡沿水平蒙脫石層面在后緣靜水壓力和滑面下部揚壓力的綜合作用下產生平推式蠕滑變形。

（3）滑床：為泥巖和粉砂巖互層結構，西高東低，高程分布156～180m，鈣泥質膠結明顯，風化裂隙發育。

3 滑帶土的演化

對國內分布的膨脹土研究表明，三峽庫區膨脹土屬南北亞熱帶和暖溫帶沉積型高塑性粘土，形成于中、晚更新世基本為洪坡積物成因。滑帶土顯示礦石具明顯水平層理、微細層理等沉積建造特征，同時，屬沉積成因的膨潤土的礦石成分，除主要蒙脫石礦物外，尚含有石英、水云母、長石、褐鐵礦等礦物，與本區蒙脫石粘土X粉晶衍射實驗具一致性。

3.1 氣候和地貌條件

庫區為北亞熱帶濕潤季風氣候，受丘陵、低山地形影響，氣溫較同緯度中、下游偏高2～4°，濕度大；地貌上膨脹土多分布于較寬緩的河谷側斜坡、階地地帶。工程區的氣候和地貌環境適合膨脹性粘土物質堆積，多為砂泥巖風化殘坡積，經水流搬運作用堆積成巖建造形成膨脹性巖土。

3.2 滑帶土演化

3.2.1 礦物物理力學性質的演化

蒙脫石晶體中的四面體和八面體的頂點氧原子以Al-OH，Si-OH，Mg-OH的形式存在。當其處于水中時，晶片邊緣的OH間形成氫鍵，但其鍵能很弱，受外力作用極易斷裂；此時，膨脹土就具有塑性流動性，具備了極好的粘接強度再生性與飽和度觸變性。

同時，蒙脫石遇水引起晶體間距增大而引起巖體結構性膨脹，其主要出現在形成塑性體和流體的過渡階段。含有強親水性礦物蒙脫石、伊利石等，使得膨脹性巖土具較強的與水結合的能力，并具有膨脹——收縮——再膨脹的往復脹縮特性。經過水庫庫水位的不斷升降變化其蒙脫石滑帶土的穩定性的大小順序為干濕循環>濕循環>干循環。據相關文獻顯示，蒙脫石含量超過8%就對膨脹土的脹縮性產生很大影響，滑坡體中蒙脫石含量最高達85%，使得膨脹性質進一步強化。在滑坡體上原鋼鐵廠廢水下滲和長江庫尾的高電解質地下水活動作用下其滑帶土水——巖交互加劇加速，其滑帶演化加速為坡體復活失穩創造了有利條件。

3.2.2 外部條件推動其演化

作者認為坡體后緣揭示的深厚的殘坡積和河湖相的粉砂和淤泥質互層和夾層特征，表明古滑坡后緣拉陷槽在古水文周期區域高水位下，在坡體內形成一定間歇周期的沉積建造和坡面崩坡積混雜。因此，推測復活滑坡體為高焦爐古滑坡形成之后復活部分，形成時期的判定對其活動強度和活動周期在滑帶土演化和膨脹土的塑流變形中都具有重要作用。同時，新近變形使得地表水下滲和地下水位頻繁活動，為滑帶土蒙脫石化和滑帶土水-巖交互作用進行及結構劣化提供有利條件，最終使得坡體依托于基巖層面產生分級和多期次的平推式滑動。

滑帶土演化模式如下：（1）粉砂巖、泥巖層面經過物理、化學作用及高嶺土化、蒙脫石化等成巖作用形成了層間膨脹土；（2）在地質內外因作用下產生塑流變形、局部蠕滑破壞；（3）在地質內外因進一步作用下滑動破裂面進一步貫通形成滑坡整體蠕滑變形。

4 結束語

文章通過對復活滑坡體的地質環境為出發點，分析了復活坡體的形態及滑帶的物質組成結構特征，最后總結出滑帶土的形成演化模式，將進一步對滑坡的復活機制及其穩定性評價產生重要意義。

參考文獻

[1]劉茂，趙其滑.滑帶土抗剪強度影響因數及其變化規律綜述[J].水利與建筑工程學報，2010（6）：123-126+142.

[2]殷坤龍，吳益平.三峽庫區一個特殊古滑坡的綜合研究[J].中國地質災害與防治學報，1998（9）：204.

[3]何暉.論滑動面（帶）的勘察和研究方法[J].鐵道勘測與設計，2005（4）：55.

作者簡介：藺力，男，研究生，從事巖體穩定地質工程研究。

*通訊作者：李益陳，男，研究生，從事工程地質環境地質研究。