巖質(zhì)順層滑坡變形破壞特征與成因機(jī)制初步研究
——以貞豐縣長(zhǎng)田鎮(zhèn)金葉滑坡為例

尹努尋，侯林洋，陳鳳雨，江庭陽(yáng)曄

貴州省地礦局地球物理地球化學(xué)勘查院，貴州 貴陽(yáng) 550018

1 引言

巖質(zhì)順層滑坡在貴州乃至西南山區(qū)是一種非常常見的滑坡，發(fā)展在貴州境內(nèi)典型的巖質(zhì)順層滑坡六枝特區(qū)平寨鎮(zhèn)楊家寨滑坡、盤縣嘿社滑坡、松桃自治縣甘龍滑坡、興義市馬嶺鎮(zhèn)龍井村9組滑坡等等。本文選取的貞豐縣長(zhǎng)田鎮(zhèn)金葉滑坡，雖然在規(guī)模上為小型滑坡，但也屬于典型的巖質(zhì)順層滑坡。

2 地質(zhì)環(huán)境背景條件

2.1 地形地貌

滑坡原始地貌表現(xiàn)為一斜坡地貌，坡頂高程1305m，坡底為建筑坪地，高程1268m，相對(duì)高差37m，地形坡度較為平緩，坡度在10°～20°之間。由于當(dāng)?shù)卮迕裥藿ǚ课荩瑢?duì)原始山體進(jìn)行破壞，造成滑坡前緣形成一段長(zhǎng)約120m，高約11m，角度近似垂直的人工巖質(zhì)順向邊坡。坡底南側(cè)30m處為縣道648。

2.2 地層巖性

研究區(qū)出露地層主要為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組（T1-2 j）：為灰色薄至中厚層泥質(zhì)白云巖夾淺黃色薄層粘土巖。泥質(zhì)白云巖屬較硬巖，粘土巖平均厚度約10cm，工程物理性質(zhì)較差，屬極軟巖，為滑坡的滑動(dòng)面。

2.3 構(gòu)造

研究區(qū)位于揚(yáng)子陸塊南盤江-右江前陸盆地，白泥田向斜北東側(cè)約1.9km，中場(chǎng)背斜南西側(cè)。區(qū)域內(nèi)發(fā)育多條近北東向的斷層，其中F1斷層，為逆斷層，傾向95°，傾角約85°，水平斷距8～15m，粘土夾礫石充填，該斷層將原始坡體切割，形成了滑坡變形體的西側(cè)邊界（圖1）。

巖層以單斜產(chǎn)出，巖層產(chǎn)狀為185 ∠16°。

圖1 滑坡區(qū)構(gòu)造綱要圖

節(jié)理Ⅰ：走向245°，近垂直，節(jié)理面光滑平直，泥質(zhì)充填。平均間距約2.0m，張開度約0.2m，可見深度1.0m，結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度很差。

節(jié)理Ⅱ：走向135°，近垂直，節(jié)理面平直光滑，泥質(zhì)充填。平均間距約1.5m，張開度約1.0m，可見深度0.8m，結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度很差。

圖2 節(jié)理發(fā)育圖

3 滑坡基本特征

3.1 滑坡邊界及規(guī)模特征

研究滑坡發(fā)生于2019年4月19日18時(shí)30分，位于貞豐縣長(zhǎng)田鎮(zhèn)金葉社區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)105°35′03″，北緯25°35′27″。滑坡體主滑方向185°，總體平面形態(tài)為舌形，縱長(zhǎng)50.0m，橫寬54.0m，高7.0m，滑坡面積約2700m2，方量1.9×104m3。F1斷層及X節(jié)理，將坡體切割，形成了滑坡體的周界。滑坡沿層面從前緣人工邊坡臨空面剪出口滑出。屬小型淺層巖質(zhì)順向滑坡。滑坡發(fā)生時(shí)造成1戶住房垮塌，648縣道阻斷約150m，所幸未造成人員傷亡。

3.2 滑坡變形破壞特征

滑坡發(fā)生后，后緣形成的下錯(cuò)坎高度4m，拉陷槽寬度13m、整體滑動(dòng)距離約17m。左側(cè)拉陷槽寬5～8m，右側(cè)拉陷槽寬7～10m。滑坡體摧毀坡前房屋抵達(dá)場(chǎng)地平面后受阻，形成坡前堆積體。（圖3）

圖3 滑坡正射影像圖

3.3 滑坡物質(zhì)組合特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，滑體及滑床均為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組薄至中層狀泥質(zhì)白云巖，屬較硬巖。滑動(dòng)面為粘土巖夾層，屬軟巖，力學(xué)性質(zhì)差，在水的浸泡及沖刷下各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)將急劇下降［1-3］。

4 形成影響因素及變形破壞成因機(jī)制分析

4.1 形成影響因素

根據(jù)貞豐縣長(zhǎng)田鎮(zhèn)金葉滑坡的形成特征，分析其影響因素，歸納為內(nèi)生控制因素與外在誘發(fā)因素。

4.1.1 內(nèi)生控制因素

地形地貌：滑坡所處區(qū)域?qū)儆诘蜕角治g～溶蝕地貌，斜坡原始地形較緩，地形坡度10～30°，具備了一定的匯水面積。

整個(gè)求解過程：先對(duì)所有邊界節(jié)點(diǎn)壓力賦予邊界條件，任取全部?jī)?nèi)節(jié)點(diǎn)的壓力值作為第一次近似值然后逐行沿著油膜起始邊到終止邊計(jì)算內(nèi)節(jié)點(diǎn)，凹槽內(nèi)節(jié)點(diǎn)油壓以供油壓力Ps作為近似值。所有內(nèi)節(jié)點(diǎn)計(jì)算完后可得到比上一次精確些的油壓分布這樣經(jīng)過ξ次迭代后可得到精度較高的油壓分布從而終止迭代過程。

地層巖性：滑體由三疊系下統(tǒng)嘉陵江組薄至中層狀泥質(zhì)白云巖，滑體自重為滑坡滑動(dòng)的主要?jiǎng)恿Α；瑤镔|(zhì)為薄層粘土巖，具有一定粘性，遇水易軟化（圖4）。滑床物質(zhì)為三疊系下統(tǒng)嘉陵江組的中風(fēng)化泥質(zhì)白云巖，具有很強(qiáng)的隔水性［4-5］。

圖4 滑動(dòng)面粘土

斷層：F1逆斷層將山體切割，滑坡體位于斷層上盤，受斷層影響，上盤產(chǎn)狀發(fā)生局部皺曲，向斷層一側(cè)傾斜。斷層破碎帶為粘土夾角礫巖，具有一定的透水性，提供了雨水滲入通道。

節(jié)理裂隙：受區(qū)域構(gòu)造影響產(chǎn)生的一對(duì)X節(jié)理，結(jié)合程度差，具有一定的貫通性，提供了雨水通往滑面軟弱層的通道。

4.1.2 外在誘發(fā)因素

降雨：根據(jù)貞豐縣連續(xù)三年降雨量數(shù)據(jù)，4月份平均降雨量為80mm，為3月份平均降雨量的4-5倍。降雨量的陡增，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，增加了滑動(dòng)面的飽和度，使其抗剪強(qiáng)度驟降。

人類工程：對(duì)斜坡有直接影響的人類工程活動(dòng)，主要表現(xiàn)為工程切坡。滑坡前緣平場(chǎng)過程中對(duì)該斜坡進(jìn)行切坡，形成一高約11m，近垂直的臨空面未及時(shí)采取支護(hù)措施。滑坡失穩(wěn)前，現(xiàn)場(chǎng)正在進(jìn)行巖體破碎工程，產(chǎn)生高頻震動(dòng)，造成滑帶局部液化失穩(wěn)［6］。

4.2 變形破壞機(jī)制分析

通過對(duì)滑后堆積坡體調(diào)查，其整體完整性較好，坡體主要部分未出現(xiàn)拉裂現(xiàn)象，結(jié)合滑坡的變形演化力學(xué)分析，該滑坡變形破壞機(jī)制模式可以歸結(jié)為“蠕滑-剪斷”模式，破壞方式表現(xiàn)為推移式。經(jīng)過對(duì)滑坡的特征及其運(yùn)動(dòng)過程分析，可將該滑坡的變形演化過程分為四個(gè)主要階段：

Ⅰ期，為滑坡幾何條件形成期，斷層及節(jié)理裂隙的發(fā)育，使得原始坡體受到破壞，具備了一定的幾何條件，地層巖性組合，使其具備了滑坡的空間組合。該時(shí)期滑坡通常處于穩(wěn)定～基本穩(wěn)定狀態(tài)，滑面粘土巖具有一定的抗剪強(qiáng)度能夠提供足夠的抗滑力，滑坡體未發(fā)生形變。

Ⅱ期，持續(xù)強(qiáng)降雨，整體蠕滑期。經(jīng)過了秋冬干旱季節(jié)，進(jìn)入汛期后，雨量陡增，節(jié)理裂隙雖有一定的貫通性，可以排放部分水量，但降雨量的增加遠(yuǎn)大于排放量，使得雨水不斷的進(jìn)入巖體深處，在滑面處匯集。滑面粘土巖的抗剪強(qiáng)度降低，且受到裂隙中水壓力的影響，抗滑力減小，下滑力增大，滑坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。雨水在滑坡中后部滑面處形成一定的貫通，使滑體與滑床出現(xiàn)部分脫空，滑坡前緣滑面最低處便形成了“鎖固段”［x］，該時(shí)期滑坡的抗滑力主要由鎖固段提供［7-8］。

Ⅲ期，鎖固段失穩(wěn)，整體移動(dòng)。受構(gòu)造局部揉皺作用，在斷層F1與剪出口相交處形成滑面最低處，進(jìn)入滑面的雨水沿滑面向鎖固段滲流匯集，進(jìn)一步降低鎖固段滑面黏土巖的力學(xué)性質(zhì)。且受到現(xiàn)場(chǎng)施工震動(dòng)破碎影響，使得處于蠕滑期的滑面產(chǎn)生液化現(xiàn)象，滑體整體失穩(wěn)。

Ⅳ期，在經(jīng)過Ⅲ期后，滑體脫離滑床，迅速移動(dòng)，推毀了坡前民房，滑體前緣抵達(dá)坪地后潰散堆積。

5 結(jié)論

通過對(duì)貞豐縣長(zhǎng)田鎮(zhèn)金葉滑坡的詳細(xì)調(diào)查，分析滑坡特征，并探討了滑坡的力學(xué)變化成因機(jī)制，得到了以下初步認(rèn)識(shí)：

（1）對(duì)滑坡的成因進(jìn)行了分析，歸納了其內(nèi)生控制因素，即地形地貌、地層巖性、斷層、節(jié)理裂隙；外在誘發(fā)因素：降雨、人類工程。

（2）內(nèi)生控制因素孕育了滑坡及幾何特征條件，降雨及人類工程活動(dòng)則直接誘發(fā)了滑坡災(zāi)害。

（3）滑坡的變形演化過程主要分為四個(gè)主要階段，其變形破壞機(jī)制模式為“蠕滑-剪斷”模式，破壞方式為推移式。

（4）在貞豐縣北部，大面積出露軟硬相間地層，且受白泥田向斜、中場(chǎng)背斜及區(qū)域斷層影響，存在許多與本次研究對(duì)象形成條件相近的斜坡。在后續(xù)的滑坡治理工作中，可參考本文提出的成因機(jī)制，采取經(jīng)濟(jì)有效的支護(hù)方式。