河南商城玉庄滑坡特征及成因机制分析

摘 要：通过对河南商城玉庄滑坡应急勘查与治理，查明滑坡体形成机制范围、类型，分析发展趋势；找出滑坡形成的条件和作用因素、滑坡的受力状况、滑带的强度变化规律、滑坡的破坏模式、发育阶段及其稳定性，计算滑坡体的推力，并有针对性地提出防治方案。

关键词：玉庄滑坡特征 稳定性 成因机制

中图分类号：P642.22 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）008-128-02

1 引言

河南省地质构造复杂，自然地质作用、人类工程活动较强烈，滑坡等地质灾害较发育。商城县玉庄滑坡为其中具代表性的一个，该滑坡稳定性较差，仍有滑动的可能，对双椿铺镇三教洞村玉庄组村民居住地和三里坪-匡店公路构成了严重威胁，被商城县人民政府列为重要地质灾害隐患点。通过详细的滑坡工程勘察及密切的位移监测，多角度论证判定滑面的位置，分析其影响因素，在此基础上提出有效的防治方案。

2 滑坡区地质环境条件

滑坡区属构造剥蚀丘陵地貌，处于灌河支流一级阶地的北缘。地势由东而西渐次降低，山坡东南处分水岭最大标高为205.0m，西部坡脚处标高为150.0m，高差55.0m。区内山坡平均坡度32左右Ｖ部有接奖立的灰陡坡＿叮5m，靠近分水岭的坡顶位置坡度相对平缓。山坡中部有2-3级缓坡平台，宽度10-20m，上面有雨水冲沟和零星分布的风化基岩块体。勘查区的南部有3条纵向的沟谷，从坡底延伸到分水岭位置，成为大气降水的汇集部位。山坡脚下是双椿铺镇三教洞村玉庄组村民居住地和三里坪―匡店公路。由于房屋和公路修建过程中挖方削坡，导致坡脚处均有近乎垂直的陡坎，临空面高度1-3m。

滑坡区附近出露的主要地层有：新元古界震旦系-青白口系三川组、南湾组、煤窑沟组并组（Qn-Zs-m），岩性为灰白色白云石、大理岩、含炭质白云石英片岩及薄层石英岩；中生界石炭系上统胡油坊组、杨小庄组并组（C2h-y），岩性主要为灰色厚层变钙泥质粉砂岩、变云母长石砂岩、砂砾岩，局部夹白云岩、灰岩透镜体；新生界第四系（Q），分布于边坡地带，下部为紫褐色粉质粘土，中部为棕黄色粉土，上部为灰黄色含粘土粉细砂。

滑坡区内地质构造简单，附近没有发现明显的构造断裂，区内地层出露有石炭系胡油坊组微风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、第四系坡积物。根据《中国地震动参数区划图（1：400万）》（GB18306～2001），本区地震基本烈度为Ⅵ度区。

滑坡区属亚热带半湿润半干燥大陆性气候，四季分明，雨量充沛。多年平均气温15.4℃，最高39.3℃，极端最低气温-20.5℃，多年平均蒸发量1674.4mm。多年平均降水量1225.9mm，最大1705.8mm（1982年），最小649.9mm（1966年），降水主要集中在4～9月，占全年的73.8%，日最大降水量259.6（2004年8月14日）mm，时最大降水量62.2mm（2004年8月14日15：20～16：20）。降水在空间分布上不均匀，由南向北逐渐减少，最北部与最南部降水量相差近500mm。滑坡区地下水主要为赋存于基岩裂隙中的裂隙水，属于潜水类型，局部具承压性。含水层主要为石炭系胡油坊组地层，岩性为泥质粉砂岩、石英砂岩等。地下水接受大气降水入渗补给，由东南部山坡分水岭处自东向西通过基岩裂隙径流，排泄方式是在西部坡脚以下降泉形式排泄进河流和人工取水开采。

3 滑坡区发育特征

3.1 滑坡形态

滑坡所在区北部和中部地形坡度变化大，地表基岩出露较多，残坡积层薄，潜在滑坡以发生浅层基岩滑坡为主，这种浅层岩质滑坡边界受岩石节理裂隙控制，平面形态呈圈椅型或扇形。滑坡区南部坡度总体较缓，潜在滑坡以发生残坡积层土质滑坡的可能性较大，这种滑坡受残坡积层分布情况控制，平面形态呈舌型或长条形。东西方向坡长40-140m，南北宽度约320m，山坡总体坡向245＝韭叮左右ｍ层残坡涣和强风秽质粉砂岩层厚度裕6-4.2m，方量约57600m3，属于小型滑坡。

3.2 滑动带和滑床的特征

（1）1#滑坡的滑动带和滑床特征。

经勘查，玉庄组1#滑坡的滑动带位于强风化泥质粉砂岩和微风化泥质粉砂岩之间。岩性是泥质粉砂岩中的泥岩夹层，厚度约100mm，属于软岩类，节理裂隙发育，呈强风化状。1#滑坡的滑床岩性与滑体岩性相同，亦为中厚层状微风化泥质粉砂岩，有节理裂隙发育，表面有滑体滑动留下的划痕（见图1）。滑床埋深较浅，滑动时平均深度约2m，目前滑坡体已被清理，局部滑床已经出露在地表。滑动带和滑床发育有构造裂隙，产状与滑体相同，与层面一起构成赋存和运移裂隙地下水的通道。

（2）2#滑坡的滑动带和滑床特征。

根据勘查，玉庄组2#滑坡的滑动带位于坡积物和风化泥质粉砂岩之间，岩性属于粉质粘土，厚度100mm左右。根据探井勘探资料，粉质粘土，棕红色，稍湿，硬塑状，层厚0.4m。该层土是相对隔水层，入渗大气降水容易在此汇集，土层遇水后物理力学指标降低，容易造成蠕动和滑动现象。玉庄组2#滑坡的滑床是风化泥质粉砂岩，灰褐色，灰色，强风化，多组节理裂隙发育，呈大块状和层状。目前，大部分滑床已经出露在外，在其表面可以看到滑坡过程中滑坡物和滑床摩擦形成的划痕（见图2）。

4 滑坡区成因机制分析

4.1 影响因素分析

影响地质灾害发生的因素主要包括：地形地貌因素、岩层的因素、水文地质因素、诱发因素、植被因素。

（1）地形地貌因素。

潜在滑坡区的微地貌单元属于构造剥蚀丘陵地貌，区内丘陵剥蚀及风化作用明显，风化层厚度0.5m-3m不等。地形上形成一些地段的陡坡，坡角55°～60°，局部甚至接近垂直，形成3-5m的临空面。在长期的重力作用下，坡体表层的残坡积层和风化砂岩层仅保持着脆弱的平衡状态。

（2）岩层的因素。

山坡局部残坡积层和强风化基岩层较厚，结构疏松，物理力学性质差，抗剪强度低。岩层倾向和坡向接近顺层，局部有泥岩软弱夹层存在，而且张拉性节理裂隙发育，有2组控制性节理裂隙切割深度大，易形成有边界的滑体。

（3）水文地质因素。

坡体表层节理裂隙发育，透水性好，大气降水入渗后，裂隙成为其径流的通道和短时赋存的空间。下部微风化泥质砂岩透水性差，是相对阻水层面，地下水在此汇集，软化风化层底部泥岩夹层，使上部岩体沿微风化岩面滑动。

（4）诱发因素。

潜在滑坡区大气降水比较集中，主要集中在4～9月，占全年的73.8%，日最大降水量达到259.6mm（2004年8月14日）。下渗雨水使岩土体长期处于饱和状态，泥岩夹层软化，抗剪强度降低，在暴雨动水作用下，岩土体容易变形滑动。这是诱发滑坡的自然因素。

公路建设和农民盖房削坡挖方，造成坡脚一定高度的垂直临空面，改变边坡原有的应力平衡状态。挖方时采用机械和爆破手段，扰动山坡岩体，使原有的裂隙面和节理缝隙贯通。这些不合理的人类工程活动，破坏了斜坡原有的稳定状态，这是诱发滑坡形成的人为因素。

（5）植被因素。

勘查区山坡上植被普遍比较发育，当地农民在山坡上种植大量茶树、板栗树等农作物。由于植物的根系作用，容易造成残坡积层和强风化泥质砂岩松动，进而形成大气降水下渗的孔隙和通道，不利于浅层岩土体稳定。

4.2 滑坡破坏模式

山坡上的残坡积层成分以粉土、粉质粘土为主，结构疏松，含较多孔隙；强风化泥质粉砂岩节理裂隙发育，岩体破碎，局部夹有薄层泥岩。这两层均透水性较强，而下部微风化泥质粉砂岩工程性质较好，透水性差。

雨季，大气降水沿残坡积层孔隙垂直下渗，透过残坡积层在基岩表面汇集，坡积层底部土质饱水，抗剪强度急剧降低。上部岩土体在水流作用下沿岩层面向下蠕动，最终完全失稳，形成浅层泥质滑坡和坡面泥水混流。

强风化基岩层裂隙发育，局部坡段的岩体被切割严重，大气降水沿裂隙下渗，在微风化泥质砂岩面汇集，并沿基岩面向下流动。强风化层底部的泥岩夹层在水的作用下软化，抗剪强度指标大幅度降低，蠕动拉裂变形后形成滑带，上部岩体受两组节理切割后脱离母岩，最终导致滑体沿微风化基岩面下滑，形成浅层岩质滑坡。

综合上述分析，商城县双椿铺镇三教洞村玉庄组潜在滑坡均是浅层滑坡。可能失稳的主要原因是由于滑体前部是一个临空面，蠕动变形后对后部滑体部分失去支撑，滑体也产生相应变形，从而导致后缘产生大的张拉裂缝。随着裂缝逐步加深，纵向延伸，暴雨季节在动水作用下产生滑坡。因此，按照滑坡受力状态，潜在滑坡也属于拉裂牵引式破坏模式。

5 滑坡防治工程措施

依据滑坡基本特征、影响因素及破坏模式，结合Ⅰ#、Ⅱ#滑坡体发生的范围、危害性和治理工程的需要，玉庄组10户（43人）进行搬迁并治理的防治措施。设计的挡土墙结构，挡土墙高5.500m，地面以下2.000m，地面以上3.500m，挡土墙顶宽2.100m，挡土墙底宽5.0595m，挡土墙布设上下两行排水孔，行间距2.000m，同行排水孔孔间距2.000m，上下两行排水孔水平孔间距1.000m，长133m。在滑坡体后缘设置截水沟，将坡体后缘东侧滑坡体以外的地表水截流而引入南北向的排水沟中。

6 结论

（1）根据滑坡勘查中钻孔、探井、探槽及原位测试等手段，综合位移监测成果，对滑动带和滑床位置以及 贯通状况进行印证。

（2）玉庄滑坡拉裂牵引式浅层滑坡，滑体前部是一个临空面，蠕动变形后对后部滑体部分失去支撑，滑体也产生相应变形，从而导致后缘产生大的张拉裂缝。依据蠕滑-拉裂-破坏模式，进行搬迁并治理的措施。