平推式滑坡形成條件與防治措施

肖建國，羅永康，賈志宏，陳　璐，羅　鴻

平推式滑坡形成條件與防治措施

肖建國1，羅永康1，賈志宏1，陳璐2，羅鴻3

（1.成都市地質環境監測站，成都 610041；2.成都市天府新區國土房管局，成都 610500；3.四川省地質環境監測總站，成都 610500）

通過地質調查發現，成都同時發育有單級和多級式平推式滑坡，其規模勻屬中型或大型。以成都市3個典型平推式滑坡為例，通過分析總結，得出其臨空條件、地層巖性、降雨和控水條件是平推式滑坡形成的基本條件，結合實際，提出了防治措施。

平推式滑坡；形成機制；防治措施；成都市

由于特殊的地質環境，四川盆地發育的滑坡多為近水平推移［1］。例如四川省宣漢縣天臺鄉滑坡［2］、瀘州市納溪區金山坡滑坡［3］、南江縣興馬中學滑坡和大河中學滑坡［4］等，被稱作平推式滑坡。

張倬元等［5，6］于1981年首先提出平推式滑坡的概念，這類滑坡主要發生于滑移-壓致拉裂和塑流-拉裂變形體，是由滑坡后緣靜水壓力和滑面托浮力共同作用的結果，通過力學計算可得到了滑坡的啟動水頭。M. Matjaz （2004年）等［7］對斯洛文尼亞Stoze斜坡的兩個平推式滑坡進行了研究，發現持續降雨引起的高承壓水是滑坡的誘因。范宣梅（2006年）等［8］對四川省宣漢縣天臺鄉特大型滑坡進行了研究，引入了多級式平推式滑坡的概念并分析了這種滑坡的演化過程。許強（2010年）等［5］通過對四川省南江縣興馬中學滑坡和大河中學滑坡的形成機理的研究發現，上覆近水平巨厚層砂巖與下伏薄層泥巖構成的陡崖和平行于坡面的長大陡傾結構面是平推式滑坡的一種典型斜坡結構特征，同時還提出了排水、抗滑工程是這類滑坡的有效治理措施。趙勇（2013年）等［9］應用最小二乘法回歸分析方法對平推式滑坡進行了統計分析，得到了滑坡啟動的臨界水頭，并與力學推導的結果作對比，發現力學推導的計算公式更符合已有滑坡的實際情況。趙權利（2013年）等［10］推導了承壓水的作用范圍，并將其與后緣靜水壓力沿滑面法向的分力一起引進計算公式，修正了平推式滑坡的啟動水頭計算公式。郭曉光（2013年）［11］對中江縣馮店垮梁子滑坡進行勘查和物理模擬試驗，發現多級平推式滑坡存在牽引后退式和推動前進式兩種不同啟動和運動模式。

成都市分布有大量的軟硬互層巖層，具有推式滑坡形成的地質條件，并且已發生多處平推式滑坡。

圖2　1－1'剖面圖

1　成都市平推式滑坡實例

1.1都江堰五里坡滑坡

2013年7月10日，受日降水量大于100mm的強降雨作用下，都江堰市西面的中興鎮三溪村1組石孟江河右岸五里坡發生滑坡并產生泥石流，造成了嚴重的損失。

五里坡滑坡平面形態呈北小南大的不規則梯形（圖1），前緣剪出口為斜坡近坡腳處的陡立巖壁，標高898m，滑坡后緣沿青城山景區武術館一側的山脊向慈云閣-招魂亭和后緣張拉裂縫為界，標高為1 100m ，相對高差 200m，滑坡右側以原五里坡岸坡出露的巖壁為界，滑坡左側邊界至山脊處，滑坡寬度達460m，縱向長約460m，面積約1.61×105m2，主滑方向向北，體積為3×106m3，屬大型滑坡。

滑體物質為第四系含碎石粉質粘土和白堊系灌口組（Kg）泥質粉砂巖，巖層產狀為110∠10°（圖2）。滑坡南西面頂部已有高約30～50m的陡直后緣壁。滑坡啟動前，滑坡后壁處形成了寬約30m，并被泥質補填的裂縫，為降雨下滲提供了通道（圖3）。

圖3　五里坡滑坡后緣拉裂

圖4　獅子山滑坡全貌

后緣拉裂兩側均被巖體或堆積層堵塞，形成封閉的儲水空間。在暴雨過程中，滑坡后緣積水形成靜水壓力，滑坡體在靜水壓力作用下發生滑動。后緣拉裂附近的武術館端堆積體在水壓力作用下發生下滑，并演變成泥石流災害。

1.2新津獅子山滑坡

獅子山滑坡位于新津縣梨花溪風景區梨花村8組及羅山村1組，地理坐標N 30°22′22.49″E 103°48′48.82″。斜坡為順層巖質斜坡，巖性為磚紅色泥巖，傾角約10°。2010年該斜坡后緣發育長約100m橫向拉裂縫，裂縫寬約1m，深度1m左右。在2013年8月7日暴雨后，滑坡體發生整體滑移，在斜坡后緣形成多級橫向拉陷槽或拉裂縫（圖4、圖5、圖6），最大拉裂縫長150m，裂縫頂面寬度15m，底面寬度2～3m，深度約20m。滑坡縱長200m，寬150m，滑體厚度20m，滑坡體方量約6×105m3，屬中型巖質滑坡。

圖5　獅子山滑坡后緣多級拉裂縫

圖6　獅子山滑坡剖面示意圖

圖7　青龍寺滑坡后緣拉裂縫

1.3彭州市青龍寺滑坡

青龍寺滑坡位于彭州市麗春鎮塔子村7組，地理坐標N 30°58′51.7″，E 103°47′36.1″。坡體為順層巖質斜坡，巖性為白堊系厚層狀砂巖、砂質泥巖互層，傾角約5°。目前滑坡處于變形階段，后緣發育若干條走向相互平行的拉裂縫，其中最大裂縫寬30cm，深度不可見，如圖7所示。滑坡前緣出露基巖，并伴有地水滲出。滑坡縱長200m，寬100m，厚度約10m，方量約1.4×105m3，屬中型巖質滑坡。

圖8　單級平推式滑坡形成過程示意圖

2　平推式滑坡的形成機制

根據破壞形態，平推式滑坡可以分為單級平推式滑坡和多級平推式滑坡兩種類型，主要區別在于拉陷槽的多少。單級平推式滑坡的拉陷槽僅有1個，滑坡體在滑動過程作1個整體滑動，如都江堰五里坡滑坡。而多級平推式滑坡含有兩個及以上拉陷槽，滑坡體被拉陷槽分割成兩個及以上的塊體，如新津縣獅子山滑坡和彭州市青龍寺滑坡。

單級滑坡的產生過程主要分為裂縫形成、降雨啟動兩個階段［4，12］。平推式滑坡主要產生于軟硬巖互層中，軟硬巖一般主要分別為泥巖和砂巖。這種巖層組合利于發生塑流—拉裂變形，硬巖在重力作用下擠壓下伏軟巖，促使軟巖產生塑性流動。在塑性流動過程中，軟硬巖間的摩擦力帶動硬巖向臨空方向運動，使硬巖產生拉應力，由此硬巖在后緣形成拉裂縫。此外，地震也可能使斜坡后緣形成裂縫，為平推式滑坡提供流水通道與儲水空間，這種情況相比塑流—拉裂變形情況較少見。在降雨啟動階段，強降雨與坡表流水灌入后緣拉裂，促使底部軟弱帶巖土的C、φ值降低，同時后緣產生較高的水頭。在向坡外的后緣靜水壓力與底部軟弱帶豎直向上的浮力共同作用下，滑體被推出形成滑坡，如圖8所示。滑體滑動過程中，后緣水頭立即降底，滑動速度在底部摩擦的作用下逐漸降低，后緣形成深大拉裂縫或拉陷槽。因此，后緣拉裂的水位是平推式滑體啟動的關鍵。王士天［12］通過理論計算得到平推式滑坡的啟動水位，如下式所示：

式中：W為滑塊單寬重量（t/m）；α為滑移面順滑動方向傾角；L為滑塊底面沿滑動方向長；φ為滑面摩擦角，不慮內聚力C；γw為水的容重。當α =0時，計算公式簡化為：

圖9　多級平推式滑坡的形成過程示意圖

多級滑坡是多個單級滑坡的組合，形成的內在原因是巖體結構面發育，斜坡在塑流-拉裂變形過程中易發育多組拉裂縫，其形成過程如圖9所示。在強降雨過程中，塑流-拉裂變形生成的拉裂縫均形成高承壓水頭。1號滑坡體在靜水壓力作用下產生單級平推式滑動，而2號及以后的滑坡體由于前后兩側均受到大小基本相同的水平向靜水壓力的作用，2號及以后的滑坡體不會產生滑動（圖9（a））。當1號滑體滑動后，1號滑體后緣裂縫被拉開，2號滑體前部水頭陡降（圖9（b））。2號滑體在后緣靜水壓力作用形成與1號滑體一致的滑動（圖9（c））。如此，整個斜坡將產生由前緣往后緣逐段發展的由多個滑體構成的滑坡。

3　平推式滑坡的形成條件

基于形成機制分析和已有滑坡結構特征發現，當斜坡結構特征滿足特定的地形地貌、坡體結體特征和降雨條件時，平推式滑坡便可能發生。

3.1臨空條件

平推式滑坡的主導因素是裂縫中的靜水壓力而不是滑體本身的重力因素，因而這種滑坡形成的一個關鍵是需要不少于一定高度的水頭。水頭底部為構成滑動面的軟弱夾層或結面，軟弱夾層或結面出露形成了潛在剪出口。由此，臨空面需要較大的高度，使滑面所在位置的軟弱夾層或結面出露，臨空面的總體高差不小于滑坡啟動時所需的水頭值。

3.2巖性結構特征

在坡體結構中，影響平推式滑坡形成的主要因素主要為巖層產狀和巖性條件。

1）巖性，斜坡的典型巖層特征為上覆厚層至巨厚層狀硬巖或相對較硬巖層，下伏軟弱夾層或結構面。成都平推式滑坡多發育于紅層斜坡中，以侏羅系、白堊系和三疊系的紫紅色中厚層～巨厚層狀砂、泥巖互層為主［4］。其中，滑動面一般為砂泥巖界面或紅層中的軟弱夾層泥巖。

紅層中砂巖作為硬巖，典型特征是脆性強，抗壓強度較高，抗拉張應力較弱。泥巖作為典型的軟巖，泊松比較高，抗壓強度低，遇水后強度在幅度降低，具有顯著的流變特性。這說明砂、泥巖強度和變形指標相差大。這種差異性導致巖體內部形成拉應力，最終形成后緣拉裂縫。紅層巖體常常發育豎直的1～2組甚至多組節理，這為后緣拉裂縫的形成提供了良好的結構特征。暴雨時，地表水迅速滲入裂隙或拉陷槽。當裂隙或拉陷槽內的水頭高度達到臨界水頭高度時，滑坡體即可產生滑動。

2）巖層產狀，巖層呈近水平產出，巖層傾角一般在10°以內。這樣的結構特征促使靜水壓對滑體的作用大于重力對滑體的作用，這導致即使在逆向斜坡中，這樣近水平產出的巖質斜坡也可能產生滑坡。

3.3降雨條件

暴雨是誘發多級平推式滑坡的促發因素。前人已得出平推式滑坡的啟動水位，但是地質災害的監測預警中，常用的方法是監測雨量。監測雨量才是判斷面域內滑坡形成可能性的關鍵。

許強（2010年）［5］對四川盆地幾次強降雨誘發群發性滑坡進行了統計，結果表明，平推式滑坡的日降雨強度一般應達到100 mm，累計降雨強度一般不應小于200 mm。

3.4控水條件

控水條件主要是指坡體發育的裂縫是否利于后緣拉裂儲水。此條件需要坡體表層結構面具有一定的張開度，但兩側應基本處于封閉狀態；或張開裂縫被碎塊石土局部充填后，留下了囊狀儲水空間。如果巖體內結構面不張開，或結構面太發育，尤其是存在垂直于坡面的張開結構面，將失去其儲水條件，平推式滑坡力學條件中的后緣靜水壓力和底部揚壓力均不能形成。

綜合上文分析，臨空條件、地層巖性、降雨和控水條件條件構成了平推式滑坡的基本條件。

圖10　平推式滑坡特征地層分布圖

4　成都市產生平推式滑坡的防治建議

根據成都市的地質環境特征可知，成都市的山區主要集中于四川盆地與山區的交接帶，這里受河流切割強烈，地形起伏大，為滑坡提供了地形條件。根據區域地質資料，成都市廣泛分布著白堊系、侏羅系和三疊系的紫紅色砂巖、泥巖，面積可達4000km2，占全市面積33%，其分布特征如圖10所示。這種紫紅色砂巖、泥巖構成了軟硬巖層體系，可產生上覆硬巖下伏軟巖的典型巖層結構，為平推式滑坡的形成提供了地層因素。成都這些特征區域仍有可能發生平推式滑坡，具體還需要看巖層是否呈近水平產出（≤10°）。成都山區受構照影響較大，巖層產狀變化大，特征地層區均需要引起重視，做好排查和防治措施。

根據平推式滑坡的形成條件可知，平推式滑坡的防治措施主要為兩方面：預防和治理工程。降雨是平推式滑坡的誘發因素，靜水壓力是平推式滑坡形成的力學條件，因此在滑坡治理中，截水和排水是治理平推式滑坡最有效的方法。具體方法為：①填埋后緣拉裂縫；②在后緣修建截水溝防止坡表流水進入滑坡體；③在滑動面附近鉆挖泄水孔將坡體內水體排出，防止靜水壓力的形成。其次，抗滑工程可阻止滑體在下伏軟層蠕變或靜水壓力作用下產生的滑動，從而防止后緣拉裂的變大和保護前緣建筑。具體方法為：①前緣修筑抗滑樁，在滑體前緣形成抗滑力；②對于厚度不大的滑體可打錨桿，在坡內形成抗滑力。平推式滑坡往往為中型或大型滑坡，治理措施所需的費用較高，也可采取監測預警或避讓搬遷的預防措施。

5　結論

1）平推式滑坡體坡可能會產生多條拉裂縫，形成多級式平推式滑坡，在調查潛在平推式滑坡時，還需對后緣拉裂向坡后的一定范圍作調查，以防因遺漏其它拉裂縫而把滑坡的危險區范圍界定小了。

2）臨空條件、地層巖性、降雨條件和控水條件構成了平推式滑坡的基本條件。

3）降雨是平推式滑坡的觸發因素，為滑坡的形成提供了力學條件。因此，平推式滑坡的防治首要任務就是截水和排水，其次為設置抗滑工程。

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Forming Conditions and Control of Translational Gliding Landslide

XIAO Jian-guo1LUO Yong-kang1JIA Zhi-hong1CHEN Lu2LUO Hong3
（1- Chengdu Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610041； 2- The Bureau of Land and Resources， Tianfu New District， Chengdu， Chengdu 610500； 3- Sichuan Geological Environmental Monitoring Station， Chengdu 610500）

The geological survey shows that single and multi-stage translational gliding landslides on a medium or huge scale are developed within the boundaries of Chengdu. This paper has a discussion on their shape， lithology， rainfall characteristic， storage condition and genetic mechanism by 3 examples of typical translational gliding landslides and puts forward some control measures.

translational gliding landslide； genetic mechanism； primary conditions of occurrence； control measure； Chengdu City，

P642.22

A

1006-0995（2015）04-0596-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2015.04.028

2015-02-25

肖建國（1986-），男，四川新都人，助理工程師，碩士研究生，從事地質災害防治、巖石力學與土力學